co je solární invertor?

Jak svět postupuje vpřed ve snaze o udržitelná a čistá energetická řešení, solární energie se stala průkopníkem v závodě o zelenější budoucnost. Solární fotovoltaické (PV) systémy využívající hojné a obnovitelné energie slunce získaly širokou popularitu a připravily půdu pro pozoruhodnou transformaci způsobu výroby elektřiny. V srdci každého solárního FV systému leží klíčová součást, která umožňuje přeměnu slunečního světla na využitelnou energii:solární invertor. Solární invertory fungující jako most mezi solárními panely a elektrickou sítí hrají zásadní roli v efektivním využití solární energie. Pochopení principu jejich fungování a prozkoumání jejich různých typů je klíčem k pochopení fascinující mechaniky za přeměnou sluneční energie. Hahoj dělá ASolarInvertorWork? Solární invertor je elektronické zařízení, které přeměňuje stejnosměrnou (DC) elektřinu vyrobenou solárními panely na střídavou (AC) elektřinu, kterou lze použít k napájení domácích spotřebičů a dodávat ji do elektrické sítě. Princip činnosti solárního invertoru lze rozdělit do tří hlavních fází: konverze, řízení a výstup. Konverze: Solární invertor nejprve přijímá stejnosměrnou elektřinu generovanou solárními panely. Tato stejnosměrná elektřina je typicky ve formě kolísavého napětí, které se mění s intenzitou slunečního záření. Primárním úkolem střídače je přeměnit toto proměnlivé stejnosměrné napětí na stabilní střídavé napětí vhodné pro spotřebu. Proces konverze zahrnuje dvě klíčové komponenty: sadu výkonových elektronických spínačů (obvykle bipolární tranzistory s izolovaným hradlem nebo IGBT) a vysokofrekvenční transformátor. Spínače jsou zodpovědné za rychlé zapínání a vypínání stejnosměrného napětí a vytvářejí vysokofrekvenční pulzní signál. Transformátor poté zvýší napětí na požadovanou úroveň střídavého napětí. Řízení: Řídicí stupeň solárního invertoru zajišťuje, že proces přeměny funguje efektivně a bezpečně. Zahrnuje použití sofistikovaných řídicích algoritmů a senzorů ke sledování a regulaci různých parametrů. Některé důležité ovládací funkce zahrnují: A. Sledování maximálního výkonu (MPPT): Solární panely mají optimální provozní bod nazývaný bod maximálního výkonu (MPP), kde produkují maximální výkon pro danou intenzitu slunečního záření. Algoritmus MPPT nepřetržitě upravuje provozní bod solárních panelů tak, aby maximalizoval výstupní výkon sledováním MPP. b. Regulace napětí a frekvence: Řídicí systém střídače udržuje stabilní střídavé výstupní napětí a frekvenci, typicky podle standardů veřejné rozvodné sítě. To zajišťuje kompatibilitu s jinými elektrickými zařízeními a umožňuje bezproblémovou integraci se sítí. C. Synchronizace sítě: Solární invertory připojené k síti synchronizují fázi a frekvenci střídavého výstupu s rozvodnou sítí. Tato synchronizace umožňuje střídači dodávat přebytečný výkon zpět do sítě nebo odebírat energii ze sítě, když solární výroba nestačí. výstup: V konečné fázi dodává solární invertor přeměněnou střídavou elektřinu do elektrické zátěže nebo do sítě. Výstup lze využít dvěma způsoby: A. On-Grid nebo Grid-Tied systémy: V systémech vázaných na síť dodává solární invertor střídavou elektřinu přímo do veřejné rozvodné sítě. To snižuje závislost na elektrárnách založených na fosilních palivech a umožňuje čisté měření, kdy lze přebytečnou elektřinu vyrobenou během dne připsat a využít během období nízké produkce solární energie. b. Off-grid systémy: V off-grid systémech solární invertor kromě dodávání energie do elektrické zátěže nabíjí baterii. Baterie ukládají přebytečnou sluneční energii, kterou lze využít v době nízké solární produkce nebo v noci, kdy solární panely nevyrábějí elektřinu. Vlastnosti solárních invertorů: Účinnost: Solární invertory jsou navrženy tak, aby pracovaly s vysokou účinností, aby maximalizovaly energetický výnos solárního FV systému. Vyšší účinnost vede k menším ztrátám energie během procesu přeměny, což zajišťuje efektivní