อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์หรืออินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิก (PV) เป็น อินเวอร์เตอร์แปลงพลังงานชนิดหนึ่งซึ่งแปลงกระแสตรง (DC) ที่แปรผันได้จากแผงโซลาร์เซลล์ ให้เป็น กระแสสลับ (AC) ที่มีความถี่ มาตรฐานซึ่งสามารถป้อนเข้าสู่โครงข่าย ไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ หรือใช้ในเครือข่ายไฟฟ้าแบบออฟกริด ในพื้นที่ได้ อิน เวอร์เตอร์เป็น ส่วนประกอบสำคัญของระบบ (BOS) ในโฟโตโวลตาอิก ช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับทั่วไปได้ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์มีฟังก์ชันพิเศษที่ปรับให้เหมาะสมกับการใช้งานร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์ รวมถึง การติดตามจุดกำลังสูงสุดและการป้องกันการแยกตัวออกจากระบบ (anti - islanding protection)

อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์สามารถจำแนกได้เป็น 4 ประเภทหลักๆ ดังนี้: ^{[ 2 ]}

1. อินเวอร์เตอร์แบบสแตนด์อะโลนใช้ในระบบไฟฟ้าแบบสแตนด์อะโลนโดยอินเวอร์เตอร์จะดึงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยแผงโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์แบบสแตนด์อะโลนหลายรุ่นยังรวมเอาเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ ในตัว เพื่อชาร์จแบตเตอรี่จากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ (AC) เมื่อมีให้ใช้งาน โดยปกติแล้ว อินเวอร์เตอร์เหล่านี้จะไม่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าของบริษัทผู้ให้บริการ และด้วยเหตุนี้จึงไม่จำเป็นต้องมีระบบป้องกันการแยกตัวออกจากโครงข่ายไฟฟ้า (anti-islanding protection)
2. อินเวอร์เตอร์ แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า (Grid-tie inverter) คืออินเวอร์เตอร์ที่ปรับ เฟส ให้ตรงกับ คลื่นไซน์ ที่จ่ายโดย ระบบไฟฟ้าหลัก อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ปิดการทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อไฟฟ้าดับ เพื่อความปลอดภัย อินเวอร์เตอร์ประเภทนี้ไม่สามารถสำรองไฟได้ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ
3. อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดหรือที่รู้จักกันในชื่ออินเวอร์เตอร์แบบสแตนด์อะโลน ออกแบบมาเพื่อใช้ในระบบไฟฟ้าที่ทำงานอย่างอิสระจากโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์เหล่านี้จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแผงโซลาร์เซลล์หรือแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อใช้ในบ้าน กระท่อม หรือพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีไฟฟ้าจากโครงข่าย โดยทั่วไปแล้วจะใช้ระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ซึ่งชาร์จโดยแผงโซลาร์เซลล์ และสามารถจ่ายไฟให้กับโหลด AC ได้โดยตรง อินเวอร์เตอร์แบบออฟกริดไม่จำเป็นต้องมีระบบป้องกันการแยกตัวออกจากโครงข่าย เนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อกับโครงข่าย^{[ 3 ]}
4. อินเวอร์เตอร์สำรองไฟเป็นอินเวอร์เตอร์ชนิดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ จัดการการชาร์จแบตเตอรี่ผ่านเครื่องชาร์จในตัว และส่งพลังงานส่วนเกินไปยังโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์เหล่านี้สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับให้กับอุปกรณ์ที่เลือกไว้ได้ในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ และจำเป็นต้องมีระบบป้องกันการแยกตัวออกจากโครงข่ายไฟฟ้า (anti-islanding protection)
5. อินเวอร์เตอร์ไฮบริดอัจฉริยะจัดการแผงโซลาร์เซลล์ ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ และโครงข่ายไฟฟ้า ซึ่งทั้งหมดเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวเครื่อง ระบบออลอินวันสมัยใหม่เหล่านี้มักมีความอเนกประสงค์สูงและสามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การใช้งานแบบอิสระ หรือการสำรองไฟ แต่หน้าที่หลักคือการใช้พลังงานเองโดยใช้ประโยชน์จากระบบจัดเก็บพลังงาน

อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ใช้การติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT) เพื่อให้ได้กำลังสูงสุดที่เป็นไปได้จากแผง PV ^{[ 4 ]}เซลล์แสงอาทิตย์มีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการฉายรังสีแสงอาทิตย์อุณหภูมิ และความต้านทานรวม ซึ่งทำให้เกิดประสิทธิภาพเอาต์พุตที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่เรียกว่าเส้นโค้ง IVจุดประสงค์ของระบบ MPPT คือการสุ่มตัวอย่างเอาต์พุตของเซลล์และกำหนดความต้านทาน (โหลด) เพื่อให้ได้กำลังสูงสุดสำหรับสภาวะแวดล้อมที่กำหนด^{[ 5 ]}

ค่าแฟคเตอร์การเติม (Fill Factor ) หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อย่อFFเป็นพารามิเตอร์ที่เมื่อรวมกับแรงดันไฟฟ้าวงเปิด (Voc ₎และกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (Isc ₎ของแผง จะกำหนดกำลังไฟฟ้าสูงสุดจากเซลล์แสงอาทิตย์ ค่าแฟคเตอร์การเติมถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกำลังไฟฟ้าสูงสุดจากเซลล์แสงอาทิตย์ต่อผลคูณของ_Vocและ_Isc ^{[ 6 ]}

อัลกอริทึม MPPTหลักมี 3 ประเภทได้แก่ การรบกวนและการสังเกต การนำไฟฟ้าแบบเพิ่มขึ้น และแรงดันคงที่^{[ 7 ]}สองวิธีแรกมักเรียกว่า วิธี การปีนเขา โดยอาศัยเส้นโค้งของกำลังที่พล็อตเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทางด้านซ้ายของจุดกำลังสูงสุด และลดลงทางด้านขวา^{[ 8 ]}

บทบาทสำคัญของอินเวอร์เตอร์แบบโต้ตอบกับโครงข่ายหรือแบบซิงโครนัส หรือเรียกง่ายๆ ว่าอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่าย (GTI) คือการซิงโครไนซ์เฟส แรงดัน และความถี่ของสายส่งไฟฟ้ากับโครงข่าย^{[ 9 ]}อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการออกแบบให้ตัดการเชื่อมต่อจากโครงข่ายอย่างรวดเร็วหากโครงข่ายไฟฟ้าของสาธารณูปโภคหยุดทำงาน ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา นี่เป็น ข้อกำหนด ของ NECที่รับรองว่าในกรณีที่ไฟฟ้าดับ อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายจะปิดตัวลงเพื่อป้องกันไม่ให้พลังงานที่ผลิตได้เป็นอันตรายต่อคนงานสายส่งที่ถูกส่งไปซ่อมแซม โครง ข่าย ไฟฟ้า

อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าที่มีจำหน่ายในตลาดปัจจุบันใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันหลายอย่าง อินเวอร์เตอร์อาจใช้หม้อแปลง ความถี่สูงรุ่นใหม่ หม้อแปลงความถี่ต่ำแบบดั้งเดิมหรือไม่มีหม้อแปลงเลย แทนที่จะแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ 120 หรือ 240 โวลต์โดยตรง หม้อแปลงความถี่สูงจะใช้กระบวนการหลายขั้นตอนด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแปลงพลังงานเป็นกระแสสลับความถี่สูง จากนั้นแปลงกลับเป็นกระแสตรง และจากนั้นเป็นแรงดันเอาต์พุตกระแสสลับขั้นสุดท้าย^{[ 10 ]}

