Functieprincipe van fotovoltaïsche omvormers
Fotovoltaïsche omvormers zijn het hart van zonne-energiesystemen en vormen de cruciale brug tussen zonnepanelen en elektrische apparaten voor eindgebruik of het elektriciteitsnet. In tegenstelling tot traditionele stroomconversieapparatuur is hun kerntaak het omzetten van de laagspanningsgelijkstroom (DC) die door fotovoltaïsche modules wordt geproduceerd in stabiele, netcompatibele wisselstroom (AC). Deze omzetting is niet onderhandelbaar, omdat bijna alle huishoudelijke apparaten, industriële machines en openbare elektriciteitsnetten afhankelijk zijn van wisselstroom om efficiënt te functioneren.
De interne structuur van een fotovoltaïsche omvormer is een geavanceerde integratie van hardware en software. Op hardwareniveau bestaat deze uit DC-ingangscircuits, DC-AC-conversiemodules, filtercircuits en regeleenheden voor de netaansluiting. Het DC-ingangscircuit stabiliseert eerst de fluctuerende gelijkstroom van de zonnepanelen en voorkomt zo dat spanningspieken de componenten beschadigen. De DC-AC-conversiemodule, die is samengesteld uit vermogenselektronica zoals geïsoleerde bipolaire transistoren (IGBT's), schakelt de gelijkstroom snel in en uit om een ruwe wisselstroomgolf te genereren. Deze golfvorm wordt vervolgens via het filtercircuit afgevlakt tot een zuivere sinusgolf, die voldoet aan de strenge eisen van het elektriciteitsnet en de elektrische apparatuur.
Softwarematig is Maximum Power Point Tracking (MPPT)-technologie de sleutel tot maximale energie-efficiëntie. MPPT-algoritmen scannen continu de spanning en stroomsterkte van de zonnepanelen en berekenen de combinatie die het hoogste vermogen oplevert. Omdat de opbrengst van zonnepanelen zeer gevoelig is voor de intensiteit van het zonlicht, de temperatuur en schaduw – een stijging van de paneeltemperatuur met 10 °C kan bijvoorbeeld de efficiëntie met 5% verlagen – past het MPPT-systeem het werkpunt elke paar milliseconden aan. In praktische toepassingen kan een hoogwaardige MPPT-omvormer de jaarlijkse energieopbrengst van een residentieel zonnesysteem met 15% tot 25% verhogen in vergelijking met omvormers met basis trackingfuncties. Voor netgekoppelde systemen zorgt een extra fasevergrendelde lus (PLL)-module ervoor dat de opgewekte wisselstroom perfect gesynchroniseerd is met de netspanning (meestal 220 V of 380 V), frequentie (50 Hz of 60 Hz) en fase, waardoor vermogensschommelingen die de netstabiliteit zouden kunnen verstoren, worden vermeden.
[Voeg hier een afbeelding in van het interne circuit van een fotovoltaïsche omvormer, met labels die de belangrijkste componenten aangeven, zoals het DC-ingangscircuit, de IGBT-gebaseerde conversiemodule, het filtercircuit, de MPPT-controller en de PLL-unit. De afbeelding moet duidelijk en met een hoge resolutie zijn, met een witte achtergrond voor betere zichtbaarheid.]
