A mesura que el món avança en la seva recerca de solucions energètiques sostenibles i netes, l'energia solar ha emergit com a líder en la carrera cap a un futur més verd. Aprofitant l'abundant i renovable energia del sol, els sistemes solars fotovoltaics (PV) han guanyat una popularitat generalitzada, obrir el camí per a una transformació notable en la manera de generar electricitat. 
Al cor de cada sistema solar fotovoltaic hi ha un component crucial que permet la conversió de la llum solar en energia utilitzable: elinversor solar. Actuant com a pont entre els panells solars i la xarxa elèctrica, els inversors solars tenen un paper vital en l'ús eficient de l'energia solar. Comprendre el seu principi de funcionament i explorar els seus diferents tipus és clau per comprendre la fascinant mecànica darrere de la conversió d'energia solar. Hoi ASolarIinverterWork? Un inversor solar és un dispositiu electrònic que converteix l'electricitat de corrent continu (CC) produïda pels panells solars en electricitat de corrent altern (CA) que es pot utilitzar per alimentar electrodomèstics i alimentar-se a la xarxa elèctrica. El principi de funcionament d'un inversor solar es pot dividir en tres etapes principals: conversió, control i sortida. Conversió: L'inversor solar rep primer l'electricitat de corrent continu generada pels panells solars. Aquesta electricitat de corrent continu té normalment la forma d'una tensió fluctuant que varia amb la intensitat de la llum solar. La tasca principal de l'inversor és convertir aquesta tensió de CC variable en una tensió de CA estable i adequada per al consum. El procés de conversió inclou dos components clau: un conjunt d'interruptors electrònics de potència (normalment transistors bipolars de porta aïllada o IGBT) i un transformador d'alta freqüència. Els interruptors són els responsables d'encendre i apagar ràpidament la tensió de CC, creant un senyal de pols d'alta freqüència. Aleshores, el transformador augmenta la tensió fins al nivell de tensió de CA desitjat. Control: L'etapa de control d'un inversor solar garanteix que el procés de conversió funcioni de manera eficient i segura. Implica l'ús d'algorismes i sensors de control sofisticats per controlar i regular diversos paràmetres. Algunes funcions de control importants inclouen: a. Seguiment del punt de potència màxima (MPPT): els panells solars tenen un punt de funcionament òptim anomenat punt de potència màxima (MPP), on produeixen la màxima potència per a una intensitat de llum solar determinada. L'algoritme MPPT ajusta contínuament el punt de funcionament dels panells solars per maximitzar la producció d'energia mitjançant el seguiment del MPP. b. Regulació de tensió i freqüència: el sistema de control de l'inversor manté una tensió i freqüència de sortida de CA estables, normalment seguint els estàndards de la xarxa elèctrica. Això garanteix la compatibilitat amb altres dispositius elèctrics i permet una integració perfecta amb la xarxa. c. Sincronització de la xarxa: els inversors solars connectats a la xarxa sincronitzen la fase i la freqüència de la sortida de CA amb la xarxa pública. Aquesta sincronització permet a l'inversor tornar a alimentar l'excés d'energia a la xarxa o extreure energia de la xarxa quan la producció solar és insuficient. Sortida: En l'etapa final, l'inversor solar lliura l'electricitat CA convertida a les càrregues elèctriques o a la xarxa. La sortida es pot utilitzar de dues maneres: a. Sistemes connectats a la xarxa o a la xarxa: en els sistemes connectats a la xarxa, l'inversor solar alimenta l'electricitat de CA directament a la xarxa pública. Això redueix la dependència de les centrals elèctriques basades en combustibles fòssils i permet la mesura neta, on l'excés d'electricitat generada durant el dia es pot acreditar i utilitzar durant els períodes de baixa producció solar. b. Sistemes fora de xarxa: en sistemes fora de xarxa, l'inversor solar carrega un banc de bateries a més de subministrar energia a les càrregues elèctriques. Les bateries emmagatzemen l'excés d'energia solar, que es pot utilitzar en èpoques de baixa producció solar o a la nit quan els panells solars no generen electricitat. Característiques dels inversors solars: Eficiència: Els inversors solars estan dissenyats per funcionar amb una alta eficiència per maximitzar el rendiment energètic del sistema solar fotovoltaic. Una major eficiència té com a resultat una menor pèrdua d'energia durant el procés de conversió, assegurant que una proporció més gran de l'energia solar s'utilitza eficaçment. Potència de sortida: Els inversors solars estan disponibles en