مبدأ عمل العاكسات الكهروضوئية
تُعدّ محولات الطاقة الكهروضوئية جوهر أنظمة الطاقة الشمسية، إذ تُمثّل حلقة الوصل الأساسية بين الألواح الشمسية والأجهزة الكهربائية المُستخدمة في الشبكة الكهربائية. وعلى عكس مُعدّات تحويل الطاقة التقليدية، فإنّ مهمتها الأساسية هي تحويل التيار المستمر (دي سي) منخفض الجهد وغير المُنظّم، الذي تُنتجه وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، إلى تيار مُتناوب (تيار متردد) مستقرّ ومتوافق مع الشبكة. وهذا التحويل غير قابل للتفاوض، لأنّ جميع الأجهزة المنزلية تقريبًا، والآلات الصناعية، وشبكات الكهرباء العامة تعتمد على طاقة التيار المُتناوب للعمل بكفاءة.
البنية الداخلية لعاكس الطاقة الكهروضوئية عبارة عن دمج متطور للأجهزة والبرمجيات. يتكون هذا العاكس من دوائر إدخال تيار مستمر، ووحدات تحويل تيار مستمر إلى تيار متردد، ودوائر ترشيح، ووحدات تحكم في التوصيل بالشبكة. تعمل دائرة إدخال التيار المستمر أولاً على تثبيت تذبذبات طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية، مما يمنع ارتفاعات الجهد من إتلاف المكونات اللاحقة. أما وحدة تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، والتي تتكون من مفاتيح إلكترونية للطاقة مثل ترانزستورات ثنائية القطب ذات بوابة معزولة (IGBTs)، فتقوم بتشغيل وإيقاف طاقة التيار المستمر بسرعة لتوليد شكل موجة تيار متردد تقريبي. ثم يتم تنعيم هذا الشكل الموجي إلى موجة جيبية نقية من خلال دائرة الترشيح، مما يلبي المتطلبات الصارمة لشبكة الطاقة والمعدات الكهربائية.
من الناحية البرمجية، تُعدّ تقنية تتبع نقطة القدرة القصوى (ام بي بي تي) مفتاحًا لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الطاقة. تمسح خوارزميات ام بي بي تي باستمرار جهد وتيار خرج الألواح الشمسية، وتحسب التركيبة التي تُنتج أعلى طاقة. ونظرًا لحساسية خرج الألواح الشمسية الشديدة لشدة ضوء الشمس ودرجة الحرارة والتظليل - على سبيل المثال، يمكن أن تُقلل زيادة درجة حرارة اللوح بمقدار 10 درجات مئوية من الكفاءة بنسبة 5% - فإن نظام ام بي بي تي يُعدّل نقطة التشغيل كل بضعة ميلي ثانية. في التطبيقات العملية، يُمكن لمحول ام بي بي تي عالي الجودة زيادة الحصاد السنوي للطاقة لنظام الطاقة الشمسية السكني بنسبة 15% - 25% مقارنةً بالمحولات ذات وظائف التتبع الأساسية. بالنسبة للأنظمة المتصلة بالشبكة، تضمن وحدة حلقة الطور المقفلة (بي إل إل) الإضافية مزامنة طاقة التيار المتردد المولدة تمامًا مع جهد الشبكة (عادةً 220 فولت أو 380 فولت) والتردد (50 هرتز أو 60 هرتز) والطور، مما يُجنّب تقلبات الطاقة التي قد تُخل باستقرار الشبكة.
[أدخل صورة هنا توضح الدوائر الداخلية لعاكس كهروضوئي مع تسميات توضح المكونات الرئيسية، مثل دائرة دخل التيار المستمر، ووحدة التحويل القائمة على IGBT، ودائرة الترشيح، ووحدة التحكم ام بي بي تي، ووحدة بي إل إل. يجب أن تكون الصورة واضحة وعالية الدقة، مع خلفية بيضاء لتحسين الرؤية.]
