인버터는 태양광 발전 시스템의 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 장치입니다. 인버터의 출력 전력은 일반적으로 5kW, 50kW, 500kW 등 다양한 용량으로 제공됩니다. 태양광 모듈의 수량은 인버터 용량에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 1kW 인버터는 약 100와트의 6-8 태양광 패널을 연결할 수 있으며 이 조합을 통해 에너지 활용도를 극대화할 수 있습니다. 마찬가지로, 350kW 태양광 시스템의 경우 일반적으로 5-7 인버터가 필요합니다. 정격 출력이 50kW인 각 인버터를 사용한다고 가정하면, 350kW의 발전량을 달성하려면 최소 7대의 인버터가 필요합니다. 또한 인버터 수와 작동 효율성 간의 관계는 물론 이러한 장치에 대한 운영자 및 기술자의 난이도도 고려해야 합니다. 인버터 수가 너무 적으면 단일 지점 고장이 발생하기 쉽고, 인버터가 너무 많으면 유지 관리가 어렵고 비용이 많이 들 수 있습니다.
태양광 인버터는 다양한 분류 방법에 따라 다음과 같은 유형으로 분류될 수 있습니다.
오프 그리드 인버터:독립 인버터라고도 합니다. 전력망이나 다른 소스의 영향을 받지 않고 독립적으로 부하에 전력을 공급할 수 있습니다. 독립 시스템에 사용되는 태양광 어레이는 배터리를 충전하고, 인버터는 배터리의 DC 전압을 에너지원으로 사용합니다.
그리드 연결 인버터:그리드 연결 인버터는 저장 장치에서 AC 부하로 AC 전력을 공급하고 그리드에 추가 전력을 제공할 수 있습니다. 인버터의 출력 전압은 상용 AC 전원으로 피드백될 수 있으므로 출력 정현파는 전원과 동일한 위상, 주파수 및 전압이어야 합니다.
듀얼 피크 인버터:백업 배터리 인버터라고도 합니다. 배터리를 전원으로 사용하고 배터리 충전기와 결합하여 배터리를 충전하는 특수 인버터입니다. 전력이 너무 많으면 AC 전원으로 재충전됩니다. 듀얼 피크 인버터는 그리드 연결 및 오프 그리드 인버터로 모두 작동할 수 있습니다.
전압 소스 인버터(VSI):인버터의 입력은 일정한 DC 전압 소스입니다. 모터 구동 등 안정적인 전압 출력이 필요한 경우에 적합합니다.
전류 소스 인버터(CSI):인버터의 입력은 일정한 DC 전류원입니다. 부하 변화가 큰 상황에 적합하며 안정적인 전류 출력을 제공할 수 있습니다.
단상 인버터:DC 입력을 단상 출력으로 변환합니다. 단상 인버터의 출력 전압과 전류는 공칭 주파수가 50Hz 또는 60Hz인 단 하나의 위상만 갖습니다. 가전제품, 소형 장치 등 저부하 시나리오에 일반적으로 사용됩니다.
삼상 인버터:직류를 3상 전원으로 변환합니다. 3상 전원 공급 장치는 교차하고 균등하게 분리된 3개의 교류 전류를 제공합니다. 출력단에서 생성된 세 개의 파동은 모두 동일한 진폭과 주파수를 갖습니다. 산업용 장비, 대형 모터 등 고부하 용도에 적합합니다.
라인 정류 인버터:인버터 AC 회로의 선간 전압은 장치를 통해 얻을 수 있습니다. SCR의 전류가 0 특성을 경험하면 장치가 꺼집니다. 정밀한 전류 제어가 필요한 상황에 적합합니다.
강제 정류 인버터:이러한 유형의 정류에서는 전원 공급 장치에 영점이 없습니다. 따라서 장치를 수정하려면 일부 외부 리소스가 필요합니다. 외부 제어가 필요한 상황에 적합합니다.