ในอดีต มีข้อกังวลเกี่ยวกับการใช้ระบบไฟฟ้าแบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้าในการจ่ายไฟเข้าสู่ระบบสาธารณูปโภค ข้อกังวลดังกล่าวเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีการแยกทางไฟฟ้าแบบกัลวานิก (galvanic isolation ) ระหว่างวงจร DC และ AC ซึ่งอาจทำให้กระแสไฟฟ้าลัดวงจร DC ที่เป็นอันตรายไหลผ่านไปยังฝั่ง AC ได้^{[ 11 ]}ตั้งแต่ปี 2005 มาตรฐาน NEC ของ NFPA อนุญาตให้ใช้อินเวอร์เตอร์แบบไม่มีหม้อแปลงไฟฟ้า (หรือแบบไม่มีการแยกทางไฟฟ้าแบบกัลวานิก) นอกจากนี้ VDE 0126-1-1 และ IEC 6210 ยังได้รับการแก้ไขเพื่อให้สามารถกำหนดกลไกความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับระบบดังกล่าวได้ โดยหลักแล้ว จะใช้การตรวจจับกระแสตกค้างหรือกระแสลงดินเพื่อตรวจจับสภาวะความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีการทดสอบการแยกเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแยก DC ออกจาก AC

อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์จำนวนมากได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า และจะไม่ทำงานหากตรวจไม่พบการมีอยู่ของโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์เหล่านี้มีวงจรพิเศษเพื่อจับคู่แรงดันความถี่และเฟสของโครงข่ายไฟฟ้าอย่างแม่นยำ เมื่อตรวจไม่พบโครงข่ายไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะไม่ผลิตพลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงการแยกตัวออกจากโครงข่ายซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัย นอกจากนี้ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ขั้นสูงในปัจจุบันยังมีระบบวินิจฉัยออนไลน์ที่สามารถใช้ตรวจจับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ ที่เสียหายได้ ^{[ 12 ]}

อินเวอร์เตอร์ปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นสูงจะแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแผงโซลาร์เซลล์เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อขับเคลื่อนปั๊มน้ำแบบจุ่มใต้น้ำโดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่หรืออุปกรณ์เก็บพลังงานอื่นๆ ด้วยการใช้เทคโนโลยี MPPT (การติดตามจุดกำลังสูงสุด) อินเวอร์เตอร์ปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์จะควบคุมความถี่เอาต์พุตเพื่อควบคุมความเร็วของปั๊ม เพื่อป้องกันมอเตอร์ปั๊มเสียหาย

โดยทั่วไป อินเวอร์เตอร์สำหรับปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์จะมีพอร์ตหลายพอร์ต สำหรับรับกระแสไฟฟ้า DC ที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ พอร์ตหนึ่งสำหรับจ่ายแรงดันไฟฟ้า AC และอีกพอร์ตหนึ่งสำหรับรับสัญญาณจากเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำ

อินเวอร์เตอร์สามเฟสเป็นไมโครอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าสามเฟสในการออกแบบไมโครอินเวอร์เตอร์แบบดั้งเดิมที่ทำงานกับพลังงานเฟสเดียว พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์จะต้องถูกเก็บไว้ในช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้าผ่านจุดศูนย์ ซึ่งจะเกิดขึ้นสองครั้งต่อรอบ (ที่50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ) ในระบบสามเฟส ตลอดทั้งรอบแรงดันไฟฟ้า บวก (หรือลบ) จะอยู่ในสายไฟเส้นใดเส้นหนึ่งจากสามเส้น ดังนั้นความต้องการในการจัดเก็บพลังงานจึงลดลงอย่างมากโดยการถ่ายโอนเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ไปยังสายไฟที่แตกต่างกันในแต่ละรอบ การลดการจัดเก็บพลังงานช่วยลดราคาและความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์ตัวแปลงอย่างมาก รวมถึงอาจเพิ่มอายุการใช้งานที่คาดหวังได้ด้วย

ไฟฟ้ากระแสสลับแบบดั้งเดิม มีรูปแบบแรงดันไฟฟ้าเป็นรูปคลื่น ไซน์ที่ซ้ำกันในช่วงเวลาที่กำหนด นั่นหมายความว่าในหนึ่งรอบ แรงดันไฟฟ้าจะผ่านจุดศูนย์สองครั้ง ในระบบไฟฟ้าของยุโรป แรงดันไฟฟ้าที่ปลั๊กมีค่าสูงสุด 230 โวลต์ และวนซ้ำ 50 ครั้งต่อวินาที หมายความว่ามี 100 ครั้งต่อวินาทีที่แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ ในขณะที่ระบบไฟฟ้าที่มาจากอเมริกาเหนือมีแรงดันไฟฟ้า 120 โวลต์ 60 เฮิรตซ์ หรือมีแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ 120 ครั้งต่อวินาที

อินเวอร์เตอร์ราคาถูกสามารถแปลง ไฟ DCเป็น AC ได้โดยการเปิดและปิดด้าน DC ของแหล่งจ่ายไฟ 120 ครั้งต่อวินาที โดยจะกลับแรงดันไฟฟ้าทุกๆ สองรอบ ผลลัพธ์ที่ได้คือคลื่นสี่เหลี่ยมที่ใกล้เคียงกับไฟ AC มากพอสำหรับอุปกรณ์หลายชนิด อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่มีประโยชน์ในกรณีของพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป้าหมายคือการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็น AC ให้ได้มากที่สุด หากใช้อินเวอร์เตอร์ราคาถูกเหล่านี้ พลังงานทั้งหมดที่สร้างขึ้นในช่วงเวลาที่ด้าน DC ปิดอยู่จะสูญเปล่า และนี่คิดเป็นปริมาณมากในแต่ละรอบ

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์จึงใช้ระบบ กักเก็บพลังงานบางรูปแบบเพื่อสำรองพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ในช่วงเวลาที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นศูนย์ เมื่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าในระบบกักเก็บ พลังงานส่วนเกินจะถูกส่งไปยังเอาต์พุตพร้อมกับพลังงานที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้ในขณะนั้น ด้วยวิธีนี้ พลังงานที่แผงโซลาร์เซลล์ผลิตได้ตลอดทั้งวงจรจะถูกส่งไปยังเอาต์พุตในที่สุด

ปัญหาของแนวทางนี้คือ ปริมาณพลังงานสำรองที่จำเป็นเมื่อเชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์ สมัยใหม่ทั่วไป นั้น สามารถทำได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐกิจโดยใช้ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ เท่านั้น ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีราคาค่อนข้างถูก แต่มีกลไกการเสื่อมสภาพที่เป็นที่รู้จักกันดี ซึ่งหมายความว่าอายุการใช้งานของมันอยู่ที่ประมาณสิบปีเท่านั้น นี่จึงนำไปสู่การถกเถียงกันอย่างมากในอุตสาหกรรมว่าไมโครอินเวอร์เตอร์เป็นความคิดที่ดีหรือไม่ เพราะเมื่อตัวเก็บประจุเหล่านี้เริ่มเสื่อมสภาพเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานที่คาดไว้ การเปลี่ยนตัวเก็บประจุจะต้องถอดแผงโซลาร์เซลล์ออก ซึ่งมักจะอยู่บนหลังคา

เมื่อเปรียบเทียบกับกระแสไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วไปที่มีสายไฟสองเส้น กระแสไฟฟ้าในระบบส่งไฟฟ้าจะใช้สายไฟและเฟสสามแบบ ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ผลรวมของกระแสไฟฟ้าทั้งสามนั้นจะเป็นค่าบวก (หรือค่าลบ) เสมอ ดังนั้น ในขณะที่สายไฟแต่ละเส้นในระบบสามเฟสจะเกิดการตัดผ่านศูนย์ในลักษณะเดียวกับกระแสไฟฟ้าในครัวเรือน แต่ระบบโดยรวมจะไม่เป็นเช่นนั้น มันจะผันผวนระหว่างค่าสูงสุดและค่าที่ต่ำกว่าเล็กน้อยเท่านั้น

