솔라 인버터

Solar inverter
솔라 인버터 내부도에너지를 잠시 저장하고 출력 파형을 개선하는 데 사용되는 많은 대형 캐패시터(파란색 실린더)에 주목하십시오.
Analog Voltage Transformer Copper Coil
포토볼틱(솔라) 인버터 구리 변압기 코일

솔라 인버터 또는 PV 인버터는 태양광 발전(PV) 솔라 패널의 가변 직류(DC) 출력을 상용 전기 그리드에 공급하거나 로컬 오프 그리드 전기 네트워크에서 사용할 수 있는 유틸리티 주파수 교류(AC)로 변환하는 일종의 파워 인버터입니다.이는 태양광 발전 시스템의 시스템(BOS)-구성 요소의 중요한 균형으로, 일반적인 AC 전원 장비를 사용할 수 있다.태양광 발전 인버터는 최대 전력점 추적 및 착륙 방지 보호를 포함하여 태양광 발전 어레이와 함께 사용하도록 조정된 특수 기능을 가지고 있다.

분류

그리드 연결 주택용 태양광 발전[1] 시스템의 간단한 설계도

태양광 인버터는 크게 네 가지 [2]유형으로 분류할 수 있다.

  1. 독립형 인버터. 인버터가 태양광 어레이에 의해 충전된 배터리에서 DC 에너지를 끌어오는 격리된 시스템에서 사용됩니다.또한 많은 독립형 인버터에는 AC 전원에서 배터리를 보충하기 위한 배터리 충전기가 내장되어 있습니다.일반적으로 이들은 유틸리티 그리드와 어떤 방식으로도 접촉하지 않기 때문에 상륙 방지 기능이 필요하지 않다.
  2. 유틸리티 제공 사인파와 위상을 일치시키는 그리드 타이 인버터.그리드 타이 인버터는 안전상의 이유로 전력 공급이 상실되면 자동으로 정지하도록 설계되어 있습니다.정전 중에는 백업 전원을 공급하지 않습니다.
  3. 배터리 백업 인버터는 배터리에서 에너지를 끌어오고, 온보드 충전기를 통해 배터리 충전을 관리하며, 여분의 에너지를 유틸리티 그리드로 내보내도록 설계된 특수 인버터입니다.이러한 인버터는 정전 시 선택된 부하에 AC 에너지를 공급할 수 있으며 미끄럼 [clarification needed]방지 보호가 필요합니다.
  4. 지능형 하이브리드 인버터, 태양광 어레이, 배터리 스토리지 및 유틸리티 그리드를 모두 장치에 직접 결합합니다.이러한 최신 올인원 시스템은 일반적으로 매우 다용도이며 그리드 타이, 독립 실행형 또는 백업 애플리케이션에 사용할 수 있지만, 주된 기능은 스토리지를 사용한 자가 소비입니다.

최대 전력점 추적

주요 기사: 최대 전력점 추적

솔라 인버터는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)를 사용하여 PV [3]어레이에서 가능한 최대 전력을 얻습니다.태양 전지는 I-V 곡선이라고 알려진 비선형 출력 효율을 생성하는 태양 조사, 온도 및 전체 저항 사이에 복잡한 관계를 가지고 있습니다.MPPT 시스템의 목적은 셀의 출력을 샘플링하여 주어진 환경 [4]조건에서 최대 전력을 얻기 위한 저항(부하)을 결정하는 것입니다.

일반적으로 약어 FF로 더 잘 알려진 충전 계수는 패널의 개방 회로oc 전압(V) 및 단락 전류sc(I)와 함께 태양 전지의 최대 전력을 결정하는 매개 변수입니다.충진율은 태양전지에서 V와sc [5]I의oc 곱에 대한 최대 전력의 비율로 정의된다.

MPPT 알고리즘에는 섭동 및 관찰, 증분 컨덕턴스 및 정전압의 [6]3가지 주요 유형이 있습니다.첫 번째 두 가지 방법은 종종 언덕 오르기 방법이라고 불리며, 최대 전력점 좌측으로 상승하는 전압과 [7]우측으로 하강하는 전압에 대해 표시된 전력 곡선에 의존합니다.