시리즈 인버터:부하는 사이리스터를 사용하여 DC 전원 공급 장치와 직렬로 직접 연결됩니다. 부하의 직접 직렬 연결이 필요한 상황에 적합합니다.
병렬 인버터:사이리스터의 전도 및 끄기는 사이리스터 사이에 연결된 정류 커패시터에 의해 제어됩니다. 작동 조건에서 커패시터는 변압기를 통해 부하와 병렬로 연결됩니다. 병렬 부하가 필요한 상황에 적합합니다.
하프 브리지 인버터:작동하려면 두 개의 전자 스위치가 필요합니다. 스위치는 MOSFET, IJBT, BJT 또는 사이리스터일 수 있습니다. 중소 전력 애플리케이션에 적합합니다.
풀 브리지 인버터:단상 풀 브리지 인버터에는 부하의 전류 흐름 방향을 제어하는 데 사용되는 4개의 제어 스위치가 있습니다. 이 브리지에는 부하에 저장된 에너지를 전원 공급 장치로 피드백할 수 있는 4개의 피드백 다이오드가 있습니다. 고전력 애플리케이션에 적합합니다.
삼상 브리지 인버터:산업용 및 기타 무거운 부하는 3상 전원 공급 장치가 필요합니다.
구형파 인버터:직류를 교류로 변환하는 가장 간단한 인버터이지만 출력 파형은 순수한 사인파가 아니고 출력단에 구형파만 있습니다.
준사인파 인버터:계단형 사인파를 갖춘 수정된 사인파 인버터.
순수 사인파 인버터:순수 사인파 인버터는 DC를 거의 순수한 사인파 AC로 변환하며 출력 파형은 구형파 및 준사인파 인버터보다 훨씬 부드럽습니다.
2레벨 인버터:2레벨 인버터에는 기본 주파수에서 양의 출력 전압과 음의 출력 전압이 교대로 나타나는 두 가지 출력 레벨이 있습니다.
멀티 레벨 인버터:다단계 인버터는 DC 신호를 다단계 계단형 파형으로 변환하며, 다단계 인버터의 출력 파형은 직접 양극과 음극이 교번되는 것이 아니라 다레벨 교번입니다.
태양광 모듈과 인버터의 연결방식에 따라 분류하면 중앙집중식 인버터와 스트링 인버터로 나눌 수 있다.
세 가지 주요 인버터 유형 비교
| 프로젝트 | 중앙집중형 인버터 | 스트링 인버터 | 마이크로 인버터 |
| 중앙 집중식 대규모 발전소 | 해당되는 | 해당되는 | 응용할 수 없는 |
| 분산형 대규모 산업용 및 상업용 옥상 발전소 | 해당되는 | 해당되는 | 응용할 수 없는 |
| 분산형 중소형 산업 및 상업용 옥상 발전소 | 응용할 수 없는 | 해당되는 | 해당되는 |
| 가정용 분산형 옥상 발전소 | 응용할 수 없는 | 해당되는 | 해당되는 |
| 최대 전력 추적은 구성 요소 수에 해당합니다. | 많은 수의 문자열 | 1-4 문자열 세트 | 단일 문자열 |
| 최대 전력 추적 전압 범위 | 좁은 | 넓은 | 넓은 |
| 계통 발전 효율 | 일반적인 | 높은 | 제일 높은 |
| 설치 토지 점유 | 독립적인 컴퓨터실이 필요합니다 | 필요 없음 | 필요 없음 |
| 옥외 설치 | 허용되지 않음 | 허용된 | 허용된 |
| 유지 관리성 | 일반적인 | 유지관리 용이 | 유지관리가 어렵다 |
| 프로젝트 비교 | 80KW 스트링 인버터 | 500KW 중앙집중형 인버터 |
| 결합기 상자 | 결합기 박스가 필요 없으며 DC 입력이 각 스트링으로 세분화됩니다. | 중앙 집중식 융합을 위해서는 12개의 결합기 상자가 필요합니다. |
| DC 배선 | DC 측의 간단한 배선, 분산된 현장 그리드 연결; 짧은 DC 케이블, 저렴한 비용 | DC 측의 배선은 상대적으로 복잡하고 거리가 깁니다. 필요한 경우 여러 레벨의 부스바를 설치해야 하므로 상대적으로 비용이 많이 듭니다. |
| AC 배선 | AC 측 케이블의 연결 거리가 길고 각 인버터에는 로컬로 또는 AC 융합을 통해 그리드에 연결할 수 있는 AC 회로 차단기가 필요합니다. | AC 측에서 변압기까지의 거리가 매우 짧고, 선로 손실이 적으며, AC 배선이 간단하고 비용 효율적입니다. |