ไมโครอินเวอร์เตอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบไฟฟ้าสามเฟสสามารถลดปริมาณพลังงานที่ต้องเก็บสะสมลงได้มาก โดยการเลือกสายไฟที่ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าใช้งานของตัวเองมากที่สุดในแต่ละช่วงเวลา ระบบที่เรียบง่ายกว่านั้นอาจเลือกสายไฟที่ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด แล้วสลับไปยังสายถัดไปเมื่อแรงดันไฟฟ้าเริ่มเข้าใกล้ค่าสูงสุด ในกรณีนี้ ระบบจะต้องเก็บสะสมพลังงานเพียงปริมาณตั้งแต่จุดสูงสุดถึงจุดต่ำสุดของวงจรโดยรวม ซึ่งมีขนาดเล็กกว่ามากทั้งในแง่ของความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าและเวลา

สามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นได้โดยการเลือกสายไฟที่ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของตัวเองมากที่สุดในแต่ละช่วงเวลา แทนที่จะสลับไปมาระหว่างสายไฟโดยใช้ตัวจับเวลาเพียงอย่างเดียว ในแต่ละช่วงเวลา สายไฟสองในสามเส้นจะมีแรงดันไฟฟ้าเป็นบวก (หรือลบ) และการใช้สายไฟที่ใกล้เคียงกับด้านกระแสตรงมากที่สุดจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเล็กน้อยในฮาร์ดแวร์การแปลงสัญญาณ

การลดหรือกำจัดความต้องการการจัดเก็บพลังงานโดยสิ้นเชิง จะทำให้ตัวอุปกรณ์ง่ายขึ้นและกำจัดส่วนประกอบที่คาดว่าจะกำหนดอายุการใช้งานของอุปกรณ์นั้น แทนที่จะใช้งานได้นานนับทศวรรษ อินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กแบบสามเฟสอาจถูกสร้างขึ้นให้ใช้งานได้ตลอดอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ อุปกรณ์ดังกล่าวจะมีราคาถูกกว่าและซับซ้อนน้อยกว่า แม้ว่าจะมีข้อเสียคืออินเวอร์เตอร์แต่ละตัวต้องเชื่อมต่อกับสายไฟทั้งสามเส้น ซึ่งอาจทำให้ต้องใช้สายไฟมากขึ้น

ข้อเสียเปรียบหลักของแนวคิดอินเวอร์เตอร์สามเฟสคือ ระบบเหล่านี้สามารถใช้ประโยชน์ได้เฉพาะกับสถานที่ที่มีไฟฟ้าสามเฟสเท่านั้น ไฟฟ้าสามเฟสหาได้ง่ายใน โรงไฟฟ้าขนาด ใหญ่และเชิงพาณิชย์ และระบบเหล่านี้ก็มุ่งเป้าไปที่ตลาดเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ข้อดีหลักของแนวคิดไมโครอินเวอร์เตอร์เกี่ยวข้องกับปัญหาเรื่องเงาและการวางแนวแผงโซลาร์เซลล์ และในกรณีของระบบขนาดใหญ่ ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ง่ายโดยการเคลื่อนย้ายแผงโซลาร์เซลล์ไปมา ประโยชน์ของไมโครอินเวอร์เตอร์สามเฟสนั้นมีจำกัดมากเมื่อเทียบกับกรณีการใช้งานในที่อยู่อาศัย ซึ่งมีพื้นที่จำกัด

ในปี 2014 ผู้สังเกตการณ์เชื่อว่าไมโครอินเวอร์เตอร์แบบสามเฟสยังไม่สามารถลดราคาลงมาถึงจุดที่คุ้มค่ากับข้อดีของมันได้ นอกจากนี้ คาดว่าต้นทุนการเดินสายไฟสำหรับไมโครอินเวอร์เตอร์แบบสามเฟสจะสูงกว่าด้วย

สิ่งสำคัญคือต้องเปรียบเทียบอินเวอร์เตอร์สามเฟสแบบดั้งเดิมกับไมโครอินเวอร์เตอร์เฟสเดียวสามตัวที่ต่อสายเพื่อส่งออกในวงจรสามเฟส แบบหลังเป็นคุณลักษณะที่ค่อนข้างพบได้ทั่วไปในการออกแบบอินเวอร์เตอร์ส่วนใหญ่ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์ที่เหมือนกันสามตัวเข้าด้วยกัน โดยแต่ละตัวต่อกับสายไฟคู่หนึ่งในวงจรสามเฟส ผลลัพธ์ที่ได้คือพลังงานสามเฟส แต่อินเวอร์เตอร์แต่ละตัวในระบบจะส่งออกเพียงเฟสเดียว โซลูชันประเภทนี้ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากความต้องการการจัดเก็บพลังงานที่ลดลงตามที่กล่าวไว้ข้างต้น

ไมโครอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์หรือเรียกสั้น ๆ ว่าไมโครอินเวอร์เตอร์คืออุปกรณ์แบบเสียบปลั๊กและใช้งานได้ทันทีที่ใช้ในระบบเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งแปลงกระแสตรง (DC) ที่สร้างโดยแผงโซลาร์เซลล์ เพียงแผงเดียว ให้เป็นกระแสสลับ (AC) ไมโครอินเวอร์เตอร์แตกต่างจากอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์แบบสตริงและแบบรวมศูนย์ทั่วไป ซึ่งอินเวอร์เตอร์ตัวเดียวจะเชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์หลายแผง เอาต์พุตจากไมโครอินเวอร์เตอร์หลายตัวสามารถรวมกันและมักจะป้อนเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าได้^{[ 13 ]}

ไมโครอินเวอร์เตอร์มีข้อดีหลายประการเหนืออินเวอร์เตอร์ทั่วไป ข้อดีหลักคือการแยกแผงโซลาร์เซลล์ออกจากกันทางไฟฟ้า ดังนั้นเงา เศษวัสดุ หรือเส้นหิมะ เล็กน้อย บนโมดูลโซลาร์เซลล์ใดๆ หรือแม้แต่ความล้มเหลวของโมดูลทั้งหมด ก็จะไม่ลดผลผลิตของแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดอย่างไม่สมส่วน ไมโครอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวจะเก็บเกี่ยวพลังงานที่เหมาะสมที่สุดโดยการติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT) สำหรับโมดูลที่เชื่อมต่อ^{[ 14 ]}ความเรียบง่ายในการออกแบบระบบ การติดตั้ง กระแสไฟฟ้าในสายไฟที่ต่ำกว่า การจัดการสต็อกที่ง่ายขึ้น และความปลอดภัยจากอัคคีภัยที่เพิ่มขึ้น เป็นประโยชน์อื่นๆ ที่เป็นไปได้

ข้อเสียหลักของไมโครอินเวอร์เตอร์ ได้แก่ต้นทุนอุปกรณ์เริ่มต้นต่อวัตต์ สูงสุดที่สูงกว่า เมื่อเทียบกับกำลังไฟที่เทียบเท่าของอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง เนื่องจากอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวต้องติดตั้งติดกับแผงโซลาร์เซลล์ (โดยปกติจะอยู่บนหลังคา) นอกจากนี้ยังทำให้การบำรุงรักษายากขึ้นและมีค่าใช้จ่ายในการถอดและเปลี่ยนที่สูงขึ้น ผู้ผลิตบางรายได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้ด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่มีไมโครอินเวอร์เตอร์ในตัว^{[ 15 ]}ไมโครอินเวอร์เตอร์มักมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าอินเวอร์เตอร์ส่วนกลาง ซึ่งจะต้องเปลี่ยนใหม่ในระหว่างอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์ ดังนั้น ข้อเสียทางการเงินในตอนแรกอาจกลายเป็นข้อดีในระยะยาว

