太陽光発電システムの中核機器として、インバータは、太陽光発電モジュールによって生成される可変直流電圧を主電源周波数の交流電力に変換するために使用されます。これは、太陽電池アレイシステムにおける重要なシステムバランスの 1 つです。現在、市場で一般的なインバータは集中型インバータ、ストリング インバータ、マイクロ インバータです。以下では、これら 3 種類のインバータを比較分析します。
1 集中インバータ
インバーター技術は、複数の並列太陽光発電ストリングを同じ集中型インバーターの DC 入力端子に接続するものです。一般に、高電力システムには三相 IGBT パワー モジュールが使用され、低電力システムには電界効果トランジスタが使用されます。同時に、DSP 変換コントローラーを使用して、生成される電気エネルギーの品質を向上させ、正弦波電流に非常に近づけます。一般に10KWを超える大規模太陽光発電システムで使用されます。
集中インバータは、工場、砂漠の発電所、均一な太陽光が得られる地上の発電所などの大規模な発電システムで一般的に使用されます。システムの総電力は大きく、通常はメガワットレベルを超えます。
主な利点は次のとおりです。
1. インバータの台数が少なく管理が容易。
2. インバータは部品点数が少なく、信頼性が高い。
3. 低い高調波成分、低い DC 成分、および高い電力品質。
4. インバーターは高集積、高電力密度、低コストを備えています。
5. インバータは完全な保護機能と発電所の高い安全性を備えています。
6.力率調整機能と低電圧ライドスルー機能があり、優れたグリッド調整性能を備えています。
主な欠点は次のとおりです。
1. DC結合器ボックスの故障率が高く、システム全体に影響を与えます。
2. 集中型インバータの MPPT 電圧範囲は狭く、一般に 450-820V であり、コンポーネント構成は柔軟ではありません。曇りや霧の多い地域では発電時間が短くなります。
3. インバータ機械室の設置と展開は難しく、専用の機械室と設備が必要です。
4. インバータ自体が大量の電力を消費し、コンピュータ室の換気と放熱にも多くの電力が消費されるため、システムのメンテナンスが比較的複雑になります。
5. 集中型系統接続インバータ システムでは、コンポーネント アレイは 2 つの合流点を通ってインバータに到達します。インバータの最大電力追跡機能 (MPPT) は各コンポーネントの動作を監視できないため、各コンポーネントを最適な動作点に維持することは不可能です。コンポーネントに障害が発生したり、影によってブロックされたりすると、システム全体の発電効率に影響します。
6. 集中グリッド接続インバータ システムには冗長機能がありません。障害シャットダウンが発生すると、システム全体が発電を停止します。
2ストリングインバータ
ストリングインバーターはモジュラーコンセプトに基づいており、各太陽光発電ストリング（1-5kw）は、DC 端での最大電力ピーク追跡と AC 端での並列グリッド接続を備えたインバーターを通過します。現在、国際市場で最も人気のあるインバータとなっています。
ストリングインバータは主に中小規模の屋上太陽光発電システムや小規模の地上発電所に使用されます。
主な利点は次のとおりです。
1. ストリングインバータはモジュール設計を採用しており、各太陽光発電ストリングがインバータに対応します。 DC 端には最大電力追跡機能があり、AC 端はグリッドに並列に接続されます。その利点は、ストリング間のモジュールの違いや影の障害物の影響を受けず、太陽光発電モジュールとインバーターの最適な動作点の不一致を軽減し、発電量を最大化できることです。
2. ストリングインバータの MPPT 電圧範囲は広く、通常は 250-800V の範囲です。コンポーネントnt 構成はより柔軟であり、曇りや霧の多い天候では発電時間が長くなります。
3. ストリングタイプの系統連系インバータは体積が小さく、軽量であり、輸送と設置が非常に簡単です。専門的なツールや機器は必要ありませんし、専用の配布室も必要ありません。さまざまな用途で建設を簡素化し、土地占有を削減できます。 DC ライン接続には、DC 結合ボックスや DC 配電盤も必要ありません。ストリングタイプは自己消費電力が低い、故障の影響が少ない、交換やメンテナンスが容易などのメリットもあります。
主な欠点は次のとおりです。
1. 電子部品が多く、パワーデバイスと信号回路が同一基板上にあるため、設計と製造が難しく、信頼性が若干劣ります。
2. パワーデバイスは電気的空間距離が小さいため、高所や屋外設置には不向きです。風や日光にさらされると、ケーシングやヒートシンクが劣化しやすくなります。
3. 絶縁トランス設計がないと、電気的安全性がわずかに劣るため、薄膜コンポーネントのマイナス接地システムには適していません。 DC 成分は大きく、電力網に大きな影響を与えます。
4. 複数のインバータを並列接続すると、全高調波が高くなりますが、単一のインバータの THDI は 2% 以上に制御できます。ただし、インバータを40台以上並列接続すると、全高調波が重畳して抑制が困難になりますので、
5. インバータの数が多いと、総故障率が増加し、システムの監視が困難になります。
6. DC 回路ブレーカーと AC 回路ブレーカー、および DC ヒューズがないと、システムが誤動作したときに切断するのが容易ではありません。
7. インバータ単体ではゼロ電圧ライドスルー機能を実現できますが、複数台並列接続した場合、ゼロ電圧ライドスルー機能、無効電力調整、有効電力調整等の機能を実現することが困難になります。
3 マイクロインバータ
マイクロ インバータは、パネル レベルで最大電力点追跡を実現でき、中央インバータに比べて利点があります。これにより、各モジュールの出力電力が最適化され、全体の出力電力が最大化されます。
主な利点は次のとおりです。
1. 1 つまたは複数のモジュールに障害が発生した場合でも、システムは高可用性で電力網に電力を供給し続けることができます。システムの信頼性を向上させるために、複数の冗長モジュールをオプションで構成できます。
2. 柔軟な構成により、ユーザーは国内市場での経済的能力に応じて太陽電池を設置できます。
3. 出力パワーに対するローカルマスキングによって引き起こされる影の影響を効果的に低減します。
4. 高電圧電力が不要で、設置がより安全、簡単かつ迅速になり、メンテナンスと設置コストが削減され、設置サービスプロバイダーへの依存が軽減されます。
5. 各インバータモジュールの発電量を増加させ、最大電力を追跡することにより、単一コンポーネントの最大電力点を追跡することができ、太陽光発電システムの発電量を 25% 大幅に増加させることができます。
主な欠点は次のとおりです。
1. マイクロ インバーターのアプリケーション シナリオは一般的に屋根上の家庭に適していますが、その用途は限られています。
2. マイクロ インバータのコストは、集中型インバータやストリング インバータに比べて比較的高くなります。
比較分析を通じて、ストリングインバータは、故障率、システムの安全性、運用および保守コストの点で、集中型インバータやマイクロインバータよりも優れていることがわかりました。システムの信頼性が向上し、発電所の長期にわたる安全で信頼性の高い運転を保証できます。