Система SolarEdge поддерживает фиксированное напряжение стринга независимо от характеристик стринга и условий окружающей среды. Здесь мы подробно опишем принцип действия SolarEdge и его преимущества.
Принцип работы.
Оптимизатор мощности SolarEdge - это оптимизатор постоянного тока, применяемый на каждом модуле, заменяющий распределительную коробку. Оптимизаторы мощности, используя контур управления входом, выполняют поиск точки оптимальной мощности для каждого модуля и обеспечивают мониторинг производительности каждого модуля.
В независимом процессе оптимизаторы мощности позволяют инвертору автоматически поддерживать фиксированное напряжение цепи в оптимальной точке для преобразования постоянного тока в переменный независимо от длины стринга и производительности отдельного модуля.
Принципы работы системы SolarEdge проиллюстрированы в следующем примере, который исследует поведение системы в различных условиях.
Например, система состоит из 10 модулей мощностью по 200 Вт. Каждый модуль имеет встроенный оптимизатор мощности, по сути, преобразователь постоянного тока в постоянный ток постоянного тока с контроллером MPPT.
Оптимизаторы мощности соединены последовательно, чтобы сформировать стринг; несколько строк могут быть подключены параллельно к одному и тому же входу преобразователя SolarEdge. Инвертор SolarEdge является одноступенчатым источником тока - он постоянно адаптирует ток, который он получает от фотоэлектрического поля, чтобы поддерживать постоянное входное напряжение.
Оптимизатор мощности SolarEdge обладает высокой эффективностью и обеспечивает эффективность преобразования более 98% в широком диапазоне условий. Однако для простоты расчета мы предполагаем 100% эффективность оптимизатора мощности в этом примере.
Сценарий 1 - идеальные условия: Первоначально мы предполагаем, что все модули подвергаются воздействию полного излучения, каждый из которых обеспечивает мощность 200 Вт. Выходная мощность каждого солнечного модуля поддерживается в точке максимальной мощности модуля с помощью контура управления входом.
Этот контур MPP определяет для оптимизатора мощности входной ток Iin и входное напряжение Uin, которые обеспечивают передачу всех 200 Вт от модуля к шине постоянного тока. Мы принимаем напряжение MPP для каждого модуля (с учетом идеально подобранных модулей для демонстрационных целей) VMPP 32V. Это означает, что входное напряжение для оптимизатора мощности составляет 32 В, а входной ток составляет 200 Вт / 32 В - 6,25 А.
Входное напряжение на инвертор контролируется отдельным контуром обратной связи. Для простоты, например, инвертору требуется постоянное напряжение 400 В. Поскольку имеется десять последовательно соединенных модулей, каждый из которых обеспечивает 200 Вт, входной ток для инвертора составляет 2000 Вт / 400 В 5A. Таким образом, ток шины постоянного тока, протекающий через каждый из оптимизаторов мощности, должен составлять 5А. Это означает, что каждый оптимизатор мощности в этом примере обеспечивает выходное напряжение 200 Вт / 5 А и 40 В. В этом случае оптимизаторы мощности действуют как повышающие преобразователи, преобразующие входное напряжение 32 В в целевое выходное напряжение 40 В. Различные системные токи и напряжения в этом случае показаны на рисунке 1. 1
Сценарий 2 - частичное затенение: Предполагаем, что модуль #9 затенен и, следовательно, производит только 40Вт энергии.Остальные 9 модулей не затенены, и каждый по-прежнему вырабатывает 200 Вт мощности.
Оптимизатор мощности затененного модуля поддерживает этот модуль в точке максимальной мощности, которая теперь снижается из-за затенения. Предполагая VMPP =28 В, ток составляет 40 Вт / 28 В =1,43 А. Общая мощность, производимая стрингом, теперь составляет 9x200 Вт+40 Вт = 1840 Вт. Поскольку инвертору все еще необходимо поддерживать входное напряжение 400 В, входной ток для инвертора теперь будет 1840 Вт / 400 В = 4,6 А. Это означает, что ток шины постоянного тока должен быть 4,6А. Следовательно, оптимизаторы мощности девяти незатененных модулей будут иметь мощность 200 Вт / 4,6 А = 43,5 Вольт.
В это время, оптимизатор мощности, подключенный к затененному модулю, будет выдавать 40 Вт / 4,6 А и 8,7 В. Вход в инвертор может быть получен путем суммирования 9 модулей, обеспечивающих 43,5 В, и 1 модуля, обеспечивающего 8,7 В, то есть 9x43,5 В 8,7 В 400 В, как того требует инвертор. В этом случае 9 оптимизаторов, каждый мощностью 200 Вт, по существу действуют как повышающие преобразователи, преобразуя входное напряжение 32 В в выходное напряжение 43,5 В, тогда как оптимизатор мощности модуля №9 действует как понижающий преобразователь, преобразуя входное напряжение 28 В до выходного напряжения 8,7 В.
Различные системные токи и напряжения в этом случае показаны на рисунке 2.
Как показывает этот пример, каждый из модулей работает на максимальной мощности независимо от условий эксплуатации.
Сравнение работы системы в обоих случаях можно увидеть на рисунке 3. Обратите внимание, что как повышающее, так и понижающее преобразование DC / DC происходит автоматически, в зависимости от условий окружающей среды.
Преимущества фиксированного напряжения стринга:
Фиксированное напряжение стринга, поддерживаемое оптимизаторами мощности SolarEdge, дает множество преимуществ:
- Гибкая конструкция - неодинаковые модули могут быть последовательно соединены в стринг. Количество модулей в одном стринге не зависит от выходного напряжения модуля, поэтому допускается широкий диапазон длин стринга.
- Высокая эффективность и надежность инвертора - компоненты инвертора SolarEdge работают при фиксированном напряжении и работают при меньшем напряжении. Инвертор всегда работает при напряжении, которое обеспечивает оптимальную эффективность инверсии постоянного тока, независимо от длины цепи или условий окружающей среды
- Снижение стоимости установки - более длинные строки снижают количество элементов BoS, стоимость установки и трудозатраты.
- Независимость от температуры - напряжение стринга SolarEdge полностью устраняет температурные ограничения, которые сильно ограничивают длину стринга в традиционных системах.
- Повышенная безопасность - все оптимизаторы питания запускаются в режиме «безопасный выход 1 В» до тех пор, пока оптимизаторы мощности не будут подключены к работающему инвертору SolarEdge. Кроме того, в случае отключения питания сети модули немедленно прекращают вырабатывать энергию и возвращаются в этот режим.