การศึกษาในปี 2011 ที่มหาวิทยาลัย Appalachian State รายงานว่าการติดตั้งอินเวอร์เตอร์แบบบูรณาการแต่ละตัวให้พลังงานเพิ่มขึ้นประมาณ 20% ในสภาวะที่ไม่มีเงา และ 27% ในสภาวะที่มีเงา เมื่อเทียบกับการติดตั้งแบบต่อสตริงโดยใช้อินเวอร์เตอร์ตัวเดียว ทั้งสองแบบใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่เหมือนกัน^{[ 16 ]}

ตัวเพิ่มประสิทธิภาพกำลังไฟฟ้า (Power Optimizer)เป็นเทคโนโลยีประเภทหนึ่งที่คล้ายกับไมโครอินเวอร์เตอร์ ตัวเพิ่มประสิทธิภาพกำลังไฟฟ้าใช้การติดตามจุดกำลังสูงสุดในระดับแผงโซลาร์เซลล์ แต่ไม่ได้แปลงเป็นกระแสสลับ (AC) ต่อโมดูล

แผงโซลาร์เซลล์ผลิตกระแสตรงที่แรงดันไฟฟ้าซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบโมดูลและสภาพแสง โมดูลสมัยใหม่ที่ใช้เซลล์ขนาด 6 นิ้วโดยทั่วไปจะมีเซลล์ 60 เซลล์และผลิตแรงดันไฟฟ้า 24-30 V โดยประมาณ^{[ 17 ]} (ดังนั้นอินเวอร์เตอร์จึงพร้อมใช้งานสำหรับ 24-50 V)

สำหรับการแปลงเป็นกระแสสลับ แผงโซลาร์เซลล์อาจเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมเพื่อสร้างอาร์เรย์ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นแผงขนาดใหญ่แผงเดียวที่มีพิกัด 300 ถึง 600 VDC ^{[ a ]} ​​จากนั้นพลังงานจะไหลไปยังอินเวอร์เตอร์ ซึ่งจะแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับมาตรฐาน โดยทั่วไปคือ 230 VAC / 50 Hz หรือ 240 VAC / 60 Hz ^{[ 18 ]}

ปัญหาหลักของวิธีการใช้อินเวอร์เตอร์แบบสตริงคือ แผงโซลาร์เซลล์ที่ต่อเป็นสตริงจะทำงานเสมือนเป็นแผงขนาดใหญ่แผงเดียวที่มีพิกัดกระแสสูงสุดเทียบเท่ากับแผงที่มีประสิทธิภาพต่ำที่สุดในสตริง ตัวอย่างเช่น หากแผงหนึ่งในสตริงมีความต้านทานสูงขึ้น 5% เนื่องจากข้อบกพร่องเล็กน้อยในการผลิต สตริงทั้งหมดจะสูญเสียประสิทธิภาพไป 5% สถานการณ์นี้เป็นแบบไดนามิก หากแผงใดแผงหนึ่งถูกบังแสง เอาต์พุตของมันจะลดลงอย่างมาก ส่งผลกระทบต่อเอาต์พุตของสตริง แม้ว่าแผงอื่นๆ จะไม่ถูกบังแสงก็ตาม แม้แต่การเปลี่ยนแปลงทิศทางเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เอาต์พุตลดลงในลักษณะนี้ ในอุตสาหกรรม สิ่งนี้เรียกว่า "เอฟเฟกต์ไฟคริสต์มาส" ซึ่งหมายถึงวิธีที่ไฟต้นคริสต์มาสที่ต่ออนุกรมกันทั้งสายจะดับลงหากหลอดไฟดวงใดดวงหนึ่งเสีย^{[ 19 ]} อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์นี้ไม่ถูกต้องทั้งหมดและละเลยปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการติดตามจุดกำลังสูงสุดของอินเวอร์เตอร์แบบสตริงสมัยใหม่และ แม้แต่ไดโอดบายพาสของโมดูลการศึกษาเงาโดยบริษัทผู้ผลิตไมโครอินเวอร์เตอร์และตัวเพิ่มประสิทธิภาพ DC รายใหญ่แสดงให้เห็นถึงกำไรเล็กน้อยในแต่ละปีในสภาวะเงาเล็กน้อย ปานกลาง และมาก – 2%, 5% และ 8% ตามลำดับ – เมื่อเทียบกับอินเวอร์เตอร์สตริงรุ่นเก่า^{[ 20 ]}

นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ยังได้รับผลกระทบอย่างมากจากโหลดที่อินเวอร์เตอร์จ่ายให้ เพื่อเพิ่มผลผลิตให้สูงสุด อินเวอร์เตอร์จะใช้เทคนิคที่เรียกว่าการติดตามจุดกำลังสูงสุด ( MPPT) เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการเก็บเกี่ยวพลังงานอย่างเหมาะสมโดยการปรับโหลดที่ใช้ อย่างไรก็ตาม ปัญหาเดียวกันที่ทำให้เอาต์พุตแตกต่างกันไปในแต่ละแผง ก็ส่งผลต่อโหลดที่เหมาะสมที่ระบบ MPPT ควรใช้เช่นกัน หากแผงใดแผงหนึ่งทำงานที่จุดที่แตกต่างกัน อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะเห็นเฉพาะการเปลี่ยนแปลงโดยรวม และจะเลื่อนจุด MPPT ให้ตรงกัน ซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสียไม่เพียงแต่จากแผงที่ถูกบังเงาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแผงอื่นๆ ด้วย การบังเงาเพียง 9% ของพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ ในบางกรณี อาจลดกำลังไฟฟ้าทั้งระบบได้มากถึง 54% ^{[ 21 ] [ 22 ]}อย่างไรก็ตาม ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การสูญเสียผลผลิตรายปีเหล่านี้ค่อนข้างน้อย และเทคโนโลยีใหม่ๆ ช่วยให้อินเวอร์เตอร์แบบสตริงบางตัวสามารถลดผลกระทบของการบังเงาบางส่วนได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 23 ]}

อีกปัญหาหนึ่ง แม้จะเป็นเรื่องเล็กน้อย คือ อินเวอร์เตอร์แบบสตริงมีให้เลือกใช้ในขนาดกำลังไฟที่จำกัด หมายความว่าโดยปกติแล้ว แผงโซลาร์เซลล์ขนาดหนึ่งจะต้องเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่ากำลังไฟที่ระบุไว้ ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์เซลล์ 10 แผง ขนาด 2300 วัตต์ อาจต้องใช้อินเวอร์เตอร์ขนาด 2500 หรือแม้แต่ 3000 วัตต์ ซึ่งเป็นการจ่ายเงินสำหรับความสามารถในการแปลงพลังงานที่ไม่ได้ใช้งานอย่างเต็มที่ ปัญหาเดียวกันนี้ทำให้การเปลี่ยนขนาดของแผงโซลาร์เซลล์ทำได้ยากในอนาคต เช่น การเพิ่มกำลังไฟเมื่อมีเงินทุน (แบบโมดูลาร์) หากลูกค้าซื้ออินเวอร์เตอร์ขนาด 2500 วัตต์สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 2300 วัตต์ พวกเขาจะไม่สามารถเพิ่มแผงโซลาร์เซลล์ได้แม้แต่แผงเดียวโดยไม่ทำให้อินเวอร์เตอร์ทำงานเกินกำลัง อย่างไรก็ตาม การเลือกขนาดที่ใหญ่เกินไปนี้ถือเป็นเรื่องปกติในอุตสาหกรรมปัจจุบัน (บางครั้งสูงถึง 20% ของกำลังไฟที่ระบุไว้บนแผ่นป้ายอินเวอร์เตอร์) เพื่อรองรับการเสื่อมสภาพของแผงโซลาร์เซลล์ ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในช่วงฤดูหนาว หรือเพื่อให้ได้ราคาขายคืนให้กับบริษัทไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ความท้าทายอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์ ได้แก่ พื้นที่ที่จำเป็นในการติดตั้งอุปกรณ์ รวมถึงข้อกำหนดด้านการระบายความร้อน อินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่แบบรวมศูนย์มักจะมีการระบายความร้อนด้วยพัดลม พัดลมระบายความร้อนจะส่งเสียงดัง ดังนั้นจึงต้องพิจารณาตำแหน่งของอินเวอร์เตอร์เทียบกับสำนักงานและพื้นที่ใช้งาน และเนื่องจากพัดลมระบายความร้อนมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ฝุ่นละออง สิ่งสกปรก และความชื้นอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานในระยะยาว อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะเงียบกว่า แต่Hอาจมีเสียงหึ่งๆ ในช่วงบ่ายแก่ๆ เมื่อกำลังไฟของอินเวอร์เตอร์ต่ำ

