SolarEdge je lider u tehnologiji za optimizaciju i upravljanje fotonaponskim sustavima. Razvio je jedinstveno DC optimizirano invertersko rješenje koje je promijenilo način prikupljanja i upravljanja energijom u fotonaponskim (PV) sustavima. SolarEdge rješenja uključuju optimizatore snage, invertere i softverske alate za maksimalno iskorištavanje energije iz fotonaponskih modula.

Optimizatori snage
SolarEdge optimizatori snage su DC/DC pretvarači povezani s pojedinačnim solarnim modulima, pretvarajući ih u "pametne" module. Oni omogućuju svakom modulu da proizvodi maksimalnu moguću energiju, neovisno o performansama drugih modula u nizu. To se postiže korištenjem tehnologije praćenja maksimalne točke snage (MPPT) na razini svakog modula, čime se smanjuju gubici uzrokovani zasjenjenjem, nečistoćom ili neusklađenošću modula.

Slika 1: SolarEdge optimizator snage S440

S klasičnim pretvaračima bez optimizatora snage proizvodnja energije svih modula određena je najslabijim solarnim modulom u tom nizu, dakle, kada se jedan od vaših modula ošteti ili zaprlja, performanse svih modula opadaju, te moduli slabijeg učinka mogu prestati proizvoditi dok se problem ne riješi.

Slika 2: Uobičajeni razlozi neusklađenosti performansi modula

Koncept rada SolarEdge tehnologije

Radni principi SolarEdge sustava ilustrirani su sljedećim primjerom, koji ispituje ponašanje sustava pod različitim uvjetima. Primjer sustava sastoji se od 10 modula snage 200 W. Svaki modul ima integrirani optimizator snage, koji je u osnovi DC/DC buck-boost izmjenjivač s MPPT kontrolerom. Optimizatori snage serijski su povezani kako bi formirali niz; više nizova može biti paralelno povezano na isti ulaz SolarEdge izmjenjivača. SolarEdge izmjenjivač je jednofazni izvor struje – kontinuirano prilagođava struju koju povlači iz FN polja kako bi održao ulazni napon konstantnim.

SolarEdge optimizator snage je vrlo učinkovit, održavajući preko 98% učinkovitosti pretvorbe u širokom rasponu uvjeta. Međutim, radi jednostavnosti proračuna, u ovom primjeru pretpostavljamo 100% učinkovitost optimizatora snage.

Scenarij 1 – Idealni uvjeti:
Prvo, pretpostavljamo da su svi moduli izloženi punom zračenju, svaki pružajući 200 W snage. Snaga svakog solarnog modula održava se na točki maksimalne snage putem ulazne upravljačke petlje unutar odgovarajućeg optimizatora snage. Ova MPPT petlja diktira ulaznu struju (Iin) i ulazni napon (Vin) optimizatora kako bi se osigurao potpuni prijenos svih 200 W s modula na DC sabirnicu. Pretpostavljamo MPP napon (svi moduli savršeno usklađeni radi lakše demonstracije) od VMPP = 32 V za svaki modul. To znači da je ulazni napon za optimizator 32 V, a ulazna struja iznosi 200 W / 32 V = 6.25 A.

Ulazni napon za izmjenjival kontrolira se odvojenom povratnom petljom. Radi jednostavnosti, u ovom primjeru izmjenjivač zahtijeva konstantnih 400 V. Budući da postoji deset serijski povezanih modula, svaki s 200 W snage, ulazna jakost struje u izmjenjivač iznosi 2000 W / 400 V = 5 A. Dakle, jakost istosmjerne sabirničke struje koja prolazi kroz svaki optimizator snage mora biti 5 A. To znači da svaki optimizator snage u ovom primjeru pruža izlazni napon od 200 W / 5 A = 40 V. U ovom slučaju, optimizatori snage djeluju kao podizači napona, pretvarajući ulazni napon od 32 V na ciljnih 40 V izlaznog napona.

Različite struje i naponi sustava u ovom slučaju prikazani su na Slici 3.

Slika 3:  Rad u idealnim uvjetima

Scenarij 2 – Djelomično zasjenjenje:
U ovom slučaju pretpostavljamo da je modul br. 9 zasjenjen te proizvodi samo 40 W snage. Ostalih 9 modula nisu zasjenjeni i svaki još uvijek proizvodi 200 W snage. Optimizator snage zasjenjenog modula održava taj modul na njegovoj točki maksimalne snage, koja je sada smanjena zbog zasjenjenja. Pretpostavljajući da je VMPP = 28 V, jakost struje je 40 W / 28 V = 1.43 A. Ukupna snaga koju proizvodi niz sada iznosi 9 x 200 W + 40 W = 1840 W. Budući da izmjenjivač i dalje mora održavati ulazni napon od 400 V, ulazna struja za izmjenjivač sada iznosi 1840 W / 400 V = 4.6 A. To znači da jakost istosmjerne sabirničke struje mora biti 4.6 A. Stoga će optimizatori snage kod 9 nezasjenjenih modula imati izlaz od 200 W / 4.6 A = 43.5 V.

S druge strane, optimizator snage povezan s zasjenjenim modulom imat će izlaz u iznosu od 40 W / 4.6 A = 8.7 V. Ulazni napon za izmjenjivač dobiva se zbrajanjem doprinosa 9 modula s izlazom od 43.5 V i 1 modul s izlazom od 8.7 V, što znači 9 x 43.5 V + 8.7 V = 400 V, kako zahtijeva izmjenjivač. U ovom slučaju, 9 optimizatora snage koji proizvode po 200 W svaki djeluju kao uzlazni izmjenjivači, pretvarajući ulazni napon od 32 V u izlazni napon od 43.5 V. Optimizator snage modula br. 9 djeluje kao silazni izmjenjivač, pretvarajući ulazni napon od 28 V u izlazni napon od 8.7 V.

Različite struje i naponi sustava u ovom scenariju prikazani su na Slici 4.

Slika 4: Rad s djelomičnim zasjenjenjem

Kao što je prikazano u ovom primjeru, svaki modul radi na svojoj točki maksimalne snage, bez obzira na uvjete rada.
Usporedba rada sustava u oba scenarija može se vidjeti na Slici 5. Napominjemo da se i uzlazna i silazna DC/DC pretvorba primjenjuju automatski, ovisno o uvjetima okoliša.

Slika 5: Usporedba slučajeva

Izvor: https://knowledge-center.solaredge.com/sites/kc/files/se_application_fixed_string_voltage.pdf