솔라 마이크로 인버터

주요 기사:솔라 마이크로 인버터
설치 중인 태양광 마이크로 인버터.접지선은 러그에 접속되어 패널의 DC 연결부는 우측 하단의 케이블에 접속되어 있습니다.AC 병렬 트렁크케이블은 상부에서 배선됩니다(보이는 대로).

솔라 마이크로 인버터는 단일 PV 모듈로 작동하도록 설계된 인버터입니다.마이크로 인버터는 각 패널의 직류 출력을 교류로 변환합니다.이 설계를 통해 모듈 방식으로 [8]여러 독립 장치를 병렬로 연결할 수 있습니다.

마이크로 인버터의 장점으로는 싱글 패널 전원 최적화, 각 패널의 독립된 조작, 플러그 앤 플레이 설치, 설치 및 화재 안전 향상, 시스템 설계 및 재고 최소화에 따른 비용 최소화 등이 있습니다.

애팔래치아 주립 대학의 2011년 연구에 따르면 개별 통합 인버터 설정은 하나의 인버터를 사용하는 문자열 연결 설정에 비해 음영되지 않은 상태에서 약 20% 더 많은 전력을, 음영화된 상태에서 27% 더 많은 전력을 생산했습니다.두 장치 모두 동일한 태양 [9]전지판을 사용했습니다.

그리드 연결 솔라 인버터

참고 항목: 그리드 타이 인버터
그리드 연결 홈 시스템 내 태양광 마이크로 인버터

그리드 인터랙티브 또는 동기 인버터 또는 간단히 그리드 타이 인버터(GTI)의 주요 역할은 전력선의 위상, 전압 및 주파수를 그리드의 위상,[10] 전압 및 주파수와 동기화하는 것입니다.태양광 그리드 타이 인버터는 전력망이 다운될 경우 그리드에서 빠르게 분리되도록 설계되어 있다.이는 정전이 발생했을 때 그리드 타이 인버터가 셧다운되어 전력망을 수리하기 위해 파견된 라인 작업자에게 피해를 주지 않도록 하는 NEC 요건입니다.

현재 시판되고 있는 격자형 인버터는 다양한 기술을 사용하고 있습니다.인버터는 새로운 고주파 변압기, 기존의 저주파 변압기를 사용하거나 변압기를 사용하지 않을 수 있습니다.고주파 변압기는 직류를 120V 또는 240V AC로 직접 변환하는 대신 전력을 고주파 AC로 변환한 다음 DC로 다시 변환한 다음 최종 AC 출력 [11]전압으로 변환하는 컴퓨터화된 다단계 프로세스를 사용합니다.

역사적으로 변압기 없는 전기 시스템이 공공 전력망에 공급되는 것에 대한 우려가 있었다.이러한 우려는 DC 회로와 AC 회로 사이에 갈바닉 절연의 결여로 인해 위험한 DC 고장이 AC 측에 [12]전달될 수 있다는 사실에서 비롯됩니다.2005년 이후 NFPA의 NEC는 변압기가 필요 없는(또는 비전압적인) 인버터를 허용하고 있습니다.VDE 0126-1-1과 IEC 6210도 그러한 시스템에 필요한 안전 메커니즘을 허용하고 정의하도록 개정되었다.주로 잔류 전류 또는 접지 전류 검출은 가능한 고장 상태를 검출하는 데 사용됩니다.또한 DC-AC 분리를 보장하기 위해 격리 테스트를 수행합니다.

많은 태양광 인버터는 유틸리티 그리드에 연결되도록 설계되어 있으며 그리드의 존재를 감지하지 못하면 작동하지 않는다.이 장치에는 그리드의 전압, 주파수 및 위상을 정확하게 일치시키기 위한 특수 회로가 포함되어 있습니다.

태양열 펌프 인버터

첨단 태양 펌프 인버터는 태양 어레이의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 배터리나 기타 에너지 저장 장치 없이 잠수 펌프를 직접 구동합니다.태양광 펌핑 인버터는 MPPT(최대전력점 추적)를 이용하여 출력 주파수를 조절하여 펌프 모터의 손상을 방지하기 위해 펌프 속도를 제어한다.