diverses potències, que van des de petits sistemes residencials fins a instal·lacions comercials a gran escala. La potència de sortida d'un inversor s'ha d'ajustar adequadament a la capacitat dels panells solars per aconseguir un rendiment òptim. Durabilitat i fiabilitat: Els inversors solars estan exposats a diferents condicions ambientals, com ara fluctuacions de temperatura, humitat i possibles sobretensions elèctriques. Per tant, els inversors s'han de construir amb materials robusts i dissenyats per suportar aquestes condicions, garantint la fiabilitat a llarg termini. Seguiment i comunicació: Molts inversors solars moderns estan equipats amb sistemes de monitorització que permeten als usuaris fer un seguiment del rendiment del seu sistema solar fotovoltaic. Alguns inversors també es poden comunicar amb dispositius externs i plataformes de programari, proporcionant dades en temps real i permetent la supervisió i el control remots. Característiques de seguretat: Els inversors solars incorporen diverses característiques de seguretat per protegir tant el sistema com les persones que hi treballen. Aquestes característiques inclouen protecció contra sobretensió, protecció contra sobreintensitat, detecció de fallades a terra i protecció anti-illa, que impedeix que l'inversor introdueixi energia a la xarxa durant els talls d'energia. Classificació de l'inversor solar per potència Els inversors fotovoltaics, també coneguts com a inversors solars, es poden classificar en diferents tipus segons el seu disseny, funcionalitat i aplicació. Entendre aquestes classificacions pot ajudar a seleccionar l'inversor més adequat per a un sistema solar fotovoltaic específic. Els següents són els principals tipus d'inversors fotovoltaics classificats per nivell de potència: Inversor segons el nivell de potència: dividit principalment en inversor distribuït (inversor de cadena i micro inversor), inversor centralitzat Inverteix la cadenaers: Els inversors de cadena són el tipus d'inversor fotovoltaic més utilitzat en instal·lacions solars residencials i comercials, estan dissenyats per manejar múltiples panells solars connectats en sèrie, formant una "cadena". La cadena fotovoltaica (1-5kw) s'ha convertit en l'inversor més popular al mercat internacional avui dia a través d'un inversor amb seguiment màxim de potència al costat de CC i connexió a la xarxa paral·lela al costat de CA. L'electricitat de corrent continu generada per les plaques solars s'alimenta a l'inversor de cadena, que la converteix en electricitat de corrent alterna per al seu ús immediat o per a l'exportació a la xarxa. Els inversors de cadena són coneguts per la seva senzillesa, rendibilitat i facilitat d'instal·lació. Tanmateix, el rendiment de tota la cadena depèn del panell de rendiment més baix, cosa que pot afectar l'eficiència global del sistema. Micro inversors: Els micro inversors són petits inversors que s'instal·len a cada panell solar individual d'un sistema fotovoltaic. A diferència dels inversors de corda, els microinversors converteixen l'electricitat de CC en CA just al nivell del panell. Aquest disseny permet que cada panell funcioni de manera independent, optimitzant la producció d'energia global del sistema. Els microinversors ofereixen diversos avantatges, com ara el seguiment del punt de màxima potència (MPPT) a nivell de panell, un millor rendiment del sistema en panells ombrejats o no coincidents, una major seguretat a causa de les tensions de CC més baixes i un seguiment detallat del rendiment del panell individual. Tanmateix, el cost inicial més elevat i la complexitat potencial de la instal·lació són factors a tenir en compte. Inversors centralitzats: Els inversors centralitzats, també coneguts com a inversors a gran escala o d'utilitat (>10kW), s'utilitzen habitualment en instal·lacions solars fotovoltaiques a gran escala, com ara granges solars o projectes solars comercials. Aquests inversors estan dissenyats per gestionar entrades d'alta potència de CC de múltiples cadenes o matrius de panells solars i convertir-les en energia de CA per a la connexió a la xarxa. La característica més important és l'alta potència i el baix cost del sistema, però com que la tensió i el corrent de sortida de diferents cadenes fotovoltaiques sovint no coincideixen exactament (especialment quan les cadenes fotovoltaiques estan parcialment ombrejades a causa de la nuvolositat, l'ombra, les taques, etc.) , l'ús d'un inversor centralitzat comportarà una menor eficiència del procés d'inversió i una menor energia elèctrica domèstica. Els inversors centralitzats solen tenir una capacitat de potència més