што такое сонечны інвертар?

Па меры таго як свет рухаецца наперад у пошуках устойлівых і чыстых энергетычных рашэнняў, сонечная энергетыка стала лідэрам у гонцы да больш экалагічна чыстай будучыні. Выкарыстоўваючы багацце і аднаўляльную энергію сонца, сонечныя фотаэлектрычныя (PV) сістэмы набылі шырокую папулярнасць, адкрываючы шлях для выдатнай трансфармацыі ў тым, як мы выпрацоўваем электрычнасць. У аснове кожнай сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы ляжыць найважнейшы кампанент, які дазваляе пераўтвараць сонечнае святло ў карысную энергію:сонечны інвертар. Выступаючы ў якасці моста паміж сонечнымі панэлямі і электрычнай сеткай, сонечныя інвертары гуляюць важную ролю ў эфектыўным выкарыстанні сонечнай энергіі. Разуменне іх прынцыпу працы і вывучэнне розных тыпаў з'яўляецца ключом да разумення захапляльнай механікі пераўтварэння сонечнай энергіі. Hці робіць АSвусныIпераўтваральнікWорк? Сонечны інвертар - гэта электронная прылада, якая пераўтворыць электрычнасць пастаяннага току (DC), вырабленую сонечнымі панэлямі, у электрычнасць пераменнага току (AC), якая можа выкарыстоўвацца для харчавання бытавых прыбораў і падавацца ў электрычную сетку. Прынцып працы сонечнага інвертара можна падзяліць на тры асноўныя этапы: пераўтварэнне, кіраванне і выхад. Пераўтварэнне: Сонечны інвертар спачатку атрымлівае электраэнергію пастаяннага току, якую выпрацоўваюць сонечныя панэлі. Гэтая электрычнасць пастаяннага току звычайна мае форму ваганняў напружання, якое змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці сонечнага святла. Асноўнай задачай інвертара з'яўляецца пераўтварэнне гэтага зменнага пастаяннага напружання ў стабільнае пераменнае напружанне, прыдатнае для спажывання. Працэс пераўтварэння ўключае два ключавыя кампаненты: набор сілавых электронных перамыкачоў (звычайна біпалярныя транзістары з ізаляваным затворам або IGBT) і высокачашчынны трансфарматар. Пераключальнікі адказваюць за хуткае ўключэнне і выключэнне пастаяннага напружання, ствараючы высокачашчынны імпульсны сігнал. Затым трансфарматар павялічвае напружанне да жаданага ўзроўню напружання пераменнага току. кантроль: Ступень кіравання сонечнага інвертара гарантуе, што працэс пераўтварэння працуе эфектыўна і бяспечна. Ён прадугледжвае выкарыстанне складаных алгарытмаў кіравання і датчыкаў для кантролю і рэгулявання розных параметраў. Некаторыя важныя функцыі кантролю ўключаюць: а. Адсочванне максімальнай магутнасці (MPPT): сонечныя панэлі маюць аптымальную рабочую кропку, званую кропкай максімальнай магутнасці (MPP), дзе яны вырабляюць максімальную магутнасць для дадзенай інтэнсіўнасці сонечнага святла. Алгарытм MPPT бесперапынна рэгулюе працоўную кропку сонечных панэляў, каб максымізаваць выходную магутнасць шляхам адсочвання MPP. б. Рэгуляванне напружання і частоты: сістэма кіравання інвертарам падтрымлівае стабільнае выхадное напружанне і частату пераменнага току, як правіла, у адпаведнасці са стандартамі камунальнай сеткі. Гэта забяспечвае сумяшчальнасць з іншымі электрычнымі прыладамі і бесперашкодную інтэграцыю з сеткай. в. Сінхранізацыя сеткі: сонечныя інвертары, падключаныя да сеткі, сінхранізуюць фазу і частату выхаду пераменнага току з сеткай. Гэтая сінхранізацыя дазваляе пераўтваральніку падаваць залішнюю энергію назад у сетку або атрымліваць энергію з сеткі, калі сонечнай энергіі недастаткова. выхад: На апошняй стадыі сонечны інвертар падае ператвораную электраэнергію пераменнага току ў электрычныя нагрузкі або сетку. Выхад можа быць выкарыстаны двума спосабамі: а. Сеткавыя сістэмы або сістэмы, звязаныя з сеткай: у сістэмах, звязаных