Нови фотоволтаични панели с вградени в тях инвертори

[taner]

Говори се за цени от 0,3 Euro/Wp за инвертора и
за 3,0 Euro/Wp за цялата система.
Ето и линка към сайта:
http://www.pvmips.org/

[EOS Technologies]

"Within the scope of the project, ISET and eleven partners from Germany, Austria, Greece and the Netherlands want to reduce the total costs of a PV system to 3 Euro per Watt by the end of 2009."...

Ама иначе интерсно....

Поздрави

[taner]

Да, съгласен съм с това че може да стане през 2009, но тя се задава,
не е толкова далече.
Ние с няколко други мои колеги от ТУ-Пловдив се занимаваме с разработка на фотоволтаични инвертори, при мизерните условия за наука в BG, доста сме напреднали, при условие че няма кой да ни отпусне средства дори за PV панели. Радвам се че се намериха няколко добронамерени хора та ни заеха два 70W панела и с тяхна помощ настроихме MPPT регулатора, благодаря им много от сърце.
Сега имаме и други дребни проблеми за решаване, по софтуера и хардуера на инвертора, но има добри изгледи за неговото реализиране. Всичко се прави без да сме видяли нито един вносен инвертор, дори и изгорял. Бихме се радвали на всякаква информация относно инверторите и помощ от страна на фирмите в тази област. Благодаря ви предварително.
Поздрави.

[Mateev]

Ето малко информация и от мене по въпроса за микро-инвертор, с мощност 100-200 W:

Задачата е много интересна. Самият аз, като специалист по електронна техника, съм мислил много по въпроса. И ако имах малко повече свободно време, бих се захванал точно с него. Идеята за малък инвертор, с който да е оборудван всеки един панел има следните преимущества:

1. Отпада необходимостта от всякакви съвместимости, стрингови организации, сложни окабелявания, разпределителни кутии и т.н. и т.н.
2. Схемата на свързване ще е еднотипна за всички видове и всички технологии модули. Те просто ще се свързват в паралел и толкова. Просто и елегантно.
3. Няма нужда от охлаждащи системи с вентилатори, които в момента силно намаляват надеждността на съществуващите инвертори. При 100-200W инвертори загубите ще са 2-5 W, които спокойно могат да се разсейват с пасивни радиатори или даже въобще да се пренебрегне проблема с охлаждането.
4. Отпада най-големият проблем при стринговите конфигурации, а именно: Тока през целия стринг е равен на тока на през най-лошия модул. При микроинверторите всеки модул ще отдава максималната възможна мощност. Като цяло централите ще имат 3-5% по-голяма производителност със същите модули.
5. Появява се едно невероятно преимущество: Новите микроинвертори ще се произвеждат в стотици милиони бройки, което неминуемо ще доведе до създаване на специализирани и унифицирани интегрални схеми със себестойност 1-2 долара. Целият инвертор вероятно ще струва 20-30 долара в първите няколко години, а след това ще ги поемат китайците и ще ги направят по 2 за лев.

Има и други преимущества и почти съм сигурен, че това е един задължителен преход в соларната индустрия. Просто в момента на този преход се противопоставят съществуващите световни лидери (като например SMA), защото не е в техен интерес. Но всички знаем, че срещу прогреса не може да се рита. И е въпрос на време това да се случи.

Още от сега може да се каже как ще изглеждат тези инвертори:

