商用太陽光発電システム向け3相ハイブリッドインバータ

三相高電圧ハイブリッドインバータは、太陽光発電用インバータとバッテリーパックの両方の機能を兼ね備えた多機能デバイスです。これにより、余剰電力をバッテリーに蓄電し、特に夜間や停電時に使用することができます。発電、運転、蓄電など、すべての機能をバランスよく備えています。 

三相インバータは、直流を不安定な交流に変換する装置です。再生可能エネルギーの時代において、三相インバータは商業施設や住宅にとって最も効率的で持続可能なソリューションです。このインバータは、三相間の電力配分を管理できます。 

三相インバータは、太陽光発電システムにおいて、PVアレイの直流出力と電力系統または負荷を接続する役割を果たし、高品質の交流電力を生成します。出力がバランスされているため、電力は各相間でより均一に分配され、配線への負担を軽減し、損失を最小限に抑えることができます。このブログ記事では、商用太陽光発電システム向けの三相高電圧インバータについて詳しく説明します。それでは、早速見ていきましょう。 

商用太陽光発電システム向け三相ハイブリッドインバータ

エネルギーの信頼性と効率性は、現代の急速に変化するビジネス環境において、ビジネスの成功に不可欠な要素です。電気料金の高騰とエネルギー需要の増大により、産業、オフィス、そして幅広い用途において、太陽光発電がソリューションとして注目を集めています。インバーターはあらゆる効果的な太陽光発電システムの中心であり、商業用途において最も効果的で強力なのは三相高電圧ハイブリッドインバーターです。

三相ソーラーインバータの主な特徴

適切な三相高電圧ハイブリッドインバータを選択する際には、チェックリストの最優先事項として考慮すべき重要な機能がいくつかあります。まず、インバータの効率定格があります。効率定格が高いほど、変換プロセスにおけるエネルギー損失が減少することを意味します。

次のステップは、様々な種類のバッテリーやソーラーパネルとインバーターの互換性を測定することです。ユニバーサルインバーターがあれば、太陽光発電システム全体を改修することなく、拡張や変更が可能になります。設置と監視の簡便さも重要です。以下は、3相高電圧ハイブリッドインバーターの主な特徴です。 

• 高効率：変換率は97%以上
• 三相グリッドタイシステムを備えています。
• バッテリーバックアップが付属しています。
• 電圧サポートは 208 VAC および 480 VAC に対応しています。
• Wi-Fiをサポートし、アプリ監視機能も備えています
• 多くの場合、10〜15年の保証が付いています。

三相ハイブリッドインバータに使用されている技術

3相高電圧ハイブリッドインバータには、PWMとMPPTという2つの技術が使用されています。どちらもアルゴリズムであり、現代の太陽光発電インバータのほとんどで一般的に利用されています。 

PWMソーラーインバータ 

これらは90年代に使用されていました。しかし、PWMアルゴリズムは現在ほとんど利用されていません。PWMはパルス幅変調（Pulse Width Modulation）の略称です。このアルゴリズムは、ソーラーパネルの電流をバッテリーにとって安全な充電電圧まで最小限に抑えます。最終的にはエネルギーの無駄になります。

MPPTソーラーインバータ

パネルの出力を低下させるPWMとは異なり、MPPTアルゴリズムは、パネルが最大レベルの電力を生成する最適なポイントを特定します。日中の太陽光の状況は変化するため、MPPTアルゴリズムは、特定の時間においてパネルに可能な限り最大の電力を供給するリアルタイムの方法です。MPPT技術は、PWMよりも30%高い効率を実現できます。

三相ハイブリッド太陽光インバーターはどのように動作するのでしょうか?

パネルは、内部に多数設置された高速電子スイッチを使用した三相商用太陽光発電システムによって DC 電力に変換されます。このシステムにより、DC 電力のオン/オフを非常に高速に切り替え、120 度間隔の 3 つの AC 波に変換します。

 