gran en comparació amb altres tipus, que van des de diversos quilowatts fins a diversos megawatts. S'instal·len en una ubicació central o en una estació inversora, i s'hi connecten múltiples cadenes o matrius de panells solars en paral·lel. Què fa un inversor solar? Els inversors fotovoltaics compleixen múltiples funcions, inclosa la conversió de CA, l'optimització del rendiment de les cèl·lules solars i la protecció del sistema. Aquestes funcions inclouen l'operació i l'aturada automàtica, el control de seguiment de la potència màxima, l'anti-illa (per a sistemes connectats a la xarxa), l'ajust automàtic de la tensió (per a sistemes connectats a la xarxa), la detecció de CC (per a sistemes connectats a la xarxa) i la detecció de terra de CC ( per a sistemes connectats a la xarxa). Explorem breument la funció de funcionament i apagat automàtic i la funció de control de seguiment de la potència màxima. 1) Funció automàtica d'operació i apagat Després de la sortida del sol al matí, la intensitat de la radiació solar augmenta gradualment i la producció de cèl·lules solars augmenta en conseqüència. Quan s'arriba a la potència de sortida requerida per l'inversor, l'inversor comença a funcionar automàticament. Després d'entrar a l'operació, l'inversor supervisarà la sortida dels components de la cèl·lula solar tot el temps, sempre que la potència de sortida dels components de la cèl·lula solar sigui superior a la potència de sortida requerida per l'inversor, l'inversor continuarà funcionant; fins que s'atura la posta de sol, encara que plogui L'inversor també funciona. Quan la sortida del mòdul de cèl·lules solars es fa més petita i la sortida de l'inversor és propera a 0, l'inversor formarà un estat d'espera. 2) Funció de control de seguiment de la potència màxima La sortida del mòdul de cèl·lules solars varia amb la intensitat de la radiació solar i la temperatura del mateix mòdul de cèl·lules solars (temperatura del xip). A més, com que el mòdul de cèl·lules solars té la característica que la tensió disminueix amb l'augment del corrent, per tant hi ha un punt de funcionament òptim que pot obtenir la màxima potència. La intensitat de la radiació solar està canviant, òbviament també està canviant el millor punt de treball. En relació a aquests canvis, el punt de funcionament del mòdul de cèl·lules solars sempre es troba al punt de màxima potència i el sistema sempre obté la màxima potència de sortida del mòdul de cèl·lules solars. Aquest tipus de control és el control de seguiment de màxima potència. La característica més important de l'inversor utilitzat en el sistema de generació d'energia solar és la funció de seguiment del punt de màxima potència (MPPT). Els principals indicadors tècnics de l'inversor fotovoltaic 1. Estabilitat de la tensió de sortida En el sistema fotovoltaic, l'energia elèctrica generada per la cèl·lula solar s'emmagatzema primer per la bateria, i després es converteix en corrent altern de 220V o 380V a través de l'inversor. Tanmateix, la bateria es veu afectada per la seva pròpia càrrega i descàrrega, i la seva tensió de sortida varia en un gran rang. Per exemple, la bateria nominal de 12 V té un valor de tensió que pot variar entre 10,8 i 14,4 V (més enllà d'aquest rang pot causar danys a la bateria). Per a un inversor qualificat, quan la tensió del terminal d'entrada canvia dins d'aquest rang, la variació de la seva tensió de sortida en estat estacionari no hauria de superar Plusmn; 5% del valor nominal. Al mateix temps, quan la càrrega canvia sobtadament, la seva desviació de la tensió de sortida no hauria de superar el ±10% sobre el valor nominal. 2. Distorsió de la forma d'ona de la tensió de sortida Per als inversors d'ona sinusoïdal, s'ha d'especificar la distorsió de la forma d'ona màxima permesa (o contingut harmònic). Normalment s'expressa per la distorsió total de la forma d'ona de la tensió de sortida i el seu valor no ha de superar el 5% (es permet un 10% per a la sortida monofàsica). Atès que la sortida de corrent harmònic d'alt ordre de l'inversor generarà pèrdues addicionals, com ara corrents de Foucault a la càrrega inductiva, si la distorsió de la forma d'ona de l'inversor és massa gran, provocarà un escalfament greu dels components de la càrrega, que no és propici per a la seguretat dels equips elèctrics i afecta greument el sistema. eficiència operativa. 