Fotovoltaik Santraller

 

Yazı Dizisi-11

 

Tercüme:Alper Çelebi

3.3 İnverterlerin seçimi ve arayüzlenmesi

İnverterin ve boyutunun seçimi, yönetmesi gereken FV nominal gücüne göre yapılır. İnverterin boyutu, şebekeye aktarılan aktif güç ve FV jeneratörün nominal gücü arasında
oran için 0.8 ila 0.9 arası bir değerden başlayarak belirlenebilir.

Bu oran, gerçek işletim koşullarındaki FV modüllerin güç kaybını (çalışma sıcaklığı, elektrik bağlantılarındaki gerilim düşüşleri...) ve inverterin verimliliğini hesaba katar. Bu oran aynı zamanda üretilen güçte değişeme neden olabilen modüllerin kurulum yöntemlerine de bağlıdır (enlem, eğim, ortam sıcaklığı...). İnverter, bu sebeple, üretilen gücün genelde tahmin edilenden daha yüksek
olduğu durumlarda “arkadan dolaşmak” için beslenen gücünün otomatik sınırlandırılması özelliği ile temin edilir.İnverterin doğru boyutlandırma karakteristikleri arasında aşağıdakiler dikkate alınmalıdır:

• DC tarafı:
- nominal güç ve maksimum güç;
- nominal gerilim ve izin verilen maksimum gerilim;
- normal işletim koşullarında MPPT geriliminin değişim alanı;

• AC tarafı:
- dönüştürme grubu tarafından sürekli olarak sağlanabilen nominal ve maksimum gücün yanı sıra böylesi bir gücün beslenebildiği ortam sıcaklığı alanı;
• beslenen nominal akım;
- kısa devre akımına FV santralin katkısının hesaplanmasını sağlayan maksimum sağlanan akım;
- maksimum gerilim bozulması ve güç faktörü;
- maksimum dönüştürme verimliliği;
- kısmi yükte ve %100 nominal güçte verim (“Avrupa verimliliği (4)” veya verimlilik şeması(5 )(Şekil 3.7)).

(4) Avrupa verimliliği, inverterin kısmi yükteki verimliliklerini hesaba katarak aşağıdaki formüle şındaki maksimum güce karşılık gelen minimum gerilim,
göre hesaplanır:




(5) Bu diyagramdan maksimum verimliliğin inverterin nominal gücünün %40’ından %80’ine kadar uzandığını görmek mümkündür. Bu da işletim süresinin çoğu kısmı için inverterin
çalıştığı güç aralığına karşılık gelir.





Ayrıca, gerilim ve frekansın inverterin çıkışındaki nominal gerilim ve frekans değerlerini, inverterin girişindeki nominal gerilimi değerlendirmek gereklidir.

Kamusal dağıtım şebekesine bağlı santraller için çıkıştaki gerilim ve frekans değerleri, tanımlanmış frekanslar ile şebeke tarafında uygulanır (6).

Girişteki gerilim ile ilgili olarak, inverterin güvenli ve üretken bir şekilde çalışmasını sağlamak için FV jeneratörün aşırı işletim koşulları değerlendirilmelidir.

Öncelikle dizelerin çıkışında, beklenen en düşük çalışma sıcaklığında Uoc (7 ) açık devre geriliminin inverterin dayanabileceği maksimum sıcaklıktan daha düşük olduğunu doğrulamak gerekir, yani:

Uoc max ≤ U MAX (3.1)

Bazı inverter modellerinde, girişte bir kapasitör bankı mevcuttur; dolayısıyla, FV alanına takılması, tüm bağlı dizelerin kısa devre akımlarının toplamına eşit bir ani akım oluşturur ve bu akım, eğer varsa, dâhili korumaların, açma yapmasını sağlamamalıdır.

