какво е соларен инвертор?

Докато светът върви напред в стремежа си към решения за устойчива и чиста енергия, слънчевата енергия се очертава като лидер в надпреварата към по-зелено бъдеще. Използвайки изобилната и възобновяема енергия на слънцето, слънчевите фотоволтаични (PV) системи придобиха широка популярност, проправяйки пътя за забележителна трансформация в начина, по който генерираме електричество. В сърцето на всяка слънчева фотоволтаична система лежи решаващ компонент, който позволява преобразуването на слънчевата светлина в използваема енергия:соларен инвертор. Действайки като мост между слънчевите панели и електрическата мрежа, слънчевите инвертори играят жизненоважна роля за ефективното използване на слънчевата енергия. Разбирането на техния принцип на работа и изследването на различните им видове е от ключово значение за разбирането на очарователната механика зад преобразуването на слънчевата енергия. Hой Дали АSоларInverterWорк? Слънчевият инвертор е електронно устройство, което преобразува електричеството от постоянен ток (DC), произведено от слънчеви панели, в електричество от променлив ток (AC), което може да се използва за захранване на домакински уреди и да се подава в електрическата мрежа. Принципът на работа на слънчевия инвертор може да бъде разделен на три основни етапа: преобразуване, управление и изход. Преобразуване: Слънчевият инвертор първо получава постояннотоковото електричество, генерирано от слънчевите панели. Това постояннотоково електричество обикновено е под формата на променливо напрежение, което варира в зависимост от интензитета на слънчевата светлина. Основната задача на инвертора е да преобразува това променливо постоянно напрежение в стабилно променливо напрежение, подходящо за консумация. Процесът на преобразуване включва два ключови компонента: набор от силови електронни ключове (обикновено биполярни транзистори с изолиран затвор или IGBT) и високочестотен трансформатор. Превключвателите са отговорни за бързото включване и изключване на постояннотоковото напрежение, създавайки високочестотен импулсен сигнал. След това трансформаторът повишава напрежението до желаното ниво на AC напрежение. Контрол: Етапът на управление на соларен инвертор гарантира, че процесът на преобразуване работи ефективно и безопасно. Това включва използването на сложни контролни алгоритми и сензори за наблюдение и регулиране на различни параметри. Някои важни контролни функции включват: а. Проследяване на точката на максимална мощност (MPPT): Слънчевите панели имат оптимална работна точка, наречена точка на максимална мощност (MPP), където те произвеждат максимална мощност за даден интензитет на слънчевата светлина. Алгоритъмът MPPT непрекъснато настройва работната точка на слънчевите панели, за да увеличи максимално изходната мощност чрез проследяване на MPP. b. Регулиране на напрежението и честотата: Системата за управление на инвертора поддържа стабилно AC изходно напрежение и честота, обикновено следвайки стандартите на електрическата мрежа. Това гарантира съвместимост с други електрически устройства и позволява безпроблемна интеграция с мрежата. c. Синхронизация на мрежата: Свързаните към мрежата соларни инвертори синхронизират фазата и честотата на AC изхода с електрическата мрежа. Тази синхронизация позволява на инвертора да подава излишната мощност обратно в мрежата или да изтегля енергия от мрежата, когато слънчевото производство е недостатъчно. Изход: В последния етап слънчевият инвертор доставя преобразуваното AC електричество към електрическите товари или мрежата. Резултатът може да се използва по два начина: а. Системи, свързани с мрежата или свързани с мрежата: В системите, свързани с мрежата, слънчевият инвертор захранва променливотоковото електричество директно в електрическата мрежа. Това намалява зависимостта от електроцентрали, базирани на изкопаеми горива, и позволява нетно измерване, при което излишната електроенергия, генерирана през деня, може да бъде кредитирана и използвана по време на периоди на ниско производство на слънчева енергия. b. Системи извън мрежата: В системите извън мрежата слънчевият инвертор зарежда батерия в допълнение към захранването на електрическите товари. Батериите съхраняват излишната слънчева енергия, която може да се използва по време на ниско слънчево производство или през нощта, когато слънчевите панели не генерират електричество. Характеристики на соларните инвертори: Ефективност: Слънчевите инвертори са проектирани да работят с висока ефективност, за да увеличат максимално енергийния добив на слънчевата фотоволтаична система. По-високата ефективност води до