Le rôle des onduleurs dans les systèmes PV

Dans la vague de la transformation globale de l'énergie, la production d'électricité solaire photovoltaïque est devenue une force importante avec ses caractéristiques propres et renouvelables . dans les systèmes PV, bien que l'onduleur semble inconnu, il joue un rôle vital et peut être appelé le "cœur" et le "cerveau" de l'ensemble du système .. affecte l'efficacité de la production d'électricité, la stabilité et l'économie des systèmes PV .

Les panneaux solaires convertissent l'énergie lumineuse en courant direct (DC) à travers l'effet photoélectrique, mais qu'il soit connecté au réseau électrique ou à la conduite des appareils quotidiens, il doit utiliser le courant alternatif (AC) .

La fonction la plus élémentaire et la plus centrale de l'onduleur est de convertir le CC généré par le panneau solaire en AC qui répond aux exigences .

Take the home PV system as an example. The solar panels on the roof continuously output DC during the day. A string inverter with a rated power of 5kW uses internal power electronic devices (such as insulated gate bipolar transistors IGBT) to convert DC power into sinusoidal AC power with a frequency of 50Hz and a voltage of 220V (or 380V) Grâce à une commutation haute fréquence ., cette puissance AC peut être directement utilisée par les réfrigérateurs, les climatiseurs, les téléviseurs et autres appareils à la maison, et l'excès de puissance peut être connecté au réseau électrique pour atteindre "l'auto-génération pour l'auto-utilisation et le surplus de puissance pour le réseau" .

Dans les centrales électriques PV au sol à grande échelle, l'échelle de la conversion de puissance des onduleurs centralisées est encore plus étonnante ., par exemple, à une base PV au niveau mégawatt dans l'ouest de la Chine Utilisez des structures topologiques complexes et des algorithmes de contrôle pour garantir que la puissance de courant alternatif de sortie a un taux de distorsion harmonique extrêmement faible (généralement moins de 5%), répondant aux exigences strictes de qualité de la puissance du réseau électrique et évitant la pollution du réseau .

L'intensité lumineuse, la température, la couverture de la poussière et d'autres facteurs entraîneront le changement de la puissance de sortie des panneaux solaires, et la fonction de suivi du point de puissance maximum (MPPT) peut ajuster le point de travail du panneau solaire en temps réel afin qu'il puisse toujours la puissance maximale .

Supposons que la puissance maximale d'un panneau solaire dans des conditions de test standard (STC, irradiance 1000W / m², température 25 degrés) est de 500W, mais en fonctionnement réel, une faible lumière au début du matin, une température élevée à midi et une couverture nuageuse dans l'après-midi, la puissance de sortie du panneau solaire fluctuera .

À l'heure actuelle, l'onduleur équipé d'algorithmes avancés MPPT (tels que la méthode d'observation de perturbation et la méthode d'incrément de conductance) modifiera en continu la tension de travail et le courant du panneau solaire, et verrouillent avec précision le point de puissance maximum à travers un "cycle de rétro-avocat rapide" cycle .

Selon les statistiques, les onduleurs avec une fonction MPPT efficace peuvent augmenter l'efficacité globale de production d'énergie des systèmes PV de 5% - 15% .

Dans les scénarios PV distribués, les avantages de la fonction MPPT sont plus évidents ., par exemple, dans un système photovoltaïque sur le toit d'un bâtiment résidentiel, les caractéristiques de sortie des panneaux dans différentes chaînes varient considérablement parce que certains panneaux sont bloqués par des invertisseurs à un panneau de chaîne ou un micro-inverte qui peut optimiser l'efficacité de la production d'énergie de chaque pièce séparément, éviter "l'effet de la carte courte" et maximiser la production d'énergie de l'ensemble du système .

Le système PV est exposé à l'extérieur pendant longtemps et fait face à divers risques tels que les anomalies de la grille, les défaillances de l'équipement et l'environnement naturel . La fonction de protection de l'onduleur est comme une "garde de sécurité" pour assurer le fonctionnement stable du système .

Lorsque le réseau électrique est hors de puissance en raison d'un défaut, si le système PV continue de fournir une puissance au réseau électrique local, une "île" sera formée, ce qui provoquera non seulement des risques de choc électrique pour le personnel de maintenance, mais aussi des équipements endommagés . Le dispositif de protection de l'île construit dans l'onduleur peut rapidement détecter les changements annaux, et la décharge, le volant et les autres paramètre Évitez l'effet de l'île .

