Principaux types et principes de fonctionnement des onduleurs photovoltaïques
Les onduleurs photovoltaïques peuvent être principalement divisés en quatre catégories : onduleurs centralisés, en chaîne, distribués et micro. Le système d'onduleur centralisé a une grande puissance totale et est principalement utilisé dans des projets à grande échelle tels que des centrales photovoltaïques au sol avec de bonnes conditions d'éclairage ; Les onduleurs distribués peuvent être divisés en onduleurs à chaîne et micro-onduleurs, qui sont généralement utilisés dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque industriels, commerciaux et domestiques de petite et moyenne taille, dans lesquels le type de chaîne est le principal type de produit d'onduleur distribué. Les onduleurs distribués ont à la fois des fonctionnalités centralisées et de type chaîne, et sont largement utilisés dans des projets tels que les pionniers en montagne. Le micro-onduleur doit suivre indépendamment la valeur de crête de puissance maximale de chaque module photovoltaïque, puis se fondre dans le réseau AC après inversion. La capacité unitaire du micro-onduleur est généralement inférieure à 1kW.
Le nombre de chaînes de groupes photovoltaïques à accès centralisé est important et la capacité unique est généralement supérieure à 500 KW. L'onduleur centralisé est un type courant d'onduleur photovoltaïque sur le marché. Son principe de fonctionnement est de fusionner le courant continu généré par plusieurs modules photovoltaïques et de suivre le pic de puissance maximale (MPPT), puis l'onduleur centralisé convertit le courant alternatif continu et augmente la tension, afin de réaliser la production d'électricité du réseau. Un seul MPPT est équipé de 2-12 groupes photovoltaïques. La puissance de chaque MPPT peut atteindre 125-1000 kW, et la capacité de chaque MPPT est généralement supérieure à 500 KW, ce qui présente les avantages d'une puissance élevée et d'une grande capacité.
Les onduleurs centralisés peuvent réduire le nombre d'utilisations, réduire les coûts et les pertes du système et faciliter la gestion centralisée. En raison des avantages de la grande capacité des onduleurs centralisés, l'utilisation d'onduleurs centralisés pour les centrales photovoltaïques de la même échelle peut réduire considérablement le nombre d'onduleurs utilisés, réduire la perte globale du circuit du système et faciliter l'installation et la gestion centralisées. Dans le même temps, l'onduleur centralisé lui-même présente un degré élevé d'intégration, un contrôle simple, une technologie relativement mature et un faible coût unitaire. La combinaison des deux facteurs peut réduire considérablement le coût d'équipement du système de centrale électrique.
L'application d'onduleurs centralisés peut réduire efficacement les harmoniques et améliorer la qualité globale de la production d'énergie du système. Lors de la décomposition de Fourier de la charge non sinusoïdale, nous obtiendrons une partie de la charge supérieure à la fréquence fondamentale, c'est-à-dire l'harmonique, dont la fréquence est généralement un multiple entier de la fréquence fondamentale. Les harmoniques produiront une chute de tension harmonique sur l'impédance de court-circuit du réseau électrique, affectant ainsi la forme d'onde de tension ; il est facile de provoquer une résonance série-parallèle locale dans le système, entraînant des dommages matériels. Le nombre d'onduleurs centralisés utilisés est faible, ce qui peut réduire le nombre de séries et de parallèles et réduire efficacement le contenu harmonique, garantissant ainsi la proportion d'ondes fondamentales dans la production d'énergie et améliorant la qualité globale de la production d'énergie.\
En se connectant à plusieurs ensembles d'entrées CC, la plage de tension MPPT centralisée est étroite, ce qui affecte les performances globales de production d'énergie. Le nombre de chaînes PV connectées à un seul MPPT de l'onduleur centralisé est important et il est impossible de contrôler avec précision chaque groupe de chaînes PV. Il ne peut donc pas garantir que chaque chaîne se trouve au meilleur point de fonctionnement, réduisant ainsi le coût global du système. . efficacité de la production d'énergie. La plage de tension du MPPT centralisé est généralement de l'ordre de 500-850 V. En raison de la plage de tension MPPT étroite, le réglage de l'onduleur centralisé est médiocre. Dans des conditions d'éclairage insatisfaisantes telles qu'une pluie nuageuse, la tension du système est inférieure à la tension minimale de l'onduleur MPPT et la production d'énergie normale ne peut pas être effectuée, ce qui affecte le temps de génération d'énergie. Dans le même temps, en raison de ses caractéristiques d'accès à plusieurs ensembles d'entrées CC, les systèmes photovoltaïques nécessitent de bonnes performances d'adaptation entre les composants. Une fois que l'un des composants tombe en panne, cela affectera la production d'énergie globale et l'efficacité de la production d'énergie du système.
L'onduleur centralisé est de grande taille et nécessite d'être placé dans une salle informatique dédiée, ce qui augmente la difficulté d'installation. En raison de la grande capacité de l'unité unique, le volume et le poids de l'onduleur centralisé sont importants et une salle d'équipement spéciale doit être établie à l'extérieur pour le placement. La salle informatique dédiée occupe une surface importante, ce qui augmente la difficulté d'installation tout en augmentant le coût foncier global du système. De plus, en raison de l'étanchéité à l'air du local technique, placer l'onduleur dans le local technique entraînera une mauvaise ventilation à l'intérieur du local technique, entraînant des problèmes thermiques.