3. Freqüència nominal de sortida Per a càrregues que inclouen motors, com ara rentadores, neveres, etc., atès que el punt de funcionament de freqüència òptim dels motors és de 50 Hz, freqüències massa altes o massa baixes faran que l'equip s'escalfi, reduint l'eficiència operativa i la vida útil del sistema. de manera que la freqüència de sortida de l'inversor hauria de ser un valor relativament estable, normalment una freqüència de potència de 50 Hz, i la seva desviació hauria d'estar dins de Plusmn; l% en condicions de treball normals. 4. Factor de potència de càrrega Caracteritzar la capacitat de l'inversor amb càrrega inductiva o capacitat capacitiva. El factor de potència de càrrega de l'inversor d'ona sinusoïdal és de 0,7 ~ 0,9 i el valor nominal és de 0,9. En el cas d'una determinada potència de càrrega, si el factor de potència de l'inversor és baix, la capacitat de l'inversor requerit augmentarà. D'una banda, augmentarà el cost i, al mateix temps, augmentarà la potència aparent del circuit de CA del sistema fotovoltaic. A mesura que augmenta el corrent, la pèrdua augmentarà inevitablement i l'eficiència del sistema també disminuirà. 5. Eficiència del inversor L'eficiència de l'inversor es refereix a la relació entre la potència de sortida i la potència d'entrada en condicions de treball especificades, expressada en percentatge. En general, l'eficiència nominal d'un inversor fotovoltaic es refereix a una càrrega de resistència pura. Sota la condició d'eficiència de càrrega del 80%. Com que el cost global del sistema fotovoltaic és elevat, l'eficiència de l'inversor fotovoltaic s'ha de maximitzar per reduir el cost del sistema i millorar el rendiment del sistema fotovoltaic. En l'actualitat, l'eficiència nominal dels inversors de corrent principal està entre el 80% i el 95%, i l'eficiència dels inversors de baixa potència no ha de ser inferior al 85%. En el procés de disseny real d'un sistema fotovoltaic, no només s'ha de seleccionar un inversor d'alta eficiència, sinó que també s'ha d'utilitzar una configuració raonable del sistema per fer que la càrrega del sistema fotovoltaic funcioni a prop del millor punt d'eficiència tant com sigui possible. . 6. Corrent de sortida nominal (o capacitat de sortida nominal) Indica el corrent nominal de sortida de l'inversor dins del rang de factor de potència de càrrega especificat. Alguns productes inversors donen la capacitat de sortida nominal i la seva unitat s'expressa en VA o kVA. La capacitat nominal de l'inversor és el producte de la tensió de sortida nominal i el corrent de sortida nominal quan el factor de potència de sortida és 1 (és a dir, càrrega purament resistiva). 7. Mesures de protecció Un inversor amb un rendiment excel·lent també hauria de tenir funcions o mesures de protecció completes per fer front a diverses situacions anormals que es produeixen durant l'ús real, per tal de protegir el propi inversor i altres components del sistema de danys. 1) Introduïu el compte d'assegurança de baixa tensió: Quan la tensió del terminal d'entrada és inferior al 85% de la tensió nominal, l'inversor ha de tenir protecció i pantalla. 2) Protector de sobretensió d'entrada: Quan la tensió del terminal d'entrada és superior al 130% de la tensió nominal, l'inversor ha de tenir protecció i pantalla. 3) Protecció contra sobreintensitat: La protecció contra sobreintensitat de l'inversor ha de ser capaç d'assegurar una acció oportuna quan la càrrega es fa curtcircuit o el corrent supera el valor permès, per evitar que sigui danyat per la sobrecàrrega. Quan el corrent de treball supera el 150% del valor nominal, l'inversor hauria de poder protegir automàticament. 4) protecció contra curtcircuits de sortida El temps d'acció de protecció contra curtcircuits de l'inversor no ha de superar els 0,5 s. 5) Protecció de polaritat inversa d'entrada: Quan els pols positius i negatius del terminal d'entrada s'inverteixen, l'inversor hauria de tenir una funció de protecció i una pantalla. 6) Protecció contra llamps: L'inversor ha de tenir protecció contra llamps. 7) Protecció de sobretemperatura, etc. A més, per als inversors sense mesures d'estabilització de tensió, l'inversor també hauria de tenir mesures de protecció contra sobretensió de sortida per protegir la càrrega dels danys per sobretensió. 8. Característiques de partida Caracteritzar la capacitat de l'inversor d'arrencar amb càrrega i el rendiment durant el funcionament dinàmic. L'inversor ha de garantir un arrencada fiable sota la càrrega nominal. 9. Soroll Components com transformadors, inductors de filtre, interruptors electromagnètics i ventiladors en equips electrònics de potència generaran soroll. Quan l'inversor funciona amb normalitat, el seu soroll no ha de superar els 80 dB i el soroll d'un inversor petit no ha de superar els 65 dB. Habilitats de selecció d'inversors solars
Hora de publicació: maig-08-2024