Као основна опрема фотонапонских система за производњу енергије, претварачи се користе за претварање променљивог једносмерног напона који генеришу фотонапонски модули у наизменичну струју на мрежној фреквенцији, што је један од важних системских баланса у фотонапонским системима. Тренутно, уобичајени претварачи на тржишту су централизовани инвертори, струнасти инвертори и микро инвертори. У наставку ћемо упоредити и анализирати ова три типа претварача.
1 Централизовани претварач
Инвертерска технологија је повезивање неколико паралелних фотонапонских низова на ДЦ улазни терминал истог централизованог претварача. Генерално, трофазни ИГБТ модули напајања се користе за системе велике снаге, а транзистори са ефектом поља се користе за системе мале снаге. У исто време, ДСП контролери конверзије се користе за побољшање квалитета генерисане електричне енергије, чинећи је веома близу струји синусног таласа. Обично се користи у системима великих фотонапонских електрана већих од 10КВ.
Централизовани претварачи се генерално користе у системима за производњу електричне енергије великих размера као што су фабрике, пустињске електране и земаљске електране са равномерном сунчевом светлошћу. Укупна снага система је велика, обично изнад нивоа мегавата.
Главне предности су:
1. Број претварача је мали, што олакшава управљање;
2. Инвертер има мали број компоненти и високу поузданост;
3. Низак садржај хармоника, ниска ДЦ компонента и висок квалитет енергије;
4. Инвертер има високу интеграцију, високу густину снаге и ниску цену;
5. Инвертер има потпуне заштитне функције и високу сигурност електране;
6. Има функцију регулације фактора снаге и функцију ниског напона, са добрим перформансама регулације мреже.
Главни недостаци су:
1. Стопа грешака у кутији за комбиновање једносмерне струје је висока, што утиче на цео систем;
2. Опсег МППТ напона централизованих претварача је узак, углавном 450-820В, а конфигурација компоненти није флексибилна. Време производње електричне енергије је кратко у областима са облачним и магловитим временом;
3. Инсталација и постављање инвертер машинских просторија су тешки и захтевају наменске машинске просторије и опрему;
4. Сам претварач троши много енергије, а вентилација и расипање топлоте у рачунарској соби троше много електричне енергије, што одржавање система чини релативно сложеним;
5. У централизованом инвертерском систему повезаном са мрежом, низ компоненти стиже до претварача кроз два ушћа. Функција праћења максималне снаге (МППТ) претварача не може да прати рад сваке компоненте, тако да је немогуће одржати сваку компоненту на њеној оптималној радној тачки. Када компонента поквари или је блокирана сенкама, то ће утицати на ефикасност производње енергије у целом систему;
6. Не постоји могућност редундантности у централизованом инвертерском систему повезаном са мрежом. У случају квара, цео систем ће престати да производи електричну енергију.
2-струјни претварач
Инвертер са струнама је заснован на модуларном концепту, где сваки фотонапонски низ (1-5кв) пролази кроз претварач са праћењем максималне снаге на ДЦ крају и паралелном мрежном везом на крају наизменичне струје. Данас је постао најпопуларнији претварач на међународном тржишту.
Инвертори са струнама се углавном користе за мале и средње кровне фотонапонске системе за производњу електричне енергије и мале земаљске електране.
Главне предности су:
1. Инвертер са струнама има модуларни дизајн, при чему сваки фотонапонски низ одговара инвертору. ДЦ крај има функцију праћења максималне снаге, а АЦ крај је повезан паралелно са мрежом. Његова предност је у томе што на њега не утичу разлике модула између струна и препрека у сенци, док истовремено смањује неусклађеност између оптималне радне тачке фотонапонских модула и претварача и максимизира производњу енергије;
2. Опсег МППТ напона жичаних претварача је широк, углавном у распону од 250-800В. Тхе цомпонент конфигурација је флексибилнија, а време производње енергије је дуже у областима са облачним и магловитим временом;
3. Мрежни претварач са струном има малу запремину, малу тежину и веома је лак за транспорт и инсталацију. Не захтева професионалне алате и опрему, нити је потребна посебна просторија за дистрибуцију. Може да поједностави изградњу и смањи заузетост земљишта у различитим применама. Прикључци на ДЦ линију такође не захтевају ДЦ комбиноване кутије или ДЦ разводне ормаре. Тип жице такође има предности као што су ниска самопотрошња енергије, минималан утицај квара и лака замена и одржавање.
Главни недостаци су:
1. Постоји много електронских компоненти, са уређајима за напајање и сигналним колима на истој плочи, што отежава пројектовање и производњу, и нешто мање поуздано;
2. Електрични размак енергетских уређаја је мали, што их чини неприкладним за подручја на великим надморским висинама и спољну инсталацију. Излагање ветру и сунцу може лако изазвати старење кућишта и хладњака;
3. Без дизајна изолационог трансформатора, електрична сигурност је мало лоша и није погодна за систем негативног уземљења танкослојних компоненти. ДЦ компонента је велика и има значајан утицај на електричну мрежу;
4. Када је више претварача повезано паралелно, укупни хармоник је висок, а ТХДИ једног претварача може се контролисати на преко 2%. Међутим, ако је више од 40 претварача спојено паралелно, укупни хармоник ће бити суперпониран и тешко га је потиснути;
5. Са великим бројем претварача, укупна стопа кварова ће се повећати, што отежава праћење система;
6. Без ДЦ прекидача и АЦ прекидача, и без ДЦ осигурача, није лако искључити када систем поквари;
7. Један претварач може постићи нулти напон кроз функцију, али када је више машина повезано паралелно, тешко је постићи вожњу нултом напоном кроз функцију, регулацију реактивне снаге, регулацију активне снаге и друге функције.
3 Микро инвертер
Микро инвертори могу постићи максимално праћење тачке снаге на нивоу панела, са предностима у односу на централне претвараче. Ово може оптимизовати излазну снагу сваког модула како би се максимизирала укупна излазна снага.
Главне предности су:
1. Када један или чак више модула поквари, систем и даље може да настави да обезбеђује електричну енергију у мрежу са високом доступношћу; Више редундантних модула може бити опционо конфигурисано за побољшање поузданости система;
2. Флексибилна конфигурација, омогућавајући корисницима да инсталирају фотонапонске ћелије према својим финансијским могућностима на домаћем тржишту;
3. Ефикасно смањити утицај сенки изазваних локалним маскирањем на излазну снагу;
4. Без електричне енергије високог напона, безбеднија, једноставнија и бржа инсталација, нижи трошкови одржавања и монтаже и смањена зависност од пружалаца услуга монтаже;
5. Повећањем производње енергије сваког инверторског модула и праћењем максималне снаге, може се пратити максимална тачка снаге једне компоненте, што може у великој мери повећати производњу енергије фотонапонског система за 25%.
Главни недостаци су:
1. Сценарији примене микро инвертера су генерално погодни за домаћинства на крововима, али су њихове примене ограничене;
2. Трошкови микро инвертера су релативно већи у поређењу са централизованим инверторима и инверторима са низом.
Кроз упоредну анализу, струнасти претварачи имају предности у односу на централизоване претвараче и микро инверторе у погледу стопе кварова, сигурности система и трошкова рада и одржавања. Имају бољу поузданост система и могу осигурати дугорочан сигуран и поуздан рад електрана.