L'onduleur de chaîne adopte une conception modulaire, qui peut réaliser une optimisation MPPT décentralisée. Le système de centrale électrique utilisant un onduleur photovoltaïque à chaîne convertit généralement le courant continu généré par les modules d'abord via l'onduleur, puis le fusionne dans le réseau CA après confluence, transformation élévatrice et distribution de l'alimentation CA. Comparé à l'onduleur centralisé, l'onduleur à chaîne adopte une conception modulaire et dispose de plusieurs MPPT ; le nombre de modules PV connectés à chaque MPPT est inférieur, généralement 1-4 groupes, ce qui peut réaliser un MPPT distribué. Recherchez le meilleur. Comme il y a peu de terminaux d'accès, lorsqu'un seul composant tombe en panne, cela n'affectera que la production d'énergie du module correspondant au composant, garantissant que l'efficacité de production d'énergie du système photovoltaïque global n'est pas affectée par un seul composant, et résolvant le problème d'inadéquation des centrales photovoltaïques centralisées .
La chaîne MPPT a une large plage de tension, ce qui peut améliorer le temps de génération d'énergie et la génération d'énergie du système. La plage de tension MPPT de l'onduleur de chaîne est large, généralement de 200 V-1000V, et la capacité de réglage est bonne. En cas de luminosité insuffisante ou de conditions météorologiques défavorables à la production d'électricité, la tension globale des modules photovoltaïques sera faible. La plage de tension MPPT plus large peut couvrir une faible tension d'entrée, garantissant ainsi le temps de génération d'énergie du système et améliorant la production d'énergie globale.
La mise en parallèle de plusieurs onduleurs augmente les pertes de fil et est sujette aux problèmes de résonance. Par rapport aux onduleurs centralisés, la capacité individuelle des onduleurs à chaîne est plus petite, généralement 100KW ou moins ; pour des centrales photovoltaïques de même taille, le choix d'utiliser des onduleurs string augmentera le nombre d'onduleurs. Plusieurs onduleurs de chaîne seront connectés en parallèle et la perte de fil augmentera à mesure que le nombre d'onduleurs utilisés augmente. Dans le même temps, la connexion en parallèle de plusieurs onduleurs entraînera une augmentation des harmoniques totales, la difficulté de suppression sera accrue, le problème de résonance sera plus grave et entraînera facilement la panne et la combustion des équipements électriques.
L'onduleur distribué est un nouveau type d'onduleur qui combine les avantages du type centralisé et de type string. L'onduleur distribué est un type relativement nouveau d'onduleur photovoltaïque, qui présente les caractéristiques d'un onduleur centralisé et d'un onduleur à chaîne. Les onduleurs distribués peuvent être compris comme un onduleur centralisé et une optimisation décentralisée. Tout d'abord, le suivi des pics de puissance maximale (MPPT) est effectué séparément via plusieurs onduleurs de chaîne, puis les onduleurs centralisés sont convertis en réseaux électriques CA après confluence. Par rapport aux onduleurs centralisés, les onduleurs distribués présentent les avantages d'excellentes performances indépendantes, d'une production d'énergie élevée et d'une stabilité globale du système ; par rapport aux onduleurs string, les onduleurs distribués utilisent une optimisation décentralisée. Ce dernier onduleur de confluence centralisé réduit considérablement le coût d'équipement du système. Actuellement, il est principalement utilisé dans certains projets de base de démonstration de premier plan en Chine. En raison du développement tardif de la solution d'onduleur distribué, l'expérience du projet n'est pas suffisante et l'application à grande échelle n'a pas encore été formée ; en même temps, en raison de la méthode de l'onduleur centralisé, cette solution doit utiliser une salle informatique dédiée pour dissiper la chaleur de l'onduleur centralisé, augmentant ainsi la surface utilisable occupée par le système.
Le micro-onduleur peut effectuer un contrôle MPPT de composants individuels, et l'efficacité de la production d'énergie et le niveau de production d'énergie sont élevés. Différent des autres onduleurs, le micro-onduleur est intégré à chaque module photovoltaïque et peut effectuer un contrôle de suivi de crête de puissance maximale (MPPT) sur un seul module, améliorant ainsi considérablement l'efficacité globale de la production d'énergie et la production d'énergie du système. Dans le même temps, le micro-onduleur a les caractéristiques de petite taille et de poids léger, et ne nécessite pas d'espace de stockage supplémentaire, ce qui améliore considérablement la commodité de l'installation. Il convient principalement aux projets de centrales électriques de petite et moyenne taille tels que les ménages. Pour une centrale de même taille, l'utilisation de micro-onduleurs nécessitera plus d'équipements, et le coût global du système est nettement supérieur à celui des systèmes utilisant des solutions d'onduleurs centralisés ou string.