з сеткай, сонечны інвертар падае электраэнергію пераменнага току непасрэдна ў камунальную сетку. Гэта памяншае залежнасць ад электрастанцый, якія працуюць на выкапнёвым паліве, і забяспечвае чысты ўлік, калі лішкі электраэнергіі, выпрацаваныя на працягу дня, могуць быць залічаны і выкарыстаны ў перыяды нізкай вытворчасці сонечнай энергіі. б. Несеткавыя сістэмы: у несеткавых сістэмах сонечны інвертар зараджае акумулятар у дадатак да падачы энергіі на электрычныя нагрузкі. Батарэі назапашваюць лішак сонечнай энергіі, якую можна выкарыстоўваць падчас нізкай сонечнай вытворчасці або ўначы, калі сонечныя панэлі не выпрацоўваюць электрычнасць. Характарыстыкі сонечных інвертараў: Эфектыўнасць: Сонечныя інвертары прызначаны для працы з высокай эфектыўнасцю, каб максымізаваць энергію сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Больш высокая эфектыўнасць прыводзіць да меншых страт энергіі ў працэсе пераўтварэння, гарантуючы эфектыўнае выкарыстанне большай долі сонечнай энергіі. Выходная магутнасць: Сонечныя інвертары даступныя ў розных магутнасцях, пачынаючы ад невялікіх жылых сістэм і заканчваючы буйнамаштабнымі камерцыйнымі ўстаноўкамі. Для дасягнення аптымальнай прадукцыйнасці магутнасць інвертара павінна быць адпаведным чынам узгоднена з магутнасцю сонечных панэляў. Трываласць і надзейнасць: Сонечныя інвертары падвяргаюцца ўздзеянню розных умоў навакольнага асяроддзя, у тым ліку тэмпературных ваганняў, вільготнасці і магчымых скокаў электрычнага току. Такім чынам, інвертары павінны быць выраблены з трывалых матэрыялаў і распрацаваны, каб вытрымліваць гэтыя ўмовы, забяспечваючы доўгатэрміновую надзейнасць. Маніторынг і сувязь: Многія сучасныя сонечныя інвертары абсталяваны сістэмамі маніторынгу, якія дазваляюць карыстальнікам адсочваць прадукцыйнасць іх сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Некаторыя інвертары могуць таксама ўзаемадзейнічаць са знешнімі прыладамі і праграмнымі платформамі, забяспечваючы дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу і дазваляючы дыстанцыйнае назіранне і кіраванне. Функцыі бяспекі: Сонечныя інвертары ўключаюць у сябе розныя функцыі бяспекі для абароны як сістэмы, так і людзей, якія з ёй працуюць. Гэтыя функцыі ўключаюць у сябе абарону ад перанапружання, абарону ад перагрузкі па току, выяўленне замыкання на зямлю і абарону ад астравоў, якая прадухіляе інвертар ад падачы энергіі ў сетку падчас адключэння электрычнасці. Класіфікацыя сонечных інвертараў па магутнасці Фотаэлектрычныя інвертары, таксама вядомыя як сонечныя інвертары, можна класіфікаваць на розныя тыпы ў залежнасці ад іх канструкцыі, функцыянальнасці і прымянення. Разуменне гэтых класіфікацый можа дапамагчы ў выбары найбольш прыдатнага інвертара для канкрэтнай сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Ніжэй прыведзены асноўныя тыпы фотаэлектрычных інвертараў, класіфікаваных па ўзроўні магутнасці: Інвертар у залежнасці ад узроўню магутнасці: у асноўным дзеліцца на размеркаваны інвертар (струнны інвертар і мікраінвертар), цэнтралізаваны інвертар Інвертаванне радкаers: Струнныя інвертары з'яўляюцца найбольш часта выкарыстоўваным тыпам фотаэлектрычных інвертараў у жылых і камерцыйных сонечных устаноўках, яны прызначаны для апрацоўкі некалькіх сонечных панэляў, злучаных паслядоўна, утвараючы «струну». Фотаэлектрычная струна (1-5 кВт) стала самым папулярным інвертарам на міжнародным рынку ў наш час дзякуючы інвертару з адсочваннем максімальнай пікавай магутнасці на баку пастаяннага току і паралельным падключэннем да сеткі на баку пераменнага току. Электрычнасць пастаяннага току, выпрацаваная