Her inverter, girişteki gerilimlerin normal bir işletim aralığı ile karakterize edilir. FV modüllerin çıkışındaki gerilim sıcaklığın bir fonksiyonu olduğundan, tahmin edilebilir servis koşullarında inverterin üretici tarafından beyan edilen gerilim aralığında çalıştığını doğrulamak gerekir. Sonuç olarak, [3.2] ve [3.3]’deki iki eşitsizliğin aynı anda doğrulanması gerekir:

Umin ≥ U MPPT min [3.2]

Yani, standart güneş ışıma koşulları altındaki dizenin çıkışındaki maksimum güce karşılık gelen minimum gerilim, inverterin MPPT’sinin minimum işletim geriliminden daha yüksek olacaktır; bu gerilim, kontrol mantığını aktif tutan ve dağıtıcının ağına doğru güç sağlanmasına izin veren gerilimdir. ayrıca:

Umax ≤ U MPPT max (3.3)

Yani, dizenin çıkışındaki maksimum güce karşılık gelen maksimum gerilimde ve standart güneş ışıma koşulları altında, inverterin MPPT’sinin maksimum işletim geriliminden
daha düşük veya ona eşit olacaktır.

Şekil 3.8, yukarıda bahsedilen üç eşitsizliği de hesaba katarak FV alan ve inverter arasındaki bir bağlantı şemasını
göstermektedir.

Gerilimle alakalı yukarıda bahsedilen üç koşul ile uyuma ek olarak, maksimum güç noktasında (MPP) çalışırken FV jeneratörün maksimum akımının, girişteki inverter tarafından
izin verilen maksimum akımdan düşük olduğunu doğrulamak gerekir.



Başlık:
Umin kurulum sahasındaki FV modüller için beklenen maksimum çalışma sıcaklığına karşılık gelecek şekilde FV dizinin standart ışımadaki gerilimi
Umax kurulum sahasındaki FV modüller için beklenen minimum çalışma sıcaklığına karşılık gelecek şekilde FV dizinin standart ışımadaki gerilimi
Uoc max kurulum sahasındaki FV modüller için beklenen minimum çalışma sıcaklığına karşılık gelecek şekilde FV dizinin açık devre gerilimi
UMPPT min inverterin izin verdiği minimum giriş çalışma gerilimi
UMPPT max inverterin izin verdiği maksimum giriş çalışma gerilimi
UMAX inverterin dayanabildiği maksimum giriş gerilimi



(6) 2008’den itibaren, Avrupa standartlaştırılmış gerilimi %+6 ve %-10 toleransla 230/400V olmalıdır ve frekanstaki tolerans ±0.3 Hz’dir.

(7) Uoc standart test koşullarında hesaba katılır. 7 İnverterin ve DC tarafındaki FV santralin diğer bileşenlerinin seçimi ile ilgili olarak, IEC TS 62548’de hesaplandığı şekilde tedbirsel
bir FV dizi maksimum gerilimi öngörülebilir.

Piyasada bulunan inverterler, yaklaşık 10 W’ye kadar tek fazlı ve yaklaşık 100 kW’ye kadar üç fazlı bir nominal güce sahiptir.

AG şebekesine tek fazlı bağlantıya sahip 6kW’ye kadarki küçük boyutlu santrallerde, genellikle tekli bir inverter kurulurken AG veya OG şebekesine üç fazlı bağlantıya sahip 6 kW üzeri santrallerde daha fazla inverter kurulumu yapılır.

Küçük/orta boyutlu santrallerde, üç faz ve ortak nötr üzerinde eşit olarak dağıtılmış birden çok tek fazlı inverter barındıran ve kamusal şebekeden ayırmak için tekli bir transformatör bulunan çözüm genellikle tercih edilir.

Öte yandan, orta ve büyük boyutlu santrallerde, FV dize birleştirici kutularındaki DC tarafında birden çok dizenin paralel halde bağlı olduğu birkaç üç fazlı invertere sahip yapı genellikle daha uygundur.











İnverter bağlantısının kesilmesi hem DC hem de AC tarafında mümkün olmalıdır; böylece her iki besleme kaynağını da, yani FV jeneratör ve şebekeyi hariç tutarak bakım yapılması sağlanabilir.

Ayrıca Şekil 3.10’da gösterildiği gibi, her bir dizeye birer ayırma cihazının kurulması tavsiye edilmektedir; böylece her dizedeki doğrulama ve bakım işlemleri, santralin diğer kısımlarını hizmet dışı bırakmadan yürütülebilir.

Bundan sonraki yazımızda “ Kablo Seçimi ” anlatılacaktır