ไมโครอินเวอร์เตอร์เป็นอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กที่ได้รับการจัดอันดับให้รองรับเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์หนึ่งแผงหรือสองแผง โดยปกติแผงโซลาร์เซลล์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายจะมีกำลังไฟระหว่าง 225 ถึง 275 วัตต์ แต่ในทางปฏิบัติมักไม่ผลิตกำลังไฟได้ถึงระดับนี้ ดังนั้นไมโครอินเวอร์เตอร์จึงมักมีกำลังไฟระหว่าง 190 ถึง 220 วัตต์ (บางครั้ง 100 วัตต์) เนื่องจากการทำงานที่จุดกำลังไฟต่ำกว่านี้ ปัญหาการออกแบบหลายอย่างที่พบในแบบขนาดใหญ่จึงหายไป ไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลง ขนาดใหญ่ ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ขนาดใหญ่สามารถแทนที่ด้วยตัวเก็บประจุแบบฟิล์มบางที่มีความน่าเชื่อถือมากกว่า และภาระการระบายความร้อนลดลงจึงไม่จำเป็นต้องใช้พัดลม เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) ระบุไว้เป็นร้อยปี^{[ 24 ]}

ไมโครอินเวอร์เตอร์ที่ต่อกับแผงโซลาร์เซลล์เพียงแผงเดียวช่วยให้สามารถแยกและปรับแต่งเอาต์พุตของแผงนั้นได้ แผงใด ๆ ที่ทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพจะไม่มีผลกระทบต่อแผงรอบข้าง ในกรณีนั้น แผงโซลาร์เซลล์โดยรวมจะผลิตพลังงานได้มากกว่าถึง 5% เมื่อเทียบกับการใช้สตริงอินเวอร์เตอร์ เมื่อพิจารณาถึงเงาที่เกิดขึ้น ผลประโยชน์เหล่านี้อาจมีมาก โดยผู้ผลิตมักอ้างว่าได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้นอย่างน้อย 5% และดีขึ้นถึง 25% ในบางกรณี^{[ 24 ]}นอกจากนี้ ยังสามารถใช้รุ่นเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์ได้หลากหลายประเภท สามารถเพิ่มแผงใหม่ลงในระบบได้ตลอดเวลา และไม่จำเป็นต้องมีพิกัดกำลังเท่ากับแผงที่มีอยู่เดิม

ไมโครอินเวอร์เตอร์ผลิตพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่ตรงกับโครงข่ายโดยตรงที่ด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผง เอาต์พุตไฟฟ้ากระแสสลับของแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งไมโครอินเวอร์เตอร์จะเชื่อมต่อแบบขนานกัน จากนั้นจึงเชื่อมต่อกับโครงข่าย ซึ่งมีข้อดีที่สำคัญคือ แผงหรืออินเวอร์เตอร์ตัวใดตัวหนึ่งที่เสียจะไม่ทำให้ทั้งสายหยุดทำงาน เมื่อรวมกับการใช้พลังงานและความร้อนที่ต่ำกว่า และ MTBF ที่ดีขึ้น บางคนแนะนำว่าความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบที่ใช้ไมโครอินเวอร์เตอร์นั้นสูงกว่าระบบที่ใช้สตริงอินเวอร์เตอร์อย่างมาก^{[ 25 ]}ข้อกล่าวอ้างนี้ได้รับการสนับสนุนจากระยะเวลารับประกันที่ยาวนานกว่า โดยทั่วไป 15 ถึง 25 ปี เมื่อเทียบกับระยะเวลารับประกัน 5 หรือ 10 ปี ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับสตริงอินเวอร์เตอร์ นอกจากนี้ เมื่อเกิดข้อผิดพลาด จะสามารถระบุได้ที่จุดเดียว แทนที่จะเป็นทั้งสาย ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้การแยกข้อผิดพลาดง่ายขึ้น แต่ยังเปิดเผยปัญหาเล็กน้อยที่อาจมองไม่เห็นได้ – แผงที่ทำงานได้ไม่ดีเพียงแผงเดียวอาจไม่ส่งผลกระทบต่อเอาต์พุตของสายยาวมากพอที่จะสังเกตเห็นได้

ข้อเสียเปรียบหลักของแนวคิดไมโครอินเวอร์เตอร์ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ คือต้นทุน เนื่องจากไมโครอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวต้องทำซ้ำความซับซ้อนของอินเวอร์เตอร์แบบสตริง แต่กระจายออกไปในพิกัดกำลังไฟฟ้าที่เล็กกว่า ทำให้ต้นทุนต่อวัตต์สูงขึ้น ซึ่งหักล้างข้อดีในแง่ของการลดความซับซ้อนของส่วนประกอบแต่ละชิ้น ณ เดือนกุมภาพันธ์ 2018 อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์มีราคาประมาณ 0.13 ดอลลาร์ต่อวัตต์ ในขณะที่ไมโครอินเวอร์เตอร์มีราคาประมาณ 0.34 ดอลลาร์ต่อวัตต์^{[ 26 ]}เช่นเดียวกับอินเวอร์เตอร์แบบสตริง ข้อพิจารณาทางเศรษฐกิจบังคับให้ผู้ผลิตจำกัดจำนวนรุ่นที่ผลิต ส่วนใหญ่ผลิตเพียงรุ่นเดียวซึ่งอาจมีขนาดใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปเมื่อจับคู่กับแผงเฉพาะ

ในหลายกรณี บรรจุภัณฑ์อาจส่งผลต่อราคาอย่างมาก สำหรับอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์ คุณอาจมีชุดเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์เพียงชุดเดียวสำหรับแผงจำนวนมาก มีเอาต์พุต AC เพียงจุดเดียว และกล่องเพียงกล่องเดียว การติดตั้งไมโครอินเวอร์เตอร์ที่มีแผงมากกว่าประมาณ 15 แผง อาจต้องใช้กล่องเบรกเกอร์รวมสายแบบติดตั้งบนหลังคาด้วย ซึ่งอาจทำให้ราคาต่อวัตต์โดยรวมสูงขึ้น