по-малка загуба на енергия по време на процеса на преобразуване, което гарантира, че по-голяма част от слънчевата енергия се използва ефективно. Изходна мощност: Слънчевите инвертори се предлагат в различни мощности, вариращи от малки жилищни системи до големи търговски инсталации. Изходната мощност на инвертора трябва да бъде подходящо съобразена с капацитета на слънчевите панели, за да се постигне оптимална производителност. Издръжливост и надеждност: Слънчевите инвертори са изложени на различни условия на околната среда, включително температурни колебания, влажност и потенциални електрически удари. Следователно инверторите трябва да бъдат изградени от здрави материали и проектирани да издържат на тези условия, гарантирайки дългосрочна надеждност. Мониторинг и комуникация: Много съвременни слънчеви инвертори са оборудвани със системи за мониторинг, които позволяват на потребителите да проследяват работата на своята слънчева PV система. Някои инвертори могат също да комуникират с външни устройства и софтуерни платформи, като предоставят данни в реално време и позволяват дистанционно наблюдение и контрол. Функции за безопасност: Слънчевите инвертори включват различни функции за безопасност, за да предпазят както системата, така и хората, работещи с нея. Тези функции включват защита от пренапрежение, защита от свръхток, откриване на повреда в земята и защита срещу острови, която не позволява на инвертора да захранва мрежата по време на прекъсване на захранването. Класификация на соларния инвертор по номинална мощност PV инверторите, известни също като слънчеви инвертори, могат да бъдат класифицирани в различни типове въз основа на техния дизайн, функционалност и приложение. Разбирането на тези класификации може да помогне при избора на най-подходящия инвертор за конкретна соларна фотоволтаична система. Следните са основните типове PV инвертори, класифицирани по ниво на мощност: Инвертор според нивото на мощност: разделен главно на разпределен инвертор (струнов инвертор и микро инвертор), централизиран инвертор Обръщане на низers: Стринговите инвертори са най-често използваният тип PV инвертори в жилищни и търговски слънчеви инсталации, те са проектирани да работят с множество слънчеви панели, свързани последователно, образувайки „низ“. Фотоволтаичният низ (1-5kw) се превърна в най-популярния инвертор на международния пазар в днешно време чрез инвертор с проследяване на пик на максимална мощност от страна на DC и паралелна връзка към мрежата от страна на AC. DC електричеството, генерирано от слънчевите панели, се подава към стринговия инвертор, който го преобразува в AC електричество за незабавна употреба или за износ към мрежата. Стринговите инвертори са известни със своята простота, рентабилност и лесен монтаж. Въпреки това, производителността на целия низ зависи от панела с най-ниска производителност, което може да повлияе на цялостната ефективност на системата. Микро инвертори: Микро инверторите са малки инвертори, които се монтират на всеки отделен слънчев панел в фотоволтаична система. За разлика от стринговите инвертори, микроинверторите преобразуват постояннотоковото електричество в променливотоково на ниво панел. Този дизайн позволява на всеки панел да работи независимо, като оптимизира цялостната енергийна мощност на системата. Микроинверторите предлагат няколко предимства, включително проследяване на точката на максимална мощност на ниво панел (MPPT), подобрена производителност на системата в засенчени или несъответстващи панели, повишена безопасност поради по-ниски DC напрежения и подробно наблюдение на производителността на отделните панели. Въпреки това, по-високите първоначални разходи и потенциалната сложност на инсталацията са фактори, които трябва да се имат предвид. Централизирани инвертори: Централизираните инвертори, известни също като големи или инвертори с мащаб (>10kW), обикновено се използват в широкомащабни слънчеви фотоволтаични инсталации, като слънчеви ферми или търговски соларни проекти. Тези инвертори са проектирани да се справят с подаване на висок постоянен ток от множество низове или масиви от слънчеви панели и да ги преобразуват в променливотоково захранване за свързване към мрежата. Най-голямата характеристика е високата мощност и ниската цена на системата, но тъй като изходното напрежение и ток на различните фотоволтаични струни често не съвпадат точно (особено когато фотоволтаичните струни са частично засенчени поради облачност, сянка, петна и т.