Effektivitet av solcelleomformere

Effektiviteten til solcelle-invertere refererer til det voksende markedet for solcelle-invertere (fotovoltaiske invertere) på grunn av etterspørselen etter fornybar energi. Og disse inverterne krever ekstremt høy effektivitet og pålitelighet. Strømkretsene som ble brukt i disse inverterne ble undersøkt og de beste valgene for bryter- og likeretterenheter ble anbefalt. Den generelle strukturen til den fotoelektriske vekselretteren er vist i figur 1, og det er tre forskjellige vekselrettere å velge mellom. Sollyset skinner på solcellemoduler koblet i serie, hver modul inneholder et sett med solcelleenheter koblet i serie. Likestrømspenningen (DC) som genereres av solcellemoduler varierer i størrelsesorden flere hundre volt, avhengig av lysforholdene til modulgruppen, temperaturen på batteriet og antall moduler i serie.
Den primære funksjonen til denne typen vekselretter er å konvertere inngangs likespenningen til en stabil verdi. Denne funksjonen oppnås gjennom en boost-omformer og krever en boost-bryter og boost-diode. I den første strukturen, etter boost-stadiet, er det en isolert full broomformer. Funksjonen til en full brotransformator er å gi isolasjon. Den andre fullbro-omformeren på utgangen brukes til å konvertere DC-en til den første trinns full-bro-omformeren til AC-spenning. Utgangen filtreres før den kobles til vekselstrømnettet gjennom en ekstra dobbelkontaktrelébryter, med sikte på å gi sikker isolasjon under feilhendelser og isolasjon fra strømnettet om natten. Den andre strukturen er en ikke-isolert ordning. Blant dem genereres AC AC-spenningen direkte av likespenningsutgangen fra boosttrinnet. Den tredje strukturen bruker en innovativ topologistruktur av strømbrytere og strømdioder, og integrerer funksjonene for boost og AC AC generasjon i en dedikert topologi. Selv om konverteringseffektiviteten til solcellepaneler er svært lav, er det avgjørende å holde omformerens effektivitet så nær 100 prosent som mulig. I Tyskland forventes modulen i 3kW-serien installert på taket som vender mot sør å generere 2550 kWh elektrisitet årlig. Hvis effektiviteten til omformeren økes fra 95 prosent til 96 prosent, kan det genereres ytterligere 25 kWh årlig. Kostnaden ved å bruke ekstra solcellemoduler for å generere disse 25 kWh tilsvarer å legge til en inverter. Siden å øke effektiviteten fra 95 prosent til 96 prosent ikke dobler kostnadene for omformere, er investering i mer effektive omformere et uunngåelig valg. For nye design er forbedring av invertereffektiviteten med den mest kostnadseffektive tilnærmingen et sentralt designkriterium. Påliteligheten og kostnadene til omformere er to andre designkriterier. Høyere effektivitet kan redusere temperatursvingninger under belastningssykluser, og dermed forbedre påliteligheten. Derfor henger disse kriteriene faktisk sammen. Bruken av moduler forbedrer også påliteligheten.