เพื่อลดต้นทุนลงอีก บางรุ่นควบคุมแผงโซลาร์เซลล์สองหรือสามแผงจากอินเวอร์เตอร์ตัวเดียว ซึ่งช่วยลดขนาดบรรจุภัณฑ์และต้นทุนที่เกี่ยวข้อง บางระบบวางไมโครอินเวอร์เตอร์สองตัวไว้ในกล่องเดียว ในขณะที่บางระบบทำซ้ำเฉพาะส่วน MPPT ของระบบและใช้สเตจ DC-to-AC เพียงสเตจเดียวเพื่อลดต้นทุนลงอีก บางคนแนะนำว่าวิธีการนี้จะทำให้ไมโครอินเวอร์เตอร์มีต้นทุนเทียบเท่ากับอินเวอร์เตอร์แบบสตริง^{[ 27 ]}ด้วยราคาที่ต่ำลงอย่างต่อเนื่อง การนำไมโครอินเวอร์เตอร์แบบคู่มาใช้ และการเกิดขึ้นของตัวเลือกโมเดลที่หลากหลายมากขึ้น^{[ 28 ]}เพื่อให้ตรงกับเอาต์พุตของโมดูล PV มากขึ้น ต้นทุนจึงเป็นอุปสรรคน้อยลง

ไมโครอินเวอร์เตอร์เป็นที่นิยมใช้ในกรณีที่ขนาดของแผงโซลาร์เซลล์มีขนาดเล็ก และการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดจากแผงแต่ละแผงเป็นสิ่งสำคัญ ในกรณีเหล่านี้ ความแตกต่างของราคาต่อวัตต์จะลดลงเนื่องจากจำนวนแผงมีน้อย และมีผลกระทบต่อต้นทุนโดยรวมของระบบเพียงเล็กน้อย การปรับปรุงการเก็บเกี่ยวพลังงานเมื่อพิจารณาจากขนาดของแผงโซลาร์เซลล์ที่คงที่สามารถชดเชยความแตกต่างของต้นทุนนี้ได้ ด้วยเหตุนี้ ไมโครอินเวอร์เตอร์จึงประสบความสำเร็จมากที่สุดในตลาดที่อยู่อาศัย ซึ่งพื้นที่จำกัดสำหรับแผงโซลาร์เซลล์จำกัดขนาดของแผง และการบังเงาจากต้นไม้หรือวัตถุอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงมักเป็นปัญหา ผู้ผลิตไมโครอินเวอร์เตอร์ระบุการติดตั้งจำนวนมาก บางแบบมีขนาดเล็กเพียงแผงเดียว และส่วนใหญ่มีขนาดต่ำกว่า 50 แผง^{[ 29 ]}

ข้อเสียที่มักถูกมองข้ามของไมโครอินเวอร์เตอร์คือค่าใช้จ่ายในการใช้งานและการบำรุงรักษาในอนาคต แม้ว่าเทคโนโลยีจะพัฒนาขึ้นมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ความจริงก็คืออุปกรณ์เหล่านี้จะชำรุดหรือเสื่อมสภาพในที่สุด ผู้ติดตั้งต้องชั่งน้ำหนักระหว่างค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยน (ประมาณ 400 ดอลลาร์ต่อการเดินทางไปติดตั้งหนึ่งครั้ง) ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นสำหรับบุคลากร อุปกรณ์ และโครงยึดโมดูล กับกำไรจากการติดตั้ง สำหรับเจ้าของบ้าน การชำรุดหรือความเสียหายก่อนกำหนดของอุปกรณ์จะก่อให้เกิดความเสียหายต่อกระเบื้องหลังคาหรือแผ่นมุงหลังคา ความเสียหายต่อทรัพย์สิน และปัญหาอื่นๆ

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วไมโครอินเวอร์เตอร์จะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าสตริงอินเวอร์เตอร์ แต่ประสิทธิภาพโดยรวมจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวทำงานอย่างอิสระ ในการต่อแบบสตริง เมื่อแผงโซลาร์เซลล์แผงใดแผงหนึ่งถูกบังแสง ผลผลิตของทั้งสตริงจะลดลงเหลือเท่ากับผลผลิตของแผงที่ให้ผลผลิตต่ำที่สุด แต่กรณีนี้จะไม่เกิดขึ้นกับไมโครอินเวอร์เตอร์

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือคุณภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตได้ กำลังไฟฟ้าที่ระบุไว้ของแผงโซลาร์เซลล์สองแผงในล็อตการผลิตเดียวกันอาจแตกต่างกันได้มากถึง 10% หรือมากกว่านั้น ปัญหานี้จะลดลงได้ด้วยการใช้ไมโครอินเวอร์เตอร์ แต่จะไม่เป็นเช่นนั้นหากใช้การต่อแบบสตริง ผลลัพธ์ที่ได้คือการเก็บเกี่ยวพลังงานสูงสุดจากแผงโซลาร์เซลล์แบบไมโครอินเวอร์เตอร์

ระบบที่มีไมโครอินเวอร์เตอร์สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่ายกว่าเมื่อความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์และไมโครอินเวอร์เตอร์แต่ละตัวเป็นระบบขนาดเล็กในตัวเอง จึงทำงานได้อย่างอิสระในระดับหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าการเพิ่มแผงโซลาร์เซลล์หนึ่งแผงหรือมากกว่านั้นจะทำให้ได้พลังงานเพิ่มขึ้น ตราบใดที่กำลังไฟฟ้ารวมในบ้านหรืออาคารไม่เกินขีดจำกัด ในทางตรงกันข้าม สำหรับอินเวอร์เตอร์แบบสตริง ขนาดของอินเวอร์เตอร์จะต้องสอดคล้องกับจำนวนแผงหรือกำลังไฟฟ้าสูงสุด การเลือกอินเวอร์เตอร์แบบสตริงที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจเป็นไปได้หากคาดการณ์ถึงการขยายในอนาคต แต่การเตรียมการสำหรับอนาคตที่ไม่แน่นอนเช่นนั้นจะเพิ่มต้นทุนในทุกกรณี

การตรวจสอบและการบำรุงรักษาก็ง่ายขึ้นเช่นกัน เนื่องจากผู้ผลิตไมโครอินเวอร์เตอร์หลายรายมีแอปหรือเว็บไซต์สำหรับตรวจสอบกำลังไฟฟ้าขาออกของหน่วย ในหลายกรณี แอปหรือเว็บไซต์เหล่านี้เป็นกรรมสิทธิ์ แต่ก็ไม่ใช่เสมอไป หลังจากที่ Enecsys ล้มเหลวและเว็บไซต์ของพวกเขาถูกปิดลง เว็บไซต์เอกชนหลายแห่ง เช่น Enecsys-Monitoring ^{[ 30 ]}ก็เกิดขึ้นมาเพื่อให้เจ้าของสามารถตรวจสอบระบบของตนต่อไปได้

การแปลงไฟ DC เป็น AC อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องใช้อินเวอร์เตอร์ในการเก็บพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ขณะที่แรงดันไฟฟ้า AC ของระบบไฟฟ้ามีค่าใกล้ศูนย์ แล้วปล่อยพลังงานนั้นออกมาอีกครั้งเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น ซึ่งต้องใช้แหล่งเก็บพลังงานจำนวนมากในขนาดเล็ก ตัวเลือกที่ต้นทุนต่ำที่สุดสำหรับปริมาณพลังงานที่ต้องการคือตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ แต่ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีอายุการใช้งานค่อนข้างสั้น โดยปกติจะวัดเป็นปี และอายุการใช้งานจะสั้นลงเมื่อใช้งานในสภาวะร้อน เช่น บนแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา ด้วยเหตุนี้ นักพัฒนาไมโครอินเวอร์เตอร์จึงได้ทุ่มเทความพยายามอย่างมากในการพัฒนา โดยได้นำเสนอโครงสร้างการแปลงพลังงานหลายแบบที่มีความต้องการพลังงานลดลง บางแบบใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม บางที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแต่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามาก เท่าที่จะเป็นไปได้