1. Първо те задължително ще бъдат трифазни. Това е задължително условие, защото то води до 6-раменен мост на крайното стъпало, което пък води след себе си възможността за силно редуциране на капацитета на използуваните електролитни кондензатори. На теория този капацитет би могъл да се намали до такива нива, щото кондензаторите директно да бъдат заменени с танталови. И ако това се случи, то тогава надеждността на инверторите ще нарастне няколко пъти. И живота на инверторите ще нарастне от 15 на поне 50 години.
2. Размерите на този вид инвертори ще са смешни. На първо време ще бъдат не по-големи от кутия с шоколадови бонбони с оребрена задна част за охлаждане. А после ще станат не по-големи от цигарена, че и даже кибритена кутийка, прикрепена към алуминиевата рамка на модула за по-добро охлаждане.
3. Най-вероятно компанията Multi-Contact ще разработи специални трифазни куплунзи и навързването на модулите ще е детска играчка. Никакви проектирания и планирания. Никакви стрингови групирания. Просто купуваш модули - каквито си искаш и колкото си искаш. И просто за 2 секунди щракаш поредния модул към вече съществуващите. И готово.
4. Най-вероятно MPP-тракера ще отпадне от вътрешната схема като една от най-великите тъпотии, измисляни от индустрията, за да вземат парите на доверчивите клиенти. Отдавна е доказано, че този компонент нанася повече вреди, отколкото ползи. Допълнителната енергия, която дава MPP тракера е само 0.5-0.8% !!!!! Не се шокирайте. Това е истината. И за тази кекава екстра сигурно плащаме 20-30% по-висока цена на инвертора. Плюс допълнителни загуби в комутиращия транзистор (диод). Ако не знаете - модулите си работят великолепно и с константно напрежение. И то при всички възможни радиации - и слаби и силни. И при всички възможни температури. Просто точката от волтамперната характеристика се премества малко по-надясно и толкова.

[Mateev]

Към taner:

Готов съм да участвувам във вашият проект на етап "мозъчен щурм". Готов съм и да осигуря някакво финансиране на разработката. Разбира се сравнително скромно, но все пак това е по-добре от нищо. Силно мога да помогна в тестването на бета-версиите в реални условия. И най-накрая - в състояние съм и да осигуря и началното производство в нашата фирма СТС Електроникс. Но първо искам да се запозная с концепциите ви и с постиженията до момента.

[taner]

Здравейте г-н Матеев,
първо искам да ви благодаря за изчерпателната информация относно интегрираните инвертори. Искам само да добавя, че освен че са задължително трифазни, те са задължително и инвертори на ток, за да могат да се връзват паралелно без изходен дросел.
Благодаря ви много и за готовността ви за оказване на помощ на нашият скромен екип.
Ще ви дам кратка информация за нашият първи прототип.
Еднофазен инвертор на напрежение реализиран с мостова схема. Изходната му мощност е около 250W (ограничена от трансформатора и панелите), иначе силовата схема има по добри възможности. Входното му напрежение е в диапазона 21-42V. Регулатора е реализиран като PI регулатор на ток (за сега аналогов). Инвертора е с изходна индуктивност (дросел) между изхода на моста и мрежата. Имаме реализиран алгоритъм за опипване на мрежата (по напрежение и по честота) и задължително реле за откачане от мрежата, всякви защити (от късо по вход и изход, претоварване по ток, минимално и максимално напрежение на PV модула, минимална входна мощност, температурна защита на инвертора и PV модула и др.) и разбира се MPPT регулатор. Те са реализирани с PIC18F2520 MCU.
Това е все пак първи прототип. В момента разработваме втори вариант на инверторa, безтрансформаторен за около 1,5-2 kW, с възможност да работи както с нисковолтова PV организация (до около 300-350V) така и за високоволтова организация (350-600V). Схемата ще бъде двузвенна (повишаващ DC/DC+инвертор) за нисковолтова организация или еднозвенна (само инвертор) за висиковолтовата организация. Това е за сега информацията.
Нека да споменем още веднъж MPPT регулатора (Maximum Power Point Tracker). Съгласявам се с Матеев, че е голяма измислица.
Какви ли не алгоритми изпробвах (P&O i IncCond), с фиксирана стъпка и с променлива стъпка на изменение, не става, не работи стабилно, много големи проблеми създава. Най добре се държи алгоритъма с фиксираното напрежение на PV панела (Voltage Feedback). При стартиране на инвертора, преди пускането на силовата схема, се чете напрежението на празен ход на PV панела (при мен е около 41V), след това се смята напрежението на максималната мощност по следната приблизителна формула: Vmp=k.Voc, където коефициента k=0,75-0,8 и се поддържа тази работна точка. Добре е да се направи и някаква приблизителна температурна корекция на тази работна точка.
Аз се казвам Танер Неджип и съм докторант към ТУ-Пловдив и работя в екипа на доц. Емил Динков, преподавател по силова електроника към ТУ-Пловдив.

