System podwyższania napięcia odgrywa ważną rolę w falowniku.

W przypadku systemów fotowoltaicznych podłączanych do sieci czas i warunki pogodowe powodują zmiany natężenia promieniowania słonecznego, co z kolei prowadzi do ciągłych fluktuacji napięcia w punkcie zasilania. Aby zwiększyć wydajność elektrowni, konieczne jest zapewnienie, aby panele fotowoltaiczne mogły pracować z maksymalną mocą niezależnie od zmieniającej się intensywności oświetlenia. Zazwyczaj w falownikach stosuje się obwody wzmacniające napięcie, aby rozszerzyć zakres jego pracy.

Poniższa mała seria artykułów wyjaśnia, dlaczego powinieneś korzystać z systemu Boost Boost oraz jak ten system może pomóc w zwiększeniu wydajności instalacji fotowoltaicznej.

Dlaczego potrzebna jest obwód podwyższający napięcie?

Najpierw przyjrzymy się powszechnie stosowanemu na rynku systemowi inwertera. Składa się on z obwodu podwyższającego napięcie i obwodu inwertującego, połączonych ze sobą przez szynę prądu stałego.

Obwód falownika musi pracować prawidłowo. Napięcie szyny prądu stałego musi przekraczać wartość szczytową napięcia sieci elektrycznej (w systemach trójfazowych – wartość szczytową napięcia międzyfazowego), aby możliwe było wydawanie mocy do sieci w kierunku pozytywnym. Zazwyczaj, w celu zwiększenia efektywności, napięcie szyny prądu stałego jest regulowane w zależności od napięcia sieci, tak aby zawsze pozostało wyższe od tego napięcia.

Jeśli napięcie na panelu jest wyższe od wymaganego napięcia szynowego, inwerter pracuje bezpośrednio, a MPPT kontynuuje śledzenie punktu maksymalnej mocy. Jednak gdy osiągnięte zostanie minimalne wymagane napięcie szynowe, dalsze obniżenie napięcia staje się niemożliwe, co uniemożliwia osiągnięcie punktu maksymalnej efektywności. Zakres regulacji MPPT jest bardzo ograniczony, co znacznie obniża wydajność wytwarzania energii i nie gwarantuje zysku dla użytkownika. Dlatego konieczne jest znalezienie sposobu na usunięcie tego niedostatku; inżynierowie wykorzystują układ wzmacniający napięcia, aby to osiągnąć.

W jaki sposób technologia Boost rozszerza zakres MPPT, aby zwiększyć wydajność elektrowni?

Gdy napięcie na panelu przekracza wymagane napięcie szynowe, obwód podwyższający napięcie przejmuje stan gotowości; energia jest przekazywana przez diodę do inwertera, który realizuje śledzenie punktu maksymalnej mocy (MPPT). Po osiągnięciu przez napięcie szynowe wartości wymaganej wartość inwerter nie jest w stanie przejąć kontroli; wtedy rozpoczyna się działanie MPPT. Wówczas obwód podwyższający napięcie przejmuje kontrolę nad MPPT, nadal śledzi punkt maksymalnej mocy i podnosi napięcie szynowe, aby zapewnić jego prawidłowe funkcjonowanie.

Dzięki szerszemu zakresowi śledzenia MPPT system inwertera może skutecznie podwyższać napięcie paneli fotowoltaicznych w porach porannych, w środku nocy oraz podczas deszczu. Jak pokazuje poniższy wykres, wzrost mocy w czasie rzeczywistym jest bardzo wyraźny.

Dlaczego w przypadku inwerterów o dużej mocy zwykle stosuje się wiele obwodów podwyższających napięcie, aby zwiększyć liczbę obwodów śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT)?

Na przykład w przypadku systemu o mocy 6 kW, jeśli na dwóch dachach zainstalowano po 3 kW paneli fotowoltaicznych, konieczne jest zastosowanie dwóch inwerterów MPPT. Powodem tego jest istnienie dwóch niezależnych punktów mocy maksymalnej: rano słońce wschodzi z wschodu i padają bezpośrednie promienie na panele umieszczone na stronie A, co powoduje wysokie napięcie i moc na tej stronie, podczas gdy na stronie B są one znacznie niższe; po południu sytuacja się odwraca. Gdy między napięciami obu stron występuje różnica, konieczne jest podwyższenie napięcia na stronie o niższym napięciu, aby przenosić energię do szyny rozdzielczej i zapewnić pracę systemu w punkcie mocy maksymalnej.

Z tych samych powodów w zróżnicowanym i trudnym terenie pagórkowatym słońce wydziela więcej promieniowania, co wymaga większej liczby niezależnych MPPT; dlatego inwertery o średniej i wysokiej mocy, np. o mocy 50–80 kW, zwykle są wyposażone w 3–4 niezależne obwody podwyższające napięcie, często nazywane 3–4 niezależnymi MPPT.