н.) , използването на централизиран инвертор ще доведе до по-ниска ефективност на инвертиращия процес и по-ниска електрическа енергия в домакинството. Централизираните инвертори обикновено имат по-висок мощностен капацитет в сравнение с други видове, вариращ от няколко киловата до няколко мегавата. Те са инсталирани на централно място или в инверторна станция и към тях са свързани паралелно множество низове или масиви от слънчеви панели. Какво прави слънчевият инвертор? Фотоволтаичните инвертори изпълняват множество функции, включително AC преобразуване, оптимизиране на производителността на слънчевите клетки и защита на системата. Тези функции включват автоматична работа и изключване, контрол на проследяването на максималната мощност, анти-изолиране (за системи, свързани с мрежата), автоматично регулиране на напрежението (за системи, свързани с мрежата), откриване на постоянен ток (за системи, свързани с мрежата) и откриване на постоянен ток (за системи, свързани с мрежата) за системи, свързани към мрежата). Нека разгледаме накратко функцията за автоматична работа и изключване и контролната функция за проследяване на максимална мощност. 1) Автоматична работа и функция за изключване След изгрев сутрин, интензитетът на слънчевата радиация се увеличава постепенно и мощността на слънчевите клетки се увеличава съответно. Когато изходната мощност, изисквана от инвертора, бъде достигната, инверторът започва да работи автоматично. След като влезе в режим на работа, инверторът ще следи изхода на компонентите на слънчевата клетка през цялото време, докато изходната мощност на компонентите на слънчевата клетка е по-голяма от изходната мощност, изисквана от инвертора, инверторът ще продължи да работи; докато спре да залезе дори и да е дъждовно Инвертора също работи. Когато изходът на модула на слънчевата клетка стане по-малък и изходът на инвертора е близо до 0, инверторът ще формира състояние на готовност. 2) Контролна функция за проследяване на максимална мощност Изходът на модула на слънчевата клетка варира в зависимост от интензитета на слънчевата радиация и температурата на самия модул на слънчевата клетка (температура на чипа). Освен това, тъй като модулът на слънчевата клетка има характеристиката, че напрежението намалява с увеличаването на тока, така че има оптимална работна точка, която може да получи максимална мощност. Интензитетът на слънчевата радиация се променя, очевидно най-добрата работна точка също се променя. По отношение на тези промени, работната точка на модула на слънчевата клетка винаги е в точката на максимална мощност и системата винаги получава максимална изходна мощност от модула на слънчевата клетка. Този вид контрол е контролът за проследяване на максимална мощност. Най-голямата характеристика на инвертора, използван в системата за производство на слънчева енергия, е функцията за проследяване на максимална мощност (MPPT). Основните технически показатели на фотоволтаичния инвертор 1. Стабилност на изходното напрежение Във фотоволтаичната система електрическата енергия, генерирана от слънчевата клетка, първо се съхранява от батерията и след това се преобразува в 220V или 380V променлив ток чрез инвертора. Батерията обаче се влияе от собствения си заряд и разряд и изходното й напрежение варира в широк диапазон. Например, номиналната 12V батерия има стойност на напрежението, която може да варира между 10,8 и 14,4V (извън този диапазон може да причини повреда на батерията). За квалифициран инвертор, когато напрежението на входния терминал се промени в този диапазон, изменението на изходното му напрежение в стационарно състояние не трябва да надвишава Plusmn; 5% от номиналната стойност. В същото време, когато товарът се промени внезапно, отклонението на изходното му напрежение не трябва да надвишава ±10% над номиналната стойност. 2. Изкривяване на вълновата форма на изходното напрежение За инвертори със синусоида трябва да се посочи максимално допустимото изкривяване на формата на вълната (или хармонично съдържание). Обикновено се изразява чрез общото изкривяване на формата на вълната на изходното напрежение и стойността му не трябва да надвишава 5% (10% са разрешени за монофазен изход). Тъй като изходният хармоничен ток от висок ред от инвертора ще генерира допълнителни загуби като вихрови токове върху индуктивния товар, ако изкривяването на формата на вълната на инвертора е твърде голямо, това ще причини сериозно нагряване на компонентите на товара, което не е благоприятно за безопасността на електрическото оборудване и сериозно засяга системата. оперативна ефективност. 3. Номинална изходна честота За товари, включително двигатели, като перални машини, хладилници и т.