| 출력 전압 | 출력 3상 AC 400V, 절연 변압기 없이 DC 저전압 그리드에 연결 가능 | 출력 3상 AC 315V, 그리드 연결에는 400V 절연 변압기 추가 필요 |
| 보호 수준 | 보호 수준 IP65는 옥외에 설치할 수 있으며 구성 요소 근처에 설치할 수 있습니다. | 보호 수준은 IP20이며 실내에 설치되거나 실외에 설치됩니다. |
| 냉각방식 | 지능형 공기 냉각 | 강제 공기 냉각에는 고유량 공기 덕트가 필요합니다. |
| 작동 전압 범위 | 비오는 날과 같이 빛이 약한 날씨에도 전력을 생산할 수 있는 광범위한 MPPT 전압, 200-850V | MPPT 범위는 500-820V이며, 발전 범위는 상대적으로 좁습니다. |
| 능률 | 최고효율은 99%, 종합효율은 98.65% | 절연이 없는 변압기의 최대 효율은 98.0%이며, 종합 효율은 97.5%입니다. 절연 변압기의 최대 효율은 97.0%이며, 종합 효율은 96.5%입니다. |
| 전력 품질 | 단일 유닛 THD<3%, total THD of 20 units together exceeds 5%. No isolation transformer, high DC component | 단일 THD<3%, parallel connection of two units is about 3%, and there is no DC component when an isolation transformer is added |
| 전력망 규제 | 저전압 라이드 스루, 역률 조정 및 전력망 오류 기록 기능 | 저전압 라이드 스루 기능이 있으며 전력망은 역률을 조정할 수 있습니다. 유효 및 무효 전력 기능은 상대적으로 약합니다. |
| MPPT 채널 | 6개의 MPPT 채널이 있는 인버터 1개, 72개의 MPPT 채널이 있는 1MW 프로젝트는 다양한 각도에서 이점을 갖습니다. | 2개의 MPPT 채널은 평평하고 장애물이 없는 지역에서 높은 전력을 생성합니다. |
| 안전 | DC 회로 차단기와 AC 회로 차단기가 없으면 안전성이 약간 떨어집니다. | 다양한 결함 조건에 따라 연결을 끊을 수 있는 DC 회로 차단기와 AC 회로 차단기가 있으며 안전성이 우수합니다. |
| 숫자 | 시스템 용량 | 인버터 선택 | 설명 |
| 1 | 400KW 이하 | 스트링 인버터 | 400kw 미만 시스템의 경우 스트링 인버터와 중앙집중형 인버터의 비용 차이는 크지 않지만 스트링 인버터는 5~10% 더 많은 전력을 생산합니다. |
| 2 | 400KW~2MW | 스트링 인버터 | 400KW~2MW 시스템의 경우 스트링 인버터의 비용은 중앙집중형 인버터보다 5% 높지만, 스트링 인버터의 발전량은 5~10% 더 높습니다. 스트링 인버터 시스템의 총 수익이 좋습니다 |
| 3 | 2MW~6MW | 태양광이 균일한 지상 발전소에는 중앙집중식 인버터를 사용하고, 지붕에는 스트링형 인버터를 사용한다. | 실제 설치 장소에 따라 선택하세요. |
| 4 | 6MW 이상 | 중앙집중형 인버터 | 중앙 집중식 인버터는 전력망의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. |
중앙 집중식 인버터:여러 개의 태양광 스트링의 직류를 총계로 변환하는 데 사용되며 대규모 공장, 사막 발전소, 지상 발전소 등과 같은 대규모 태양 광 발전소에 적합합니다. 특징은 다음과 같습니다. 일반적으로 500KW 이상의 용량으로 대형 태양광 발전소에 적합합니다. 높은 전력 품질, 낮은 고조파 함량, 높은 전력 품질, 완벽한 보호 기능 및 높은 안전성. 관리가 편리하고, 인버터 수가 적고, 관리가 쉽고, 구성 요소가 적고, 안정성이 좋습니다. 주요 단점은 MPPT 전압 범위가 좁고 구성 요소 구성이 유연하지 않다는 것입니다. 전용 컴퓨터실이 필요하고 설치가 유연하지 않습니다. 자체 전력 소모와 전산실의 환기 및 방열로 인해 많은 전력이 소모됩니다.