сонечнымі панэлямі, падаецца ў струнны інвертар, які пераўтварае яе ў электрычнасць пераменнага току для неадкладнага выкарыстання або для экспарту ў сетку. Струнныя інвертары вядомыя сваёй прастатой, эканамічнасцю і лёгкасцю ўстаноўкі. Аднак прадукцыйнасць усяго радка залежыць ад панэлі з найменшай прадукцыйнасцю, што можа паўплываць на агульную эфектыўнасць сістэмы. Мікраінвертары: Мікраінвертары - гэта невялікія інвертары, якія ўсталёўваюцца на кожную асобную сонечную панэль у фотаэлектрычнай сістэме. У адрозненне ад струнных інвертараў, мікраінвертары пераўтвараюць электрычнасць пастаяннага току ў пераменны на ўзроўні панэлі. Такая канструкцыя дазваляе кожнай панэлі працаваць незалежна, аптымізуючы агульны энергетычны выхад сістэмы. Мікраінвертары прапануюць некалькі пераваг, у тым ліку адсочванне максімальнай кропкі магутнасці на ўзроўні панэлі (MPPT), палепшаную прадукцыйнасць сістэмы ў зацененых або неадпаведных панэлях, павышаную бяспеку з-за больш нізкіх напружанняў пастаяннага току і дэталёвы маніторынг прадукцыйнасці асобных панэляў. Тым не менш, варта ўлічваць больш высокі першапачатковы кошт і патэнцыйную складанасць мантажу. Цэнтралізаваныя інвертары: Цэнтралізаваныя інвертары, таксама вядомыя як вялікія інвертары або інвертары агульнага карыстання (>10 кВт), звычайна выкарыстоўваюцца ў буйнамаштабных сонечных фотаэлектрычных устаноўках, такіх як сонечныя фермы або камерцыйныя сонечныя праекты. Гэтыя інвертары прызначаны для апрацоўкі высокай магутнасці пастаяннага току ад некалькіх радкоў або масіваў сонечных панэляў і пераўтварэння іх у энергію пераменнага току для падлучэння да сеткі. Галоўнай асаблівасцю сістэмы з'яўляецца высокая магутнасць і нізкі кошт, але паколькі выходная напруга і ток розных фотаэлектрычных радкоў часта не супадаюць дакладна (асабліва калі фотаэлектрычныя радкі часткова зацененыя з-за воблачнасці, цені, плям і г.д.), , выкарыстанне цэнтралізаванага інвертара прывядзе да зніжэння эфектыўнасці працэсу інвертавання і зніжэння электраэнергіі дома. Цэнтралізаваныя інвертары звычайна маюць больш высокую магутнасць у параўнанні з іншымі тыпамі, пачынаючы ад некалькіх кілават да некалькіх мегават. Яны ўсталёўваюцца ў цэнтральным месцы або на інвертарнай станцыі, і да іх паралельна падключаюцца некалькі нітак або масіваў сонечных панэляў. Што робіць сонечны інвертар? Фотаэлектрычныя інвертары выконваюць мноства функцый, у тым ліку пераўтварэнне пераменнага току, аптымізацыю прадукцыйнасці сонечных батарэй і абарону сістэмы. Гэтыя функцыі ахопліваюць аўтаматычную працу і адключэнне, кантроль максімальнай магутнасці, анты-астраўкі (для сістэм, падлучаных да сеткі), аўтаматычнае рэгуляванне напружання (для сістэм, падлучаных да сеткі), выяўленне пастаяннага току (для сістэм, падлучаных да сеткі) і выяўленне зазямлення пастаяннага току ( для сеткавых сістэм). Давайце коратка вывучым функцыю аўтаматычнай працы і адключэння і функцыю кантролю максімальнай магутнасці. 1) Аўтаматычная праца і функцыя адключэння Пасля ўзыходу сонца раніцай інтэнсіўнасць сонечнага выпраменьвання паступова ўзрастае, адпаведна павялічваецца і магутнасць сонечных батарэй. Калі выхадная магутнасць, неабходная для інвертара, дасягнута, інвертар пачынае працаваць аўтаматычна. Пасля ўваходу ў рэжым працы інвертар будзе ўвесь час кантраляваць выхад кампанентаў сонечнай батарэі, пакуль выхадная магутнасць кампанентаў сонечнай батарэі перавышае выходную магутнасць, патрабаваную інвертарам, інвертар будзе працягваць працаваць; пакуль сонца не спыніцца, нават калі ідзе дождж Інвертар таксама працуе. Калі выхад модуля сонечнай батарэі становіцца меншым, а выхад інвертара блізкі да 0, інвертар пераходзіць у рэжым чакання. 