[Drago]

Аз също обмислям възможността за създаване на инвертор за един модул.
Занимавам се основно с изследователска и развойна дейност. Имам доста опит в обработката на сигнали, идентификация и контрол, както и DSP-та. Тъй като инвертор с 2 еднакви стринга + панелите излиза не малко като за изследователски цели от известно време планирам да направя нещо за един модул. Ще се радвам ако можем да работим заедно. Между другото все още нямам отговор дали MASTERVOLT Sunmaster XS6500 IP44 може да дава отделни данни за мощността на отделните стрингове, въпреки че писах и на производителя!
Имам един конкретен въпрос. Можете ли да цитирате източникът който казва че MPPT дава само 0.8% отгоре? Аз лично смятам че трябва да е доста повече отчитайки температурните вариации и засенчването. От друга страна смятам да правя експери с цел повишаване КПД на модулите и считам че MPPТ е задължителен.
Ако направим стабилно работещ MPPТ за България няма да го продаваме с 20-30% оскъпяване

Поздрави
Драго

[taner]

до Drago
Съгласен съм с тебе за нуждата от MPPT-то, но пробвай някой от познатите адаптивни алгоритми (P&O and IncCond) в реални условия и после си кажи мнението.
Аз съм го направил с PIC18 (то няма нужда чак от DSP), но кода ми е на C, така че мога да ти услужа с часта за MPPT-тo. Той не е сложен алгоритъм, 10-ина реда код на C (специално за Hill Climbing Algorithm(P&O)) и се изпълнява през определено време (200-400ms). Аз не можах да получа устойчивост на алгоритъма, докато не минах на варианта с константното напрежение. Той не е толкова прецизен и има нужда от температурна компенсация, но за сметка на това е по стабилен и винаги работи. При P&O метода много често се откриват локални максимуми и инвертора доста цикли около тях, докато разбере че това не е точният максимум. А това води до загуба на полезна мощност.

Поздрави.
Танер

[Mateev]

Източник на информацията, че MPP тракера е ненужен, е програмата PVSYST. Тя струва няколкостотин долара, но вие спокойно можете да си изтеглите ДЕМО версия и 2 седмици да си експериментирате без пари. Програмата е предназначена за дизайнери на фотоволтаични системи. Но покрай всичко останало има и един мощен комплект помощни инструменти. С тях можете да си симулирате каквото си искате. Например каква волтамперна характеристика ще се получи ако се запаралелят два коренно различни модули. Например тънкослоен и монокристален. Или какво би станало ако се засенчи само една клетка от модула например с 20%. И разбира се какво би станало, ако се изключи MPP тракера и се работи с константно напрежение.

Първия извод, който се набива на очи е, че няма нужда толкова начесто да се опипва волтамперната характеристика. Това е просто пилеене на енергия. Достатъчно е един път на няколко секунди или даже на няколко минути. Дори и радиацията светкавично да се промени, отклонението ви от оптимума няма да надхвърли 1%.

Затова препоръката към алгоритъма е следната:
1. Работете винаги с константно напрежение.
2. Много нарядко опипвайте волтамперната характеристика и правете корекции на това константно напрежение.
3. Интегрирайте стойността на константното напрежение. Не се оставяйте единично замерване да ви принуди да промените напрежението с много. Дефакто оптималното константно напрежение се променя много бавно през сезоните и то само с няколко процента.