Par exemple, lorsqu'un typhon a fait paralyser le réseau électrique d'une certaine zone, l'onduleur du système PV local connecté à la réseau électrique a rapidement activé la protection de l'île, garantissant efficacement la sécurité du personnel de réparation et l'intégrité de l'équipement .

Lorsque la tension de sortie du panneau solaire est trop élevée (comme une surtension de tension due à une baisse soudaine de température), un défaut court-circuit se produit dans le circuit, ou que le courant de charge est trop grand, l'onduleur déclenchera automatiquement le mécanisme de protection pour couper le circuit ou limiter le courant pour prévenir les dommages à l'équipe Fonction . Lorsque la température du dispositif de puissance interne est trop élevée, elle se refroidit en démarrant le ventilateur de refroidissement, en réduisant la puissance de sortie, etc. ., pour s'assurer que l'équipement fonctionne dans une plage de température sûre .

Avec l'augmentation continue de la capacité installée PV, le rôle des onduleurs dans l'interaction du réseau devient de plus en plus important ., il doit non seulement intégrer l'énergie électrique dans le réseau, mais doit également répondre aux exigences du réseau pour la qualité de l'énergie, la stabilité et les capacités de régulation .

L'onduleur contrôle la forme d'onde et la phase du courant de sortie de sorte que la puissance de courant alternatif de sortie se trouve dans la même fréquence et la même phase que la tension du réseau, et contrôle le contenu harmonique à un taux de distorsion harmonique extrêmement faible (THD) dans 3%, proches de l'onde de la ligne idéale, réduisant les interférences à la grille, et assurer l'opération stable {2 De plus, l'onduleur peut également ajuster le facteur de puissance en fonction de la demande du réseau pour le faire près de 1, améliorant ainsi l'efficacité de transmission de la grille .

Poussés par la mondialisation de l'électricité verte, les systèmes PV se sont progressivement transformés des unités de production de puissance simples en nœuds intelligents avec des capacités de support de réseau . de nouvelles fonctions de support d'onduleurs telles que la régulation active de puissance et la compensation de puissance réactive . Lorsque la charge de réseau est maximale, l'onduleur peut réduire activement la puissance de sortie pour éviter l'impact sur le réseau; Lorsque la tension du réseau est faible, l'onduleur peut produire une puissance réactive pour augmenter le niveau de tension du réseau . en Allemagne, les onduleurs de certaines stations électriques PV ont réalisé la fonction de la «centrale électrique virtuelle» par la communication en temps réel avec le centre de répartition du réseau électrique, participe efficacement à la régulation de la charge de pointe et a amélioré la capacité d'absorption de la nouvelle énergie.

Les onduleurs modernes intègrent généralement des fonctions de collecte de données, de communication et d'analyse intelligente, devenant la "femme de ménage intelligente" du système PV . à travers des capteurs intégrés, l'onduleur surveille la tension d'entrée DC, la puissance de sortie AC, la fréquence, la température de l'équipement et d'autres paramètres en temps réel, et les téléchargements de la plateforme de surveillance par le biais de Wire Communication .

Le personnel d'exploitation et de maintenance peut afficher à distance l'état d'exploitation, les données de production d'électricité et les informations d'alarme de défauts du système PV via l'application ou l'ordinateur de téléphone mobile ., par exemple, lorsque la production d'énergie d'un certain panneau diminue en raison de l'accumulation de poussière, l'onduleur émettra une alarme dans le temps, et localisera le panneau de problème par le biais de l'analyse des données, en aidant à l'adoption et à la maintenance pour réparer avec précision et réduire l'exploitation et la maintenance Les onduleurs ont également des fonctions de maintenance prédictive . grâce à l'analyse d'apprentissage automatique des données historiques, le risque de défaillance de l'équipement peut être prédit à l'avance, transformant la maintenance passive en maintenance active .

En résumé, l'onduleur intègre plusieurs fonctions telles que la conversion de l'énergie, l'optimisation de l'énergie, la protection de la sécurité, l'interaction du réseau et la gestion intelligente dans le système PV . ses performances déterminent directement l'efficacité de la production d'élect Améliorera encore les performances des onduleurs, promouvra l'industrie PV pour se développer dans une direction plus efficace et intelligente et contribuer davantage à la transformation mondiale de l'énergie .