2) Функцыя кіравання адсочваннем максімальнай магутнасці Выхад модуля сонечнай батарэі змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці сонечнага выпраменьвання і тэмпературы самога модуля сонечнай батарэі (тэмпературы чыпа). Акрамя таго, таму што модуль сонечных батарэй мае характарыстыку, што напружанне памяншаецца з павелічэннем току, таму існуе аптымальная рабочая кропка, якая можа атрымаць максімальную магутнасць. Інтэнсіўнасць сонечнага выпраменьвання змяняецца, відавочна, што лепшая рабочая кропка таксама змяняецца. Адносна гэтых змен працоўная кропка модуля сонечнай батарэі заўсёды знаходзіцца ў кропцы максімальнай магутнасці, і сістэма заўсёды атрымлівае максімальную выхадную магутнасць ад модуля сонечнай батарэі. Гэты тып кіравання з'яўляецца кантролем адсочвання максімальнай магутнасці. Галоўнай асаблівасцю інвертара, які выкарыстоўваецца ў сістэме выпрацоўкі сонечнай энергіі, з'яўляецца функцыя адсочвання кропкі максімальнай магутнасці (MPPT). Асноўныя тэхнічныя паказчыкі фотаэлектрычнага інвертара 1. Стабільнасць выхаднога напружання У фотаэлектрычнай сістэме электрычная энергія, якая выпрацоўваецца сонечнай батарэяй, спачатку захоўваецца ў акумулятары, а затым пераўтворыцца ў пераменны ток 220 В або 380 В праз інвертар. Аднак на акумулятар ўплывае ўласны зарад і разрад, і яго выхадное напружанне вагаецца ў шырокім дыяпазоне. Напрыклад, намінальная батарэя 12 В мае значэнне напружання, якое можа вар'іравацца ад 10,8 да 14,4 В (па-за межамі гэтага дыяпазону можа прывесці да пашкоджання батарэі). Для кваліфікаванага інвертара, калі напружанне на ўваходнай клеме змяняецца ў межах гэтага дыяпазону, змяненне выхаднога напружання ў стацыянарным стане не павінна перавышаць Plusmn; 5% ад намінальнага кошту. У той жа час пры раптоўнай змене нагрузкі адхіленне яе выхаднога напружання не павінна перавышаць ±10% ад намінальнага значэння. 2. Скажэнне формы сігналу выхаднога напружання Для інвертараў сінусоіднай хвалі неабходна ўказаць максімальна дапушчальнае скажэнне формы сігналу (або ўтрыманне гаранік). Звычайна ён выяўляецца сумарным скажэннем формы сігналу выхаднога напружання, і яго значэнне не павінна перавышаць 5% (для аднафазнага выхаду дапускаецца 10%). Паколькі выхад гармонікі інвертара высокага парадку будзе ствараць дадатковыя страты, такія як віхравыя токі на індуктыўнай нагрузцы, калі скажэнне формы хвалі інвертара занадта вялікае, гэта прывядзе да сур'ёзнага нагрэву кампанентаў нагрузкі, што не спрыяе бяспека электраабсталявання і сур'ёзна ўплывае на сістэму. эфектыўнасць працы. 3. Намінальная выхадная частата Для нагрузак, уключаючы рухавікі, такія як пральныя машыны, халадзільнікі і г.д., паколькі аптымальная рабочая частата рухавікоў складае 50 Гц, занадта высокія або занадта нізкія частоты прывядуць да нагрэву абсталявання, што зніжае эфектыўнасць працы сістэмы і тэрмін службы, так што выхадная частата інвертара павінна быць адносна стабільным значэннем, звычайна частата сеткі 50 Гц, і яе адхіленне павінна быць у межах Plusmn;l% пры нармальных працоўных умовах. 4. Каэфіцыент магутнасці нагрузкі Ахарактарызуйце здольнасць інвертара з індуктыўнай нагрузкай або ёмістнай нагрузкай. Каэфіцыент магутнасці нагрузкі сінусоіднага інвертара складае 0,7~0,9, а намінальнае значэнне - 0,9. У выпадку пэўнай магутнасці нагрузкі, калі каэфіцыент магутнасці інвертара нізкі, магутнасць неабходнага інвертара павялічыцца. З аднаго боку, павялічыцца кошт, і адначасова павялічыцца ўяўная магутнасць ланцуга пераменнага току фотаэлектрычнай сістэмы. Па меры павелічэння току страты непазбежна ўзрастуць, а эфектыўнасць сістэмы таксама знізіцца. 