พลังงานไฟฟ้าสามเฟสเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการแก้ปัญหา ในวงจรสามเฟส พลังงานจะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่าง (เช่น) +120 ถึง -120 V ระหว่างสองสาย แต่จะเปลี่ยนแปลงระหว่าง 60 ถึง +120 หรือ -60 ถึง -120 V และช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงจะสั้นกว่ามาก อินเวอร์เตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานในระบบสามเฟสต้องการพื้นที่จัดเก็บน้อยกว่ามาก^{[ 31 ] [ 32 ]}ไมโครอินเวอร์เตอร์สามเฟสที่ใช้การสลับแรงดันศูนย์ยังสามารถให้ความหนาแน่นของวงจรที่สูงขึ้นและส่วนประกอบที่มีต้นทุนต่ำกว่า ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงให้สูงกว่า 98% ซึ่งดีกว่าค่าสูงสุดทั่วไปของเฟสเดียวที่ประมาณ 96% ^{[ 33 ]}

อย่างไรก็ตาม ระบบสามเฟสโดยทั่วไปมักพบเห็นได้เฉพาะในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์เท่านั้น ตลาดเหล่านี้มักติดตั้งระบบขนาดใหญ่กว่า เนื่องจากมีความอ่อนไหวต่อราคามากที่สุด การใช้งานไมโครอินเวอร์เตอร์สามเฟสดูเหมือนจะต่ำมาก แม้จะมีข้อดีทางทฤษฎีก็ตาม

แผงโซลาร์เซลล์แบบพับได้พร้อมไมโครอินเวอร์เตอร์ AC สามารถใช้ชาร์จแล็ปท็อปและรถยนต์ไฟฟ้า บางรุ่น ได้

แนวคิดไมโครอินเวอร์เตอร์มีอยู่ในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์มาตั้งแต่เริ่มต้น อย่างไรก็ตาม ต้นทุนคงที่ในการผลิต เช่น ต้นทุนของหม้อแปลงหรือตัวเรือน จะแปรผันตามขนาดอย่างเหมาะสม และหมายความว่าอุปกรณ์ขนาดใหญ่จะมีราคาถูกกว่าโดยธรรมชาติในแง่ของราคาต่อวัตต์อินเวอร์เตอร์ขนาดเล็กมีจำหน่ายจากบริษัทต่างๆ เช่น ExelTech และอื่นๆ แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงรุ่นย่อส่วนของดีไซน์ขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพด้านราคาต่ำ และมุ่งเป้าไปที่ตลาดเฉพาะกลุ่ม

ในปี 1991 บริษัท Ascension Technology ของสหรัฐอเมริกาได้เริ่มพัฒนาอินเวอร์เตอร์แบบดั้งเดิมที่มีขนาดเล็กลง โดยมีเป้าหมายเพื่อติดตั้งบนแผงโซลาร์เซลล์เพื่อสร้างแผง ACการออกแบบนี้อิงตามตัวควบคุมเชิงเส้นแบบเดิม ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพมากนักและปล่อยความร้อนออกมามาก ในปี 1994 พวกเขาได้ส่งตัวอย่างไปให้Sandia Labsทดสอบ^{[ 34 ]}ในปี 1997 Ascension ได้ร่วมมือกับบริษัทแผงโซลาร์เซลล์ ASE Americas ของสหรัฐอเมริกาเพื่อเปิดตัวแผง SunSine ขนาด 300 วัตต์^{[ 35 ]}

การออกแบบสิ่งที่ปัจจุบันได้รับการยอมรับว่าเป็นไมโครอินเวอร์เตอร์ที่แท้จริงนั้นมีประวัติย้อนกลับไปถึงผลงานในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ของ Werner Kleinkauf ที่ ISET ( Institut für Solare Energieversorgungstechnik ) ซึ่งปัจจุบันคือ สถาบัน Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology การออกแบบเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากเทคโนโลยีแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งความถี่สูงที่ทันสมัย ​​ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก ผลงานของเขาเกี่ยวกับ "ตัวแปลงแบบโมดูลรวม" มีอิทธิพลอย่างมาก โดยเฉพาะในยุโรป^{[ 36 ]}

ในปี 1993 Mastervolt ได้เปิดตัวอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ตัวแรก คือ Sunmaster 130S ซึ่งเป็นผลงานความร่วมมือระหว่าง Shell Solar, Ecofys และ ECN โดยรุ่น 130 ได้รับการออกแบบให้ติดตั้งเข้ากับด้านหลังของแผงโซลาร์เซลล์โดยตรง และเชื่อมต่อทั้งสาย AC และ DC ด้วยข้อต่อแบบบีบอัดในปี 2000 รุ่น 130 ได้ถูกแทนที่ด้วย Soladin 120 ซึ่งเป็นไมโครอินเวอร์เตอร์ในรูปแบบของอะแดปเตอร์ AC ที่ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อแผง โซลาร์เซลล์ได้ง่ายๆ เพียงเสียบเข้ากับเต้ารับติดผนัง^{[ 37 ]}

ในปี พ.ศ. 2538 OKE-Services ได้ออกแบบรุ่นความถี่สูงใหม่ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ซึ่งเปิดตัวในเชิงพาณิชย์ในชื่อ OK4-100 ในปี พ.ศ. 2538 โดย NKF Kabel และเปลี่ยนชื่อแบรนด์สำหรับการขายในสหรัฐอเมริกาเป็น Trace Microsine ^{[ 38 ]}รุ่นใหม่ OK4All มีประสิทธิภาพดีขึ้นและมีช่วงการทำงานที่กว้างขึ้น^{[ 39 ]}

แม้จะเริ่มต้นได้ดี แต่ภายในปี 2546 โครงการส่วนใหญ่ก็สิ้นสุดลง บริษัท Ascension Technology ถูกซื้อกิจการโดย Applied Power Corporation ซึ่งเป็นผู้รวมระบบรายใหญ่ ต่อมา APC ก็ถูกซื้อกิจการโดยSchottในปี 2545 และการผลิต SunSine ก็ถูกยกเลิกเพื่อสนับสนุนการออกแบบที่มีอยู่ของ Schott แทน^{[ 40 ]} NKF ยุติการผลิตซีรีส์ OK4 ในปี 2546 เมื่อโครงการเงินอุดหนุนสิ้นสุดลง^{[ 41 ]} Mastervolt ^{[ 42 ]}ได้เปลี่ยนไปใช้สายการผลิต "มินิอินเวอร์เตอร์" ซึ่งรวมความสะดวกในการใช้งานของรุ่น 120 เข้ากับระบบที่ออกแบบมาเพื่อรองรับแผงโซลาร์เซลล์ได้สูงสุด 600 วัตต์^{[ 43 ]}

หลังจากวิกฤตการณ์โทรคมนาคม ในปี 2001 มาร์ติน ฟอร์เนจ จากบริษัทเซเรนท์ คอร์ปอเรชั่นกำลังมองหาโครงการใหม่ๆ เมื่อเขาเห็นประสิทธิภาพต่ำของอินเวอร์เตอร์แบบสตริงสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ในฟาร์มของเขา เขาก็พบโครงการที่เขากำลังมองหา ในปี 2006 เขาได้ก่อตั้งEnphase Energyร่วมกับรากู เบลูร์ วิศวกรอีกคนของเซเรนท์ และพวกเขาใช้เวลาตลอดปีถัดมาในการนำความเชี่ยวชาญด้านการออกแบบโทรคมนาคมมาประยุกต์ใช้กับปัญหาอินเวอร์เตอร์^{[ 44 ]}