[elektromer]

Интересно ми е как наложихте извода, че микроинверторите трябвало да са трифазни .... Какви точно са аргументите?
Какво предимство ще даде 6 раменния мост, според мен няма предимства

[taner]

Здравейте,
Използват се изключително трифазни инвертори на ток,
първо защото инверторът на ток е преобразувател от повишаващ тип
(Boost Converter) и може директно да повишава 3-4 пъти входното напрежение на фотоволтаичният панел,
трифазен, защото тогава пулсациите на напрежението върху входният кондензатор са с честота 300Hz (6x50Hz) и можеш да филтрираш с по-малък кондензатор, a както знаем най-обемистият елемент на инверторите са входните филтрови кондензатори, ако можем да ги намалим три пъти, това е много добро постижение. Но проблем при инверторите на ток се оказва входният дросел, който е задължителна част от схемата му, и от него бягане няма.
Има и вариант на двузвенна схема, първото звено е повишаващ DC-DC преобразувател (безтрансформаторен), а второто звено е инвертор на напрежение, отново трифазен, за по-малко пулсации и по малки кондензатори, като между изхода на инвертора и мрежата задължителни има филтър и индуктивност.

[Lupus]

....трифазен защото тогава пулсациите на входното напрежение са с честота 300Hz (6x50Hz) и можеш да филтрираш с по-малък кондензатор, a както знаем най-обемистият елемент на инверторите са входните филтрови кондензатори, ако можем да ги намалим три пъти, това е много добро постижение.

Аз ли нещо не разбирам или има грешка? Говорим за инвертор, където входното напрежение е постоянно. За какви пулсации става дума?

[Joker]

Изходни

[alarmabg]

Здравеите,
до колкото разбирам taner и маteev имат впредвид филтриращите кондензатори на входа на инвертора .При условие че времето между полупериодите се намали дори до 3ms не смятам че това ще компесира филтриращите C-ta че да могат да се заменят с танталки ,които май са доста скъпи ,и то всичко това с голям RMS ток на входа ,заради 24-220V DC/DC .При всичко това как смятате да синхронизирате изходните напрежения на панелите.
Освен всички тези съмнения като си помисля че трябва да продавам на себеси тока то за да консумирам максимално и от трите фази то трябва
или да обръщам всичко на трифазно или да се монтират допълнителни трафове за монофазно което е безмисленно.

Има един друг начин за който taner спомена двузвенна схема.
Като първо безспоно ще е DC/DC инвертора .този инвертор ще трябва да е изработен с възможно най- малки загуби (като колкото са по близки Uin и Uout толкова по леко ще работи.После номиналното изходно да работи точно с коефицент на запълване 0.5 за да може добре да компенсира промяната в Uout на панела нагоре ,надолу.Задължително инвертора да е с две рамена).Това е най- лесната част .От тук нататък следва по сложната част с преобразователа на напрежение.
Най-важното от всичко е това-ВСИЧКО ДА РАБОТИ ОТ 5,10khz НА ГОРЕ.САМО ТАКА ЗАГУБИТЕ ЩЕ СА НАЙ- МАЛКО ,РАЗМЕРИТЕ СЪЩО А НЕ НА ПОСЛЕДНО МЯСТО И ЦЕНАТА !!!!!!!!!!!!
Ако някой проявява интерс мисля че мога да му опиша как точно може да се направи но не сега стига за днес все пак е 14 .02

[taner]

Да, съгласен съм с доводите на alarmabg за трифазните инвертори, но за тях става дума само при вградените в модула инвертори (Module Integrated Converters-MIC или AC Modules).
Нормалните инвертори до 5kW спокойно може да се направят еднофазни по мостовата схема, защото и управлението им е по-лесно за реализиране, един PWM регулатор TL494, два компаратора, два прецизни изправителя, няколко операционни усилвателя, 4 драйвера и това е. Става въпрос за свързаният към мрежата инвертор.
А за ключовата честота съм съгласен че не бива да е по-малка от 5-10kHz, но не бива да е и повече от 25-30kHz, защото тогава загубите отново се повишават, този път от твърдата комутация на транзисторите, пък и трудно се намират готови изолирани опто-драйвери за честоти над 25кHz. Добре е някъде в схемата да има галванична изолация с трансформатор. Най-лесното и най-скъпото е на изхода с НЧ трансформатор, тогава КПД-то трудно може да надхвърли 85-86%.
Другият вариант, който се практикува от повечето големи фирми, е ВЧ трансформатор, между първото (повишаващото) звено и второто звено-изходният инвертор. В този случай може и да се постигне КПД около 90-92%.