5. Эфектыўнасць інвертар Эфектыўнасць інвертара - гэта стаўленне яго выхадной магутнасці да ўваходнай магутнасці пры пэўных працоўных умовах, выражанае ў працэнтах. Увогуле, намінальная эфектыўнасць фотаэлектрычнага інвертара адносіцца да нагрузкі чыстага супраціву. Пры ўмове ККД нагрузкі 80%. Паколькі агульны кошт фотаэлектрычнай сістэмы высокі, эфектыўнасць фотаэлектрычнага інвертара павінна быць максімальна павялічана, каб знізіць кошт сістэмы і палепшыць эканамічныя характарыстыкі фотаэлектрычнай сістэмы. У цяперашні час намінальны ККД асноўных інвертараў складае ад 80% да 95%, а ККД маламагутных інвертараў павінен быць не менш за 85%. У рэальным працэсе праектавання фотаэлектрычнай сістэмы не толькі павінен быць абраны высокаэфектыўны інвертар, але таксама павінна быць выкарыстана разумная канфігурацыя сістэмы, каб нагрузка фотаэлектрычнай сістэмы працавала паблізу найлепшай кропкі эфектыўнасці, наколькі гэта магчыма . 6. Намінальны выхадны ток (або намінальная выхадная магутнасць) Паказвае намінальны выхадны ток інвертара ў вызначаным дыяпазоне каэфіцыента магутнасці нагрузкі. Некаторыя інвертарныя прадукты паказваюць намінальную выходную магутнасць, і яе адзінкі выражаюцца ў ВА або кВА. Намінальная магутнасць інвертара - гэта здабытак намінальнага выхаднога напружання і намінальнага выхаднога току, калі каэфіцыент выхадной магутнасці роўны 1 (гэта значыць чыста рэзістыўная нагрузка). 7. Меры аховы Інвертар з выдатнымі характарыстыкамі таксама павінен мець поўныя функцыі абароны або меры для вырашэння розных ненармальных сітуацый, якія ўзнікаюць падчас фактычнага выкарыстання, каб абараніць сам інвертар і іншыя кампаненты сістэмы ад пашкоджання. 1) Увядзіце страхавы рахунак ад паніжанага напружання: Калі напружанне на ўваходнай клеме ніжэй за 85% ад намінальнага напружання, інвертар павінен мець абарону і дысплей. 2) Абарона ад перанапружання на ўваходзе: Калі напружанне на ўваходнай клеме перавышае 130% ад намінальнага напружання, інвертар павінен мець абарону і дысплей. 3) Абарона ад перагрузкі па току: Абарона інвертара ад перагрузкі па току павінна быць у стане забяспечыць своечасовае дзеянне, калі нагрузка кароткае замыканне або ток перавышае дапушчальнае значэнне, каб прадухіліць яго пашкоджанне імпульсным токам. Калі працоўны ток перавышае 150% ад намінальнага значэння, інвертар павінен мець магчымасць аўтаматычнай абароны. 4) выхад абароны ад кароткага замыкання Час дзеяння абароны ад кароткага замыкання інвертара не павінен перавышаць 0,5 с. 5) Абарона ад зваротнай палярнасці ўваходу: Калі станоўчы і адмоўны полюсы ўваходнай клемы мяняюцца месцамі, інвертар павінен мець функцыю абароны і дысплей. 6) Абарона ад маланкі: Інвертар павінен мець абарону ад маланкі. 7) Абарона ад перагрэву і г.д. Акрамя таго, для інвертараў без мер стабілізацыі напружання інвертар таксама павінен мець меры абароны ад перанапружання на выхадзе, каб абараніць нагрузку ад пашкоджання перанапружаннем. 8. Стартавыя характарыстыкі Ахарактарызаваць здольнасць інвертара запускацца з нагрузкай і прадукцыйнасць падчас дынамічнай працы. Інвертар павінен забяспечваць надзейны запуск пры намінальнай нагрузцы. 9. Шум Такія кампаненты, як трансфарматары, індуктары фільтраў, электрамагнітныя выключальнікі і вентылятары сілавога электроннага абсталявання, ствараюць шум. Калі інвертар працуе нармальна, яго шум не павінен перавышаць 80 дБ, а шум маленькага інвертара не павінен перавышаць 65 дБ. Навыкі выбару сонечных інвертараў