รุ่น Enphase M175 ซึ่งเปิดตัวในปี 2008 เป็นไมโครอินเวอร์เตอร์รุ่นแรกที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ รุ่นต่อมาคือ M190 เปิดตัวในปี 2009 และรุ่นล่าสุดคือ M215 ในปี 2011 ด้วยเงินทุนส่วนตัว 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ Enphase เติบโตอย่างรวดเร็วจนมีส่วนแบ่งการตลาด 13% ภายในกลางปี ​​2010 โดยตั้งเป้าหมายไว้ที่ 20% ภายในสิ้นปี^{[ 44 ]}พวกเขาจัดส่งอินเวอร์เตอร์เครื่องที่ 500,000 ในช่วงต้นปี 2011 ^{[ 45 ]}และเครื่องที่ 1,000,000 ในเดือนกันยายนของปีเดียวกัน^{[ 46 ]} ในช่วงต้นปี 2011 พวกเขาประกาศว่า Siemensจะจำหน่ายเวอร์ชันที่เปลี่ยนชื่อแบรนด์ใหม่ของการออกแบบใหม่โดยตรงให้กับผู้รับเหมาไฟฟ้าเพื่อการจัดจำหน่ายอย่างกว้างขวาง^{[ 47 ]}

Enphase ได้ทำข้อตกลงกับEnergyAustraliaเพื่อทำการตลาดเทคโนโลยีไมโครอินเวอร์เตอร์^{[ 48 ]}

ความสำเร็จของ Enphase ไม่ได้ถูกมองข้าม และตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา คู่แข่งจำนวนมากได้เข้ามาและส่วนใหญ่ก็ออกจากตลาดไป ผลิตภัณฑ์หลายอย่างมีสเปคเหมือนกับ M190 ทุกประการ แม้กระทั่งในส่วนของตัวเรือนและรายละเอียดการติดตั้ง^{[ 49 ]}บางรายสร้างความแตกต่างโดยการแข่งขันกับ Enphase โดยตรงในแง่ของราคาหรือประสิทธิภาพ^{[ 50 ]}ในขณะที่บางรายมุ่งเป้าไปที่ตลาดเฉพาะกลุ่ม^{[ 51 ]}

บริษัทขนาดใหญ่หลายแห่งก็เริ่มเข้ามาในตลาดนี้เช่นกัน ได้แก่SMA , Enecsys และ iEnergy

ผลิตภัณฑ์ OK4-All ที่ได้รับการปรับปรุงของ OKE-Services ถูกซื้อโดยSMAในปี 2552 และวางจำหน่ายในชื่อ SunnyBoy 240 หลังจากระยะเวลาการพัฒนาที่ยาวนาน^{[ 52 ]}ในขณะที่ Power-One ได้เปิดตัว AURORA 250 และ 300 ^{[ 53 ]}ผู้เล่นรายใหญ่อื่นๆ ในช่วงปี 2553 ได้แก่ Enecsys และSolarBridge Technologiesโดยเฉพาะอย่างยิ่งนอกตลาดอเมริกาเหนือ ในปี 2564 ไมโครอินเวอร์เตอร์เพียงรุ่นเดียวที่ผลิตในสหรัฐอเมริกามาจาก Chilicon Power ^{[ 54 ]}ตั้งแต่ปี 2552 บริษัทหลายแห่งจากยุโรปถึงจีน รวมถึงผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์กลางรายใหญ่ ได้เปิดตัวไมโครอินเวอร์เตอร์ ซึ่งเป็นการยืนยันว่าไมโครอินเวอร์เตอร์เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับและเป็นหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีครั้งใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรม PV ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา^{[ 55 ]}

APsystemsกำลังทำการตลาดอินเวอร์เตอร์สำหรับโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดสี่โมดูลต่อไมโครอินเวอร์เตอร์ รวมถึง YC1000 แบบสามเฟสที่มีเอาต์พุต AC สูงสุด 1130 วัตต์^{[ 56 ]}

จำนวนผู้ผลิตลดลงเรื่อยๆ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ทั้งจากการเลิกกิจการและการควบรวมกิจการ ในปี 2019 ผู้ผลิตที่เหลืออยู่เพียงไม่กี่ราย ได้แก่Enphaseซึ่งซื้อกิจการ SolarBridge ในปี 2021, Omnik Solar ^{[ 57 ]}และ Chilicon Power (ซึ่งถูกGenerac เข้าซื้อกิจการ ในเดือนกรกฎาคม 2021) ^{[ 58 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2564 รายชื่อบริษัท PV รายใหญ่ที่ได้ร่วมมือกับบริษัทไมโครอินเวอร์เตอร์เพื่อผลิตและจำหน่ายแผงโซลาร์เซลล์ AC ได้แก่BenQ , Canadian Solar , LG , NESL , SunPower , Sharp Solar , Suntech , Siemens , Trina SolarและQcells ^{[ 59 ] [ 60 ]}

ณ ปี 2019 ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของตัวแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทันสมัยที่สุดมีมากกว่า 98 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่อินเวอร์เตอร์แบบสตริงถูกใช้ในระบบ PV สำหรับที่อยู่อาศัยไปจนถึงเชิงพาณิชย์ขนาดกลาง อินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์ครอบคลุมตลาดเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่และระดับสาธารณูปโภค ส่วนแบ่งการตลาดของอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์และแบบสตริงอยู่ที่ประมาณ 36 เปอร์เซ็นต์และ 61 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ เหลือเพียงน้อยกว่า 2 เปอร์เซ็นต์สำหรับไมโครอินเวอร์เตอร์^{[ 61 ]}

ช่วงระหว่างปี 2009 ถึง 2012 มีการเคลื่อนไหวของราคาที่ลดลงอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในตลาด PV ในช่วงต้นของช่วงเวลานี้ ราคาขายส่งแผงโซลาร์เซลล์โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 2.00 ถึง 2.50 ดอลลาร์/วัตต์ และอินเวอร์เตอร์อยู่ที่ประมาณ 50 ถึง 65 เซนต์/วัตต์ เมื่อสิ้นปี 2012 แผงโซลาร์เซลล์มีจำหน่ายในราคาขายส่งที่ 65 ถึง 70 เซนต์ และอินเวอร์เตอร์แบบสตริงอยู่ที่ประมาณ 30 ถึง 35 เซนต์/วัตต์^{[ 62 ]}ในทางเปรียบเทียบ ไมโครอินเวอร์เตอร์กลับค่อนข้างไม่ได้รับผลกระทบจากการลดลงของราคาในลักษณะเดียวกันนี้ โดยราคาลดลงจากประมาณ 65 เซนต์/วัตต์ เหลือ 50 ถึง 55 เซนต์ เมื่อรวมค่าสายเคเบิลแล้ว ซึ่งอาจนำไปสู่การขาดทุนที่เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากซัพพลายเออร์พยายามรักษาความสามารถในการแข่งขัน^{[ 63 ]}

สื่อที่เกี่ยวข้องกับแผงอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์

• การควบคุมอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้แบบจำลองการจำลอง คำอธิบาย และแผนภาพการทำงานของซอร์สโค้ดVisSim
• ไมโครอินเวอร์เตอร์เทียบกับอินเวอร์เตอร์แบบรวมศูนย์: มีผู้ชนะที่ชัดเจนหรือไม่?พอดแคสต์ที่ถกเถียงถึงข้อดีและข้อเสียของวิธีการใช้ไมโครอินเวอร์เตอร์
• การออกแบบและการดำเนินการของตัวแปลงโมดูลแบบบูรณาการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าแบบสามเฟสสองขั้นตอน
• บทวิจารณ์เกี่ยวกับโครงสร้างวงจรแปลงไฟแบบรวมในโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เฟสเดียวที่มีการกำหนดค่า DC Link สามแบบที่แตกต่างกัน
• ไมโครอินเวอร์เตอร์สามเฟสแบบควบคุมกระแสไฟฟ้า ZVS BCM
• ไมโครอินเวอร์เตอร์ APsystems YC1000-3 สำหรับ 4 โมดูล (900 วัตต์ AC) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2018 ที่Wayback Machine