태양광 펌핑 인버터에는 일반적으로 PV 어레이에 의해 생성된 DC 전류의 입력을 허용하는 여러 개의 포트, AC 전압의 출력을 허용하는 포트 및 수위 센서로부터의 입력을 위한 추가 포트가 있습니다.

시장.

2019년 현재, 최첨단 태양광 변환기의 변환 효율은 98% 이상에 달했습니다.현 인버터는 주거용에서 중형 상업용 PV 시스템에 사용되는 반면 중앙 인버터는 대규모 상업용 및 유틸리티 규모의 시장을 포괄한다.중앙 인버터와 스트링 인버터의 시장점유율은 각각 약 36%, 61%로 마이크로 [13]인버터의 점유율은 2% 미만이다.

2019년 인버터/컨버터 시장
유형 힘 효율성.(a) 시장.
공유하다(b) 		언급
스트링 인버터 최대 150kWp(c) 98% 61.6% 비용은(b) 와트 피크당 0.05~0.17유로입니다.교환이 간단.
중앙 인버터 80kWp 이상 98.5% 36.7% 와트 피크당 0.04유로높은 신뢰성.서비스 계약과 함께 판매되는 경우가 많습니다.
마이크로 인버터 모듈 전력 범위 90%–97% 1.7% 와트 피크당 0.29유로교환의 용이성에 관한 우려.
DC/DC 컨버터
(전력 최적화 도구)		 모듈 전력 범위 99.5% 5.1% 와트 피크당 0.08유로교환의 용이성에 관한 우려.인버터가 아직 필요합니다.
출처 : IHS Markit 2020의 데이터, Fraunhofer ISE 2020의 코멘트: 태양광 발전 보고서 2020, 페이지 39, PDF[13]
 노트: 표시된 최고의 효율성, 시장 점유율 및 와트당 비용 추정, kWp = 킬로와트 피크, 총 시장 점유율은 DC/DC 컨버터가 문자열 인버터와 쌍을 이루어야 하므로 100% 이상입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 솔라 셀과 그 응용 프로그램 제2판, Lewis Fraas, Larry Partain, Wiley, 2010, ISBN978-0-470-44633-1, 섹션 10.2.
  2. ^ "3 Types of Solar Inverters Explained". do it yourself. Retrieved 15 February 2017.
  3. ^ "Invert your thinking: Squeezing more power out of your solar panels". scientificamerican.com. Retrieved 9 June 2011.
  4. ^ 2010-07-09년 웨이백 머신에서 아카이브된 태양광 어레이 최대 전력점 추적 기술 비교
  5. ^ Benanti, Travis L.; Venkataraman, D. (25 April 2005). "Organic Solar Cells: An Overview Focusing on Active Layer Morphology" (PDF). Photosynthesis Research. 87 (1): 73–81. doi:10.1007/s11120-005-6397-9. PMID 16408145. S2CID 10436403. Retrieved 27 August 2013.
  6. ^ "Evaluation of Micro Controller Based Maximum Power Point Tracking Methods Using dSPACE Platform" (PDF). itee.uq.edu.au. Archived from the original (PDF) on 26 July 2011. Retrieved 14 June 2011.
  7. ^ Hohm, D. P.; Ropp, M. E. (2003). "Comparative Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms". Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 11: 47–62. doi:10.1002/pip.459.
  8. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 15 July 2014. Retrieved 27 August 2013.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ "A Side-by-Side Comparison of Micro and Central Inverters in Shaded and Unshaded Conditions" (PDF). Archived from the original (PDF) on 14 July 2014. Retrieved 27 August 2013.
  10. ^ Shabani, Issam; Chaaban, Mohammad (2020), "TECHNICAL OVERVIEW OF THE NET METERING IN LEBANON", Trends in Renewable Energy, 6 (3): 266–284, doi:10.17737/tre.2020.6.3.00126, S2CID 228963476
  11. ^ Photovoltaics: Design and Installation Manual. Newsociety Publishers. 2004. p. 80.
  12. ^ "Summary Report on the DOE High-tech Inverter Workshop" (PDF). Sponsored by the US Department of Energy, prepared by McNeil Technologies. eere.energy.gov. Archived from the original (PDF) on 27 February 2012. Retrieved 10 June 2011.
  13. ^ a b "PHOTOVOLTAICS REPORT" (PDF). Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems. 16 September 2020. p. 39.