三相ハイブリッドソーラーインバータの動作手順

• ステップ1： ソーラーパネルに当たる太陽光は直流電力を生成するために利用されます。パネルは太陽光信号を受信し、それを直流電力に変換します。直流電力は一定量の電子を一方向に流します。 
• ステップ2： このステップでは、パネルストリングに供給されている直流電力が、チャネルと安全スイッチを介してインバータに伝送されます。インバータは配線と電圧をチェックし、動作を開始します。
• ステップ3： インバータは、電力抽出を最大化するために、内蔵MPPTアルゴリズムを実装しています。インバータのMPPTアルゴリズムは、電圧と電流を継続的に変化させ、太陽光パネルがその時点で最大限の電力を生成できるようにします。
• ステップ4： インバータは交流波形を生成します。太陽光発電用インバータは、超高速電子スイッチを用いた三相モデルで、直流電圧をそれぞれ120度ずつ位相がずれた3つの波形に切り分け、整形します。これにより、三段電源となります。
• ステップ5: インバータは系統と同期します。オングリッド型およびハイブリッド型の三相太陽光発電インバータは、電力を供給する前に系統電圧と周波数を測定し、それに合わせて調整します。
• ステップ6: 三相電力系統の場合、大きな負荷を単一の回線に強制的に接続するのではなく、3回線（L1、L2、L3）からインバータに電力が供給されます。また、アース線も備えています。一部の三相太陽光発電インバータでは、中性線が使用されています。 
• ステップ8: 商用太陽光発電システムは、ご家庭や事業所が太陽光エネルギーをまず利用できるように配慮しています。家電製品は太陽光で発電した電力をできるだけ早く消費します。ハイブリッドシステムは、余剰電力をリチウムバッテリーに充電し、送電網に送ります。余剰電力は、オフグリッド太陽光発電システムでバッテリーの充電に使用されます。

 

単相と三相の太陽光発電インバーターの違い

単相と三相の太陽光インバーターの主な違いは、それぞれの電力の割り当てです。 

単相太陽光発電インバータ

単相インバータは、1つの波形の交流出力を供給します。単相電力会社に接続され、三相電力会社にも適用できます。ただし、その場合、通常は1つの相にのみ接続されるため、電力会社の規制に従って位相バランス調整が必要になる場合があります。これらのインバータは、通常、小規模システム（通常1～10kW）への供給を目的としており、単相システムの負荷バランス調整のみを行います。単相インバータは高出力システムでは効率があまり良くありませんが、費用対効果が高く、小規模および中規模の住宅用システムに適しています。

三相 ソーラーインバーター

一方、三相高電圧ハイブリッド太陽光発電インバータは、約120度間隔の交流波形を生成し、400/415V、50Hzの三相商用電源に接続できます。三相電源が既に設置されている建物に最適です。三相間で負荷と電力供給のバランスをとることで、より均一な運用が可能になります。電流が3回線で共有されるため、重い負荷やモーター負荷への対応効率が向上し、システムの安定性も向上します。

全体的に、単相ソーラーインバータはエネルギー要件の少ない小規模な住宅に適用されますが、三相ソーラーインバータは通常、大容量、スムーズな操作、すべての相にわたるバランスの取れた電力を必要とする大規模な住宅や企業で使用されます。

商業用太陽光発電設備の設置段階

商業用太陽光発電システムの設置において、最も重要なステップは敷地評価です。エンジニアは屋根のスペース、負荷プロファイル、エネルギー消費パターンを考慮します。その後、チームは要件に基づいて、アレイ、インバータ、コンデンサ、バッテリーサイズのレイアウトを含むシステム設計を決定します。その後、商業用太陽光発電システムの設置段階に進みます。パネル、インバータ、バッテリーユニットに適切な配線と保護装置を設置します。その後、電圧、位相バランス、負荷条件下でのシステム性能についてシステムのテストが行われます。システムが設置されると、リアルタイムでパフォーマンスを監視できる監視プラットフォームに接続されます。 

三相ハイブリッドインバータのメリット

三相インバーターには多くの利点があるため、大規模な住宅、商業、産業用の太陽光発電システムに適しています。 

まず、システムサイズが大きいため、より大きな出力が可能で、商業施設の屋上に適しています。全相間で均等に電力を分配するため、ポンプ、コンプレッサー、複数のエアコンなど、モーターに負荷がかかる機器でもスムーズな動作を実現します。

また、3回線で電力を分配することで1回線の過負荷を回避し、電圧トリップの危険性を大幅に低減します。さらに、MPPT入力数が増加したため、屋根のレイアウトの柔軟性が向上します。高度な監視機能とグリッドサポート機能を備えているため、ユーザーはパフォーマンスを監視し、電力会社の要件を容易に満たすことができます。

簡単に言えば、三相ソーラーインバーターとは、エネルギー需要が増大する時代に、電力バランス、優れた効率、よりスマートなエネルギー管理を保証する商用ソーラーシステムを意味します。

結論

高度に発達した商業・産業用太陽光発電システムにおいて、現在重要な機器の一つに三相高電圧ハイブリッドインバータがあります。このインバータは、電力系統の不安定化を招くことなく、太陽光発電を使用可能な電力に変換する高効率性と、性能の均一性を確保します。 

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