스트링 인버터:각 태양광 스트링의 DC 전력을 개별적으로 반전시키는 데 사용되며 중소형 태양광 발전 시스템, 중소형 옥상 태양광 발전 시스템 및 소규모 지상 발전소에 적합합니다. 그 특징은 다음과 같습니다: 저전력, 개별 전력은 일반적으로 100KW 미만이지만 기술 발전으로 현재 더 성숙한 전력은 350kW에 도달할 수 있습니다. 유연한 구성 요소 구성, 넓은 MPPT 전압 범위, 보다 유연한 구성 요소 구성, 다양한 조명 조건에 적합합니다. 높은 발전 효율로 모듈 차이 및 스트링 간 음영에 영향을 받지 않아 발전량을 극대화합니다. 작은 크기, 작은 설치 공간, 전용 컴퓨터실이 필요 없으며 유연한 설치가 가능합니다. 손쉬운 유지 관리: 낮은 자체 전력 소비, 결함으로 인한 영향 최소화, 유지 관리가 편리합니다. 인버터 전압과 부품 수량 구성의 관계는 인버터의 원리에서 시작하여 다음과 같이 논의되어야 합니다.
스트링 인버터는 DC 전압을 AC 전원으로 변환하기 전에 DC 전압을 특정 값(DC 버스 전압이라고 함)으로 승압하고 안정화해야 합니다. 230V AC 출력, 약 360V의 DC 버스 전압; 400V AC 출력, 약 600V의 DC 버스 전압; 500V AC 출력, 약 750V의 DC 버스 전압; 540V AC 출력, 약 800V의 DC 버스 전압. 그러나 부품의 직렬 전압은 일반적으로 그다지 높지 않으므로 회로에서 조정해야 합니다. 인버터는 일반적으로 PWM을 사용하여 조정하는데, 부품의 직렬 전압/DC 버스 전압과 동일한 듀티 사이클이라는 용어가 있습니다. 듀티 사이클은 효율성과 밀접한 관련이 있습니다. 듀티 사이클이 클수록 전압 차이는 작아지고 효율은 높아집니다. 이 비밀을 익히면 부품을 인버터와 일치시킬 때 복잡한 공식을 계산할 필요가 없습니다. 최고의 효율을 위해 스트링 전압을 인버터의 정격 작동 전압 근처로 맞추십시오. 극저온에서도 최대 전압을 초과하지 않습니다. 작동 중에는 완전 부하 MPPT 전압 범위 내에 있게 되며 이는 매우 간단하고 실용적입니다. 단결정 450W 모듈을 예로 들면 작동 전압이 41V, 단상 220V 인버터, 입력 정격 전압이 360V, 9개 모듈로 구성된 최상의 구성입니다. 정격 입력 전압이 600V인 3상 400V 출력 인버터는 바람직하게는 15개의 구성 요소를 갖추고 있습니다.