家庭用エネルギー貯蔵システム用ソーラーパネル付きマイクロインバータ-

新しいエネルギー システムには、集中型インバータやストリング インバータに加えて、設置が簡単で柔軟に構成できるマイクロ インバータも含まれています。{0}名前が示すように、マイクロインバータは消費電力が低いため、通常は 1 つまたは少数のソーラー パネルにのみ接続されます。マイクロ-インバータは、太陽光発電パネルからの低電圧 DC 電力を地域の電力網用の AC 電力に変換します。-太陽光発電パネルの電圧は通常約 50 V ですが、AC グリッド電圧は数百ボルトに達する場合があります。この高い電圧-対-電流比により、コンバータのゲインに対する要求が高くなります。この状況で従来の非絶縁型 PWM コンバータを使用すると、スイッチのデューティ サイクルが高くなるか低くなるため、コンバータの効率が低くなり、パワー デバイスに大きなストレスがかかります。当然のことながら、結合インダクタまたはトランスをコンバータに組み込んで、巻数比による電圧整合を実現することが、マイクロ-インバータにとって好ましいソリューションとなっています。

機能的には、マイクロ インバータは、急速シャットダウン (RSD)、最大電力点追跡 (MPPT)、反転という 3 つの機能を提供する必要があります。- RSD は 2014 年の NEC カンファレンスで提案されました。その目的は、火災やその他の災害が発生した場合に太陽光発電パネルを DC バスから迅速に切り離し、消防士の安全を確保することです。 MPPT は太陽光発電業界の人々にはよく知られており、以前の記事でも紹介されています。-ただし、従来の集中型またはストリング MPPT 回路とは異なり、マイクロインバータのこの機能は必ずしもブースト回路を必要としません。降圧、フルブリッジ、フライバックなどの他の回路も使用できます。{6}}これは主に、ダウンストリーム回路の多様性によるものです。

マイクロ インバータは、単一または少数の太陽光発電パネルの背後に直接設置される小型のインバータ デバイスで、パネルの DC 電力を系統接続された AC 電力に変換します。-その主な利点は、パネルごとに独立した MPPT (最大電力点追跡) 機能にあり、パネル間に不一致がある場合や部分的なシェーディングがある場合に発電を最大化します。また、システムの DC 電圧を低いレベルに制限します。<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

回路構造の観点から見ると、マイクロインバータは多段-から2段-、さらに単段-に進化しました[1]。太陽光発電パネルから電気が出力され、AC グリッドに並列接続される場合、変換段数が少ないほど効率が高くなります。多段-または二段-段のマイクロ-インバーター。これは、前段 DC/DC と後段 DC/AC で構成されます。-前段の DC/DC には MPPT 機能とブースト機能があり、反転に必要な DC バス電圧まで電圧を高めます。- 後段の DC/AC は反転されてグリッドに接続されます。

2 段マイクロインバータは、電圧源と電流源の 2 つのタイプにさらに分類されます。-電圧源タイプは、AC 側の出力電圧を制御します。前段の DC/DC ステージの出力は安定した DC 電圧です。このタイプのマイクロインバータでは、後続の DC/AC 段が高周波で動作します。電流源タイプのマイクロインバータの主な制御変数は電流です。その DC 側出力は、もはや安定した DC ではなく、図 4 に示すように、AC 成分を含む「まんじゅう波」です。後続の電源周波数極性変換回路は、このまんじゅう波を正出力と負出力に分離し、グリッドに接続された正弦波を形成します。-。電圧-タイプのマイクロインバータと比較して、この電流源タイプのマイクロインバータは、デバイスの電圧ストレスが低く、構造と制御が簡単であるため、現在主流のマイクロインバータモデルで広く使用されています。

電圧源マイクロインバータと電流源マイクロインバータはどちらも DC/AC 回路を備えていますが、電流源タイプでは電源周波数回路が必要であり、電圧源タイプでは高周波スイッチングが必要です。{{2}アンフォールディング回路はシンプルな構造で、MOSFET が電力周波数で動作し、主な損失は導通損失 . 600V-950V CoolMOS™ P7 や 1200V IGBT もこのアプリケーションに適しています。フルブリッジ回路は典型的な電圧形インバータです。-一方の脚が電力周波数で動作し、もう一方の脚が高周波でスイッチングして出力電圧高調波を低減します。最適な設計には、動作条件に基づいて 2 つのレッグに異なる MOSFET を選択することが当然含まれますが、600V ～ 950V の CoolMOS™ P7 も利用可能です。トポロジからわかるように、アンフォールディング回路の無効電力補償機能は、デバイスの特性により制限されています。フルブリッジ インバータ回路は双方向で動作でき、十分な無効電力補償機能を提供しますが、追加の LCL フィルタが必要です。