н., тъй като оптималната честотна работна точка на двигателите е 50Hz, твърде високите или твърде ниските честоти ще доведат до нагряване на оборудването, намалявайки ефективността на работа и експлоатационния живот на системата, така че изходната честота на инвертора трябва да бъде относително стабилна стойност, обикновено честота на захранване 50Hz, и нейното отклонение трябва да бъде в рамките на Plusmn;l% при нормални работни условия. 4. Фактор на мощността на товара Характеризирайте способността на инвертора с индуктивен товар или капацитивен товар. Коефициентът на мощност на натоварване на инвертора със синусоида е 0,7~0,9, а номиналната стойност е 0,9. В случай на определена мощност на натоварване, ако факторът на мощността на инвертора е нисък, капацитетът на необходимия инвертор ще се увеличи. От една страна, цената ще се увеличи и в същото време привидната мощност на AC веригата на фотоволтаичната система ще се увеличи. С увеличаването на тока загубата неизбежно ще се увеличи и ефективността на системата също ще намалее. 5. Ефективност на инвертора Ефективността на инвертора се отнася до съотношението на неговата изходна мощност към входната мощност при определени работни условия, изразено като процент. Като цяло номиналната ефективност на фотоволтаичния инвертор се отнася за чисто съпротивително натоварване. При условие на 80% ефективност на натоварването. Тъй като общата цена на фотоволтаичната система е висока, ефективността на фотоволтаичния инвертор трябва да бъде максимално увеличена, за да се намалят разходите на системата и да се подобри ефективността на разходите на фотоволтаичната система. Понастоящем номиналната ефективност на масовите инвертори е между 80% и 95%, а ефективността на инверторите с ниска мощност се изисква да бъде не по-малка от 85%. В действителния процес на проектиране на фотоволтаична система не само трябва да се избере високоефективен инвертор, но също така трябва да се използва разумна конфигурация на системата, за да накара натоварването на фотоволтаичната система да работи близо до точката на най-добра ефективност, доколкото е възможно . 6. Номинален изходен ток (или номинален изходен капацитет) Показва номиналния изходен ток на инвертора в рамките на определения диапазон на фактора на мощността на натоварване. Някои инверторни продукти дават номиналния изходен капацитет и неговата единица се изразява във VA или kVA. Номиналният капацитет на инвертора е произведението на номиналното изходно напрежение и номиналния изходен ток, когато факторът на изходната мощност е 1 (т.е. чисто резистивен товар). 7. Мерки за защита Един инвертор с отлична производителност трябва също така да има пълни защитни функции или мерки за справяне с различни необичайни ситуации, които възникват по време на реална употреба, така че да предпази самия инвертор и други компоненти на системата от повреда. 1) Въведете застрахователната сметка за ниско напрежение: Когато напрежението на входния терминал е по-ниско от 85% от номиналното напрежение, инверторът трябва да има защита и дисплей. 2) Защита от пренапрежение на входа: Когато напрежението на входния терминал е по-високо от 130% от номиналното напрежение, инверторът трябва да има защита и дисплей. 3) Защита от свръхток: Защитата от свръхток на инвертора трябва да може да осигури своевременно действие, когато товарът е късо съединение или токът надвиши допустимата стойност, така че да се предотврати повредата му от ударния ток. Когато работният ток надвишава 150% от номиналната стойност, инверторът трябва да може да защитава автоматично. 4) защита на изхода от късо съединение Времето на действие на защитата от късо съединение на инвертора не трябва да надвишава 0,5s. 5) Защита срещу обратна полярност на входа: Когато положителните и отрицателните полюси на входната клема са обърнати, инверторът трябва да има защитна функция и дисплей. 6) Мълниезащита: Инверторът трябва да има мълниезащита. 7) Защита от прегряване и др. В допълнение, за инвертори без мерки за стабилизиране на напрежението, инверторът трябва също да има мерки за защита от пренапрежение на изхода, за да предпази товара от повреда от пренапрежение. 8. Пускови характеристики Да характеризира способността на инвертора да стартира с натоварване и производителността по време на динамична работа. Инверторът трябва да осигурява надеждно стартиране при номинално натоварване. 9. Шум Компоненти като трансформатори, филтърни индуктори, електромагнитни превключватели и вентилатори в силово електронно оборудване ще генерират шум. Когато инверторът работи нормално, неговият шум не трябва да надвишава 80dB, а шумът на малък инвертор не трябва да надвишава 65dB. Умения за избор на слънчеви инвертори