využití větší části solární energie. Výkon: Solární invertory jsou k dispozici v různých výkonových třídách, od malých obytných systémů až po rozsáhlé komerční instalace. Výkon střídače by měl být vhodně přizpůsoben kapacitě solárních panelů, aby bylo dosaženo optimálního výkonu. Trvanlivost a spolehlivost: Solární invertory jsou vystaveny různým podmínkám prostředí, včetně teplotních výkyvů, vlhkosti a potenciálních elektrických rázů. Střídače by proto měly být vyrobeny z robustních materiálů a navrženy tak, aby těmto podmínkám vydržely a zajistily tak dlouhodobou spolehlivost. Monitorování a komunikace: Mnoho moderních solárních střídačů je vybaveno monitorovacími systémy, které uživatelům umožňují sledovat výkon jejich solárního FV systému. Některé měniče mohou také komunikovat s externími zařízeními a softwarovými platformami, poskytovat data v reálném čase a umožňují vzdálené monitorování a ovládání. Bezpečnostní funkce: Solární invertory obsahují různé bezpečnostní prvky, které chrání jak systém, tak osoby, které s ním pracují. Mezi tyto funkce patří přepěťová ochrana, nadproudová ochrana, detekce zemního spojení a ochrana proti ostrovnímu spojení, která zabraňuje střídači dodávat energii do sítě při výpadcích proudu. Klasifikace solárních invertorů podle jmenovitého výkonu FV střídače, známé také jako solární střídače, lze rozdělit do různých typů na základě jejich designu, funkčnosti a použití. Pochopení těchto klasifikací může pomoci při výběru nejvhodnějšího střídače pro konkrétní solární FV systém. Níže jsou uvedeny hlavní typy FV střídačů klasifikované podle úrovně výkonu: Invertor podle úrovně výkonu: hlavně rozdělený na distribuovaný střídač (stringový střídač a mikrostřídač), centralizovaný střídač String Inverters: Stringové střídače jsou nejběžněji používaným typem PV střídačů v rezidenčních a komerčních solárních instalacích, jsou navrženy tak, aby zvládly více solárních panelů zapojených do série, které tvoří „řetězec“. FV řetězec (1-5kw) se v současnosti stal nejoblíbenějším střídačem na mezinárodním trhu díky střídačům s maximálním sledováním výkonových špiček na straně DC a paralelním připojením k síti na straně AC. Stejnosměrná elektřina generovaná solárními panely je přiváděna do stringového invertoru, který ji přeměňuje na střídavou elektřinu pro okamžité použití nebo pro export do sítě. Stringové invertory jsou známé svou jednoduchostí, hospodárností a snadnou instalací. Výkon celého řetězce však závisí na panelu s nejnižším výkonem, což může ovlivnit celkovou účinnost systému. Mikro invertory: Mikro invertory jsou malé invertory, které se instalují na každý jednotlivý solární panel ve FV systému. Na rozdíl od řetězcových invertorů přeměňují mikro invertory stejnosměrnou elektřinu na střídavou přímo na úrovni panelu. Tato konstrukce umožňuje každému panelu pracovat nezávisle a optimalizovat tak celkový energetický výstup systému. Mikro invertory nabízejí několik výhod, včetně sledování maximálního bodu výkonu na úrovni panelu (MPPT), vylepšeného výkonu systému ve stínovaných nebo neodpovídajících panelech, zvýšené bezpečnosti díky nižšímu stejnosměrnému napětí a podrobného sledování výkonu jednotlivých panelů. Nicméně vyšší počáteční náklady a potenciální složitost instalace jsou faktory, které je třeba zvážit. Centralizované invertory: Centralizované střídače, známé také jako velké nebo užitkové (>10kW) střídače, se běžně používají ve velkých solárních fotovoltaických instalacích, jako jsou solární farmy nebo komerční solární projekty. Tyto střídače jsou navrženy tak, aby zvládaly vysoké stejnosměrné vstupy z více řetězců nebo polí solárních panelů a převáděly je na střídavý proud pro připojení k síti. Největší výhodou je vysoký výkon a nízká cena systému, ale protože výstupní napětí a proud různých FV řetězců často nejsou přesně sladěny (zejména když jsou FV řetězce částečně zastíněny kvůli oblačnosti, stínu, skvrnám atd.) , použití centralizovaného invertoru povede k nižší účinnosti procesu invertování a nižší elektrické energii v domácnosti. Centralizované invertory mají obvykle vyšší výkonovou kapacitu ve srovnání s jinými typy, v rozmezí od několika kilowattů do několika megawattů. Jsou instalovány v centrálním místě nebo ve střídačové stanici a paralelně je k nim připojeno více řetězců nebo polí solárních panelů. Co dělá solární invertor? Fotovoltaické střídače slouží mnoha funkcím, včetně AC konverze, optimalizace výkonu solárních článků a ochrany systému. Tyto funkce zahrnují automatický provoz a vypínání, řízení sledování maximálního výkonu, ochranu proti ostrovnímu přepětí (pro systémy připojené k síti), automatické nastavení napětí (pro systémy připojené k síti), detekci DC (pro systémy připojené k síti) a detekci DC uzemnění ( pro systémy připojené k síti). Pojďme si krátce prozkoumat funkci automatického provozu a vypínání a funkci řízení sledování maximálního výkonu. 1) Funkce automatického provozu a vypnutí Po ranním východu slunce se intenzita slunečního záření postupně zvyšuje a odpovídajícím způsobem se zvyšuje výkon solárních článků. Po dosažení výstupního výkonu požadovaného měničem se měnič automaticky spustí. Po uvedení do provozu bude střídač neustále sledovat výkon komponent solárního článku, dokud bude výstupní výkon komponent solárního článku větší než výstupní výkon požadovaný střídačem, střídač bude pokračovat v provozu; dokud se západ slunce nezastaví, i když prší Měnič také funguje. Když se výkon modulu solárních článků zmenší a výkon střídače se blíží 0, přejde střídač do pohotovostního stavu. 2) Funkce řízení sledování maximálního výkonu Výkon modulu solárního článku se mění s intenzitou slunečního záření a teplotou samotného modulu solárního článku (teplota čipu). Navíc, protože modul solárních článků má tu charakteristiku, že napětí klesá s rostoucím proudem, existuje optimální pracovní bod, který může získat maximální výkon. Mění se intenzita slunečního záření, samozřejmě se mění i nejlepší pracovní bod. Vzhledem k těmto změnám je pracovní bod modulu solárních článků vždy na bodu maximálního výkonu a systém vždy získává maximální výstupní výkon z modulu solárního článku. Tento druh ovládání je ovládáním sledování maximálního výkonu. Největší funkcí střídače používaného v solárním systému na výrobu energie je funkce sledování bodu maximálního výkonu (MPPT). Hlavní technické ukazatele fotovoltaického střídače 1. Stabilita výstupního napětí Ve fotovoltaickém systému je elektrická energie generovaná solárním článkem nejprve uložena v baterii a poté převedena na střídavý proud 220 V nebo 380 V přes střídač. Baterie je však ovlivněna vlastním nabíjením a vybíjením a její výstupní napětí se pohybuje ve velkém rozsahu. Například jmenovitá 12V baterie má hodnotu napětí, která se může pohybovat mezi 10,8 a 14,4 V (mimo tento rozsah může způsobit poškození baterie). U kvalifikovaného měniče, když se napětí vstupní svorky změní v tomto rozsahu, změna výstupního napětí v ustáleném stavu by neměla překročit Plusmn; 5 % jmenovité hodnoty. Přitom při náhlé změně zátěže by odchylka výstupního napětí neměla překročit ±10 % nad jmenovitou hodnotu. 2. Zkreslení průběhu výstupního napětí U sinusových měničů by mělo být specifikováno maximální povolené zkreslení tvaru vlny (nebo harmonický obsah). Obvykle se vyjadřuje celkovým zkreslením průběhu výstupního napětí a jeho hodnota by neměla přesáhnout 5 % (u jednofázového výstupu je povoleno 10 %). Protože výstupní harmonický proud vyššího řádu invertorem bude generovat dodatečné ztráty, jako jsou vířivé proudy na indukční zátěži, pokud je zkreslení tvaru vlny invertoru příliš velké, způsobí vážné zahřívání komponent zátěže, což nevede k bezpečnost elektrického zařízení a vážně ovlivňuje systém. provozní účinnost. 3. Jmenovitá výstupní frekvence U zátěží včetně motorů, jako jsou pračky, chladničky atd., protože optimální pracovní frekvence motorů je 50 Hz, příliš vysoké nebo příliš nízké frekvence způsobí zahřívání zařízení, čímž se sníží provozní účinnost a životnost systému, takže výstupní frekvence střídače by měla být relativně stabilní hodnota, obvykle napájecí frekvence 50 Hz, a její odchylka by měla být v rozmezí Plusmn;l% za normálních pracovních podmínek. 4. Účiník zátěže Charakterizujte schopnost měniče s indukční zátěží nebo kapacitní zátěží. Účiník zátěže sinusového měniče je 0,7~0,9 a jmenovitá hodnota je 0,9. V případě určitého výkonu zátěže, pokud je účiník střídače nízký, zvýší se kapacita požadovaného střídače. Jednak se zvýší náklady a zároveň se zvýší zdánlivý výkon střídavého obvodu fotovoltaického systému. S rostoucím proudem se ztráta nevyhnutelně zvýší a účinnost systému se také sníží. 5. Účinnost měniče Účinnost invertoru se vztahuje k poměru jeho výstupního výkonu ke vstupnímu výkonu za specifikovaných pracovních podmínek, vyjádřený v procentech. Obecně platí, že jmenovitá účinnost fotovoltaického střídače se vztahuje na čistě odporovou zátěž. Za podmínky 80% účinnosti zátěže. Protože celkové náklady na fotovoltaický systém jsou vysoké, účinnost fotovoltaického střídače by měla být maximalizována, aby se snížily náklady na systém a zlepšila se nákladová výkonnost fotovoltaického systému. V současnosti se jmenovitá účinnost běžných střídačů pohybuje mezi 80 % a 95 % a účinnost střídačů s nízkým výkonem je požadována minimálně 85 %. Ve vlastním procesu návrhu fotovoltaického systému by měl být nejen zvolen vysoce účinný střídač, ale také by měla být použita rozumná konfigurace systému, aby zatížení fotovoltaického systému fungovalo co možná nejvíce blízko bodu nejlepší účinnosti. . 6. Jmenovitý výstupní proud (nebo jmenovitá výstupní kapacita) Udává jmenovitý výstupní proud měniče v rámci specifikovaného rozsahu účiníku zátěže. Některé invertorové produkty uvádějí jmenovitý výstupní výkon a jeho jednotka je vyjádřena ve VA nebo kVA. Jmenovitá kapacita měniče je součinem jmenovitého výstupního napětí a jmenovitého výstupního proudu, když je výstupní účiník 1 (to znamená čistě odporová zátěž). 7. Ochranná opatření Střídač s vynikajícím výkonem by měl mít také kompletní ochranné funkce nebo opatření pro řešení různých abnormálních situací, které nastanou během skutečného používání, aby byl samotný střídač a další součásti systému chráněny před poškozením. 1) Zadejte účet pojištění podpětí: Když je napětí na vstupních svorkách nižší než 85 % jmenovitého napětí, měl by mít měnič ochranu a displej. 2) Vstupní přepěťová ochrana: Když je napětí na vstupních svorkách vyšší než 130 % jmenovitého napětí, měl by mít měnič ochranu a displej. 3) Nadproudová ochrana: Nadproudová ochrana střídače by měla být schopna zajistit včasnou akci při zkratu zátěže nebo překročení proudu nad povolenou hodnotu, aby nedošlo k jejímu poškození nárazovým proudem. Když pracovní proud překročí 150 % jmenovité hodnoty, měl by být měnič schopen automaticky chránit. 4) ochrana proti zkratu na výstupu Doba působení ochrany proti zkratu střídače by neměla překročit 0,5s. 5) Ochrana proti přepólování vstupu: Když jsou kladné a záporné póly vstupní svorky zaměněny, měl by mít měnič ochrannou funkci a displej. 6) Ochrana před bleskem: Střídač by měl mít ochranu před bleskem. 7) Ochrana proti přehřátí atd. Kromě toho u střídačů bez opatření pro stabilizaci napětí by střídač měl mít také opatření na ochranu proti přepětí na výstupu, aby byla zátěž chráněna před poškozením přepětím. 8. Startovací charakteristiky Charakterizovat schopnost měniče startovat se zátěží a výkon při dynamickém provozu. Měnič by měl zajistit spolehlivé spuštění při jmenovité zátěži. 9. Hluk Součásti, jako jsou transformátory, tlumivky filtrů, elektromagnetické spínače a ventilátory ve výkonových elektronických zařízeních, budou generovat hluk. Když měnič běží normálně, jeho hluk by neměl překročit 80 dB a hluk malého měniče by neměl přesáhnout 65 dB. Dovednosti výběru solárních invertorů