que é un inversor solar?

Mentres o mundo avanza na súa procura de solucións enerxéticas sostibles e limpas, a enerxía solar emerxeu como líder na carreira cara a un futuro máis verde. Aproveitando a abundante e renovable enerxía do sol, os sistemas solares fotovoltaicos (PV) gañaron unha ampla popularidade, abrindo o camiño para unha transformación notable na forma en que xeramos electricidade. No corazón de cada sistema solar fotovoltaico atópase un compoñente crucial que permite a conversión da luz solar en enerxía utilizable: oinversor solar. Actuando como ponte entre os paneis solares e a rede eléctrica, os inversores solares xogan un papel vital na utilización eficiente da enerxía solar. Comprender o seu principio de funcionamento e explorar os seus distintos tipos é clave para comprender a fascinante mecánica detrás da conversión da enerxía solar. Hoe fai ASolarIinverterWork? Un inversor solar é un dispositivo electrónico que converte a electricidade de corrente continua (CC) producida polos paneis solares en electricidade de corrente alterna (CA) que se pode utilizar para alimentar electrodomésticos e alimentarse á rede eléctrica. O principio de funcionamento dun inversor solar pódese dividir en tres etapas principais: conversión, control e saída. Conversión: O inversor solar recibe primeiro a electricidade de CC xerada polos paneis solares. Esta electricidade de corrente continua adoita ter a forma dunha tensión fluctuante que varía coa intensidade da luz solar. A tarefa principal do inversor é converter esta tensión continua variable nunha tensión alterna estable e apta para o consumo. O proceso de conversión implica dous compoñentes clave: un conxunto de interruptores electrónicos de potencia (normalmente transistores bipolares de porta illada ou IGBT) e un transformador de alta frecuencia. Os interruptores son responsables de activar e desactivar rapidamente a tensión de CC, creando un sinal de pulso de alta frecuencia. A continuación, o transformador aumenta a tensión ata o nivel de tensión alterna desexado. Control: A fase de control dun inversor solar garante que o proceso de conversión funcione de forma eficiente e segura. Implica o uso de algoritmos e sensores de control sofisticados para supervisar e regular varios parámetros. Algunhas funcións de control importantes inclúen: a. Seguimento do punto de máxima potencia (MPPT): os paneis solares teñen un punto de funcionamento óptimo chamado punto de máxima potencia (MPP), onde producen a máxima potencia para unha determinada intensidade de luz solar. O algoritmo MPPT axusta continuamente o punto de funcionamento dos paneis solares para maximizar a produción de enerxía mediante o seguimento do MPP. b. Regulación de tensión e frecuencia: o sistema de control do inversor mantén unha tensión e frecuencia de saída de CA estables, normalmente seguindo os estándares da rede eléctrica. Isto garante a compatibilidade con outros dispositivos eléctricos e permite unha integración perfecta coa rede. c. Sincronización da rede: os inversores solares conectados á rede sincronizan a fase e a frecuencia da saída de CA coa rede eléctrica. Esta sincronización permite que o inversor alimente o exceso de enerxía á rede ou extraia enerxía da rede cando a produción solar é insuficiente. Saída: Na fase final, o inversor solar entrega a electricidade CA convertida ás cargas eléctricas ou á rede. A saída pódese utilizar de dúas formas: a. Sistemas conectados á rede ou conectados á rede: nos sistemas conectados á rede, o inversor solar alimenta a electricidade de CA directamente á rede de servizos públicos. Isto reduce a dependencia das centrais eléctricas baseadas en combustibles fósiles e permite a medición neta, onde o exceso de electricidade xerado durante o día pode ser acreditado e utilizado durante períodos de baixa produción solar. b. Sistemas fóra da rede: nos sistemas fóra da rede, o inversor solar carga un banco de baterías ademais de proporcionar enerxía ás cargas eléctricas. As baterías almacenan o exceso de enerxía solar, que se pode utilizar durante os tempos de baixa produción solar ou pola noite cando os paneis solares non xeran electricidade. Características dos inversores solares: Eficiencia: Os inversores solares están deseñados para funcionar con alta eficiencia para maximizar o rendemento enerxético do sistema solar fotovoltaico. A maior eficiencia resulta nunha menor perda de enerxía durante o proceso de conversión, o que garante que unha maior proporción da enerxía solar se utilice de forma eficaz. Potencia de saída: Os inversores solares están dispoñibles en varias potencias, que van desde pequenos sistemas residenciais ata instalacións comerciais a gran escala. A potencia de saída dun inversor debe coincidir adecuadamente coa capacidade dos paneis solares para conseguir un rendemento óptimo. Durabilidade e fiabilidade: Os inversores solares están expostos a diferentes condicións ambientais, incluíndo flutuacións de temperatura, humidade e potenciais sobretensións eléctricas. Polo tanto, os inversores deben construírse con materiais robustos e deseñados para soportar estas condicións, garantindo unha fiabilidade a longo prazo. Seguimento e comunicación: Moitos inversores solares modernos veñen equipados con sistemas de monitorización que permiten aos usuarios seguir o rendemento do seu sistema solar fotovoltaico. Algúns inversores tamén poden comunicarse con dispositivos externos e plataformas de software, proporcionando datos en tempo real e permitindo a monitorización e control remotos. Características de seguridade: Os inversores solares incorporan varias características de seguridade para protexer tanto o sistema como as persoas que traballan con el. Estas características inclúen protección contra sobretensión, protección contra sobrecorriente, detección de fallas a terra e protección anti-illamento, que impide que o inversor ingrese enerxía á rede durante os cortes de enerxía. Clasificación do inversor solar por potencia Os inversores fotovoltaicos, tamén coñecidos como inversores solares, pódense clasificar en diferentes tipos segundo o seu deseño, funcionalidade e aplicación. A comprensión destas clasificacións pode axudar a seleccionar o inversor máis axeitado para un sistema solar fotovoltaico específico. Os seguintes son os principais tipos de inversores fotovoltaicos clasificados por nivel de potencia: Inversor segundo o nivel de potencia: dividido principalmente en inversor distribuído (inversor de cadea e micro inversor), inversor centralizado Inverter cadeaers: Os inversores de cadea son o tipo de inversor fotovoltaico máis utilizado en instalacións solares residenciais e comerciais, están deseñados para manexar múltiples paneis solares conectados en serie, formando unha "cadea". A cadea fotovoltaica (1-5kw) converteuse no inversor máis popular no mercado internacional hoxe en día a través dun inversor con seguimento de picos de potencia máxima no lado de CC e conexión a rede paralela no lado de CA. A electricidade de CC xerada polos paneis solares introdúcese no inversor de cadea, que a converte en electricidade de CA para o seu uso inmediato ou para a súa exportación á rede. Os inversores de cadea son coñecidos pola súa sinxeleza, rendibilidade e facilidade de instalación. Non obstante, o rendemento de toda a cadea depende do panel de menor rendemento, o que pode afectar a eficiencia global do sistema. Micro inversores: Os micro inversores son pequenos inversores que se instalan en cada panel solar individual nun sistema fotovoltaico. A diferenza dos inversores de corda, os micro inversores converten a electricidade DC en AC xusto a nivel do panel. Este deseño permite que cada panel funcione de forma independente, optimizando a produción global de enerxía do sistema. Os microconversores ofrecen varias vantaxes, incluíndo o seguimento do punto de máxima potencia (MPPT) a nivel de panel, un rendemento mellorado do sistema en paneis sombreados ou non coincidentes, unha maior seguridade debido ás tensións de CC máis baixas e un seguimento detallado do rendemento individual do panel. Non obstante, o maior custo inicial e a complexidade potencial da instalación son factores a considerar. Inversores centralizados: Os inversores centralizados, tamén coñecidos como inversores a gran escala ou de utilidade (>10 kW), úsanse habitualmente en instalacións solares fotovoltaicas a gran escala, como granxas solares ou proxectos solares comerciais. Estes inversores están deseñados para xestionar entradas de alta potencia de CC de varias cadeas ou matrices de paneis solares e convertelos en enerxía de CA para a conexión á rede. A maior característica é a alta potencia e o baixo custo do sistema, pero dado que a tensión de saída e a corrente das diferentes cadeas fotovoltaicas moitas veces non se corresponden exactamente (especialmente cando as cadeas fotovoltaicas están parcialmente sombreadas debido á nubosidade, sombra, manchas, etc.) , o uso de inversor centralizado levará a unha menor eficiencia do proceso de inversión e unha menor enerxía eléctrica do fogar. Os inversores centralizados adoitan ter unha maior capacidade de potencia en comparación con outros tipos, que van desde varios quilovatios ata varios megavatios. Están instalados nun lugar central ou nunha estación inversora, e conéctanselles varias cadeas ou matrices de paneis solares en paralelo. Que fai un inversor solar? Os inversores fotovoltaicos cumpren varias funcións, incluíndo conversión de CA, optimización do rendemento das células solares e protección do sistema. Estas funcións inclúen o funcionamento e o apagado automáticos, o control de seguimento de potencia máxima, o anti-illamento (para sistemas conectados á rede), o axuste automático de tensión (para sistemas conectados á rede), detección de CC (para sistemas conectados á rede) e detección de terra de CC (para sistemas conectados á rede). para sistemas conectados a la red). Exploremos brevemente a función de operación e apagado automáticos e a función de control de seguimento de potencia máxima. 1) Función automática de operación e apagado Despois do amencer pola mañá, a intensidade da radiación solar aumenta gradualmente e a produción de células solares aumenta en consecuencia. Cando se alcanza a potencia de saída requirida polo inversor, o inversor comeza a funcionar automaticamente. Despois de entrar na operación, o inversor supervisará a saída dos compoñentes da célula solar todo o tempo, sempre que a potencia de saída dos compoñentes da célula solar sexa maior que a potencia de saída requirida polo inversor, o inversor continuará funcionando; ata que pare o solpor, aínda que chova O inversor tamén funciona. Cando a saída do módulo de células solares se fai máis pequena e a saída do inversor está preto de 0, o inversor formará un estado de espera. 2) Función de control de seguimento de potencia máxima A saída do módulo de células solares varía coa intensidade da radiación solar e a temperatura do propio módulo de células solares (temperatura do chip). Ademais, debido a que o módulo de células solares ten a característica de que a tensión diminúe co aumento da corrente, polo que existe un punto de funcionamento óptimo que pode obter a máxima potencia. A intensidade da radiación solar está cambiando, obviamente tamén está cambiando o mellor punto de traballo. En relación a estes cambios, o punto de funcionamento do módulo de célula solar está sempre no punto de máxima potencia e o sistema sempre obtén a potencia máxima de saída do módulo de célula solar. Este tipo de control é o control de seguimento de potencia máxima. A maior característica do inversor utilizado no sistema de xeración de enerxía solar é a función de seguimento do punto de máxima potencia (MPPT). Os principais indicadores técnicos do inversor fotovoltaico 1. Estabilidade da tensión de saída No sistema fotovoltaico, a enerxía eléctrica xerada pola célula solar é primeiro almacenada pola batería, e despois convértese en corrente alterna de 220 V ou 380 V a través do inversor. Non obstante, a batería vese afectada pola súa propia carga e descarga e a súa tensión de saída varía nun gran intervalo. Por exemplo, a batería nominal de 12 V ten un valor de tensión que pode variar entre 10,8 e 14,4 V (alén deste intervalo pode causar danos na batería). Para un inversor cualificado, cando a tensión do terminal de entrada cambia dentro deste intervalo, a variación da súa tensión de saída en estado estacionario non debe exceder Plusmn; 5% do valor nominal. Ao mesmo tempo, cando a carga cambia de súpeto, a súa desviación da tensión de saída non debe exceder o ±10% sobre o valor nominal. 2. Distorsión da forma de onda da tensión de saída Para os inversores de onda sinusoidal, debe especificarse a distorsión máxima permitida da forma de onda (ou contido harmónico). Normalmente exprésase pola distorsión total da forma de onda da tensión de saída e o seu valor non debe exceder o 5% (permítese o 10% para a saída monofásica). Dado que a saída de corrente harmónica de alta orde polo inversor xerará perdas adicionais, como correntes de Foucault na carga indutiva, se a distorsión da forma de onda do inversor é demasiado grande, provocará un quecemento grave dos compoñentes da carga, o que non é propicio para a seguridade dos equipos eléctricos e afecta gravemente ao sistema. eficiencia operativa. 3. Frecuencia de saída nominal Para cargas que inclúen motores, como lavadoras, frigoríficos, etc., dado que a frecuencia óptima de funcionamento dos motores é de 50 Hz, as frecuencias demasiado altas ou moi baixas farán que o equipo se quente, reducindo a eficiencia operativa e a vida útil do sistema. polo que a frