عاكس صغير -مزود بألواح شمسية لنظام تخزين الطاقة المنزلي

بالإضافة إلى المحولات المركزية والمحولات الخيطية، تتضمن أنظمة الطاقة الجديدة أيضًا محولات صغيرة-، والتي تتميز بسهولة التركيب وتهيئتها بمرونة. وكما يوحي الاسم، فإن العاكسات الصغيرة-تتميز باستهلاك منخفض للطاقة وبالتالي فهي متصلة عادةً بلوحة شمسية واحدة فقط أو عدد قليل منها. باعتباره عاكسًا، يقوم العاكس الصغير- بتحويل طاقة التيار المستمر ذات الجهد المنخفض- من الألواح الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد لشبكة الطاقة المحلية. في حين أن جهد اللوحة الكهروضوئية يبلغ عادة حوالي 50 فولت، فإن جهد شبكة التيار المتردد يمكن أن يصل إلى مئات الفولت. تفرض نسبة الجهد العالي-إلى-التيار متطلبات عالية على كسب المحول. قد يؤدي استخدام محول PWM تقليدي-}معزول في هذه الحالة إلى دورات تشغيل عالية أو منخفضة للمحولات، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة المحول وضغط كبير على أجهزة الطاقة. وبطبيعة الحال، أصبح دمج محث أو محول مقترن في المحول لتحقيق مطابقة الجهد من خلال نسبة اللفات هو الحل المفضل للعاكسات الصغيرة-.

من الناحية الوظيفية، يجب أن يوفر العاكس الصغير- ثلاث وظائف: إيقاف التشغيل السريع (RSD)، وتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، والعكس. تم اقتراح RSD في مؤتمر NEC في عام 2014. والغرض منه هو فصل الألواح الكهروضوئية بسرعة عن حافلة DC في حالة نشوب حريق أو أي كارثة أخرى، مما يضمن سلامة رجال الإطفاء. إن تقنية MPPT معروفة جيدًا- للعاملين في صناعة الخلايا الكهروضوئية وقد تم تقديمها في المقالات السابقة. ومع ذلك، على عكس دوائر MPPT المركزية أو الخيطية التقليدية، فإن هذه الوظيفة في المحولات الدقيقة لا تتطلب بالضرورة دائرة تعزيز؛ يمكن أيضًا استخدام دوائر أخرى، مثل باك، وجسر -كامل، وفلاي باك. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تنوع الدوائر النهائية.

العاكس الصغير- عبارة عن جهاز عاكس صغير يتم تركيبه مباشرة خلف لوحة واحدة أو عدد صغير من الألواح الكهروضوئية، لتحويل طاقة التيار المستمر للوحة إلى طاقة تيار متردد متصلة بالشبكة-. تكمن ميزتها الأساسية في وظيفة MPPT (تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة) لكل لوحة، مما يزيد من توليد الطاقة إلى الحد الأقصى عندما يكون هناك عدم تطابق بين اللوحات أو التظليل الجزئي. كما أنه يحد من جهد التيار المستمر للنظام إلى مستوى منخفض يبلغ<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

فيما يتعلق ببنية الدائرة، تطورت العاكسات الدقيقة-من مرحلة متعددة-إلى مرحلتين-ثم إلى مرحلة-مفردة [1]. عندما يتم إخراج الكهرباء من الألواح الكهروضوئية وتوصيلها على التوازي مع شبكة التيار المتردد، كلما قلت مراحل التحويل، زادت الكفاءة. عاكس -متعدد المراحل أو مرحلتين-مصغرة-. وتتكون من-مرحلة أمامية DC/DC ومرحلة-خلفية DC/AC. تحتوي -المرحلة الأمامية DC/DC على وظائف MPPT وتعزيز، مما يؤدي إلى رفع الجهد إلى جهد ناقل التيار المستمر المطلوب للانعكاس، أما المرحلة الخلفية-DC/AC فهي معكوسة ومتصلة بالشبكة.

يتم تقسيم المحولات الدقيقة-المرحلة إلى نوعين: مصدر الجهد ومصدر التيار. يتحكم نوع مصدر الجهد في جهد الخرج على جانب التيار المتردد. إن خرج مرحلة DC/DC السابقة هو جهد تيار مستمر ثابت. مع هذا النوع من المحولات الدقيقة، تعمل مرحلة DC/AC اللاحقة بتردد عالٍ. متغير التحكم الأساسي للمحول الصغير من نوع المصدر الحالي هو الحالي. لم يعد الخرج الجانبي للتيار المستمر هو تيار مستمر ثابت، بل "موجة الكعكة البخارية" مع مكون التيار المتردد، كما هو موضح في الشكل 4. تفصل دائرة تحويل قطبية تردد الطاقة اللاحقة موجة الكعكة البخارية هذه إلى مخرجات موجبة وسالبة، مما يشكل شبكة -موجة جيبية متصلة. بالمقارنة مع المحولات الدقيقة من النوع - ذات الجهد الكهربي، فإن نوع المصدر الحالي من المحولات الدقيقة يوفر ضغط جهد أقل للجهاز وبنية وتحكم أبسط، مما يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في نماذج المحولات الدقيقة الحالية.

يحتوي كل من محولات الجهد الكهربي- المصدر والتيار - الصغيرة على دائرة DC/AC، لكن نوع المصدر - الحالي يتطلب دائرة تردد - طاقة، بينما يتطلب نوع مصدر الجهد - تبديل التردد العالي -. تتميز الدائرة المتكشفة ببنية بسيطة، حيث يعمل MOSFET بتردد الطاقة، والخسائر الأولية هي خسائر التوصيل . 600V-950V CoolMOS™ P7 وحتى 1200V IGBTs وهي مناسبة لهذا التطبيق. دائرة الجسر- الكاملة عبارة عن عاكس مصدر جهد-نموذجي، حيث تعمل إحدى ساقيه بتردد الطاقة والأخرى تعمل بالتردد العالي لتقليل توافقيات جهد الخرج. يتضمن التصميم الأمثل بطبيعة الحال اختيار وحدات MOSFET مختلفة للساقين بناءً على ظروف التشغيل، ولكن يتوفر أيضًا نطاق من 600 فولت إلى 950 فولت CoolMOS™ P7s. كما يتبين من الهيكل، فإن الدائرة المتكشفة لديها قدرات محدودة لتعويض الطاقة التفاعلية بسبب خصائص الجهاز. يمكن لدائرة العاكس ذات الجسر الكامل أن تعمل في اتجاهين، مما يوفر إمكانات تعويض طاقة تفاعلية وافرة، ولكنها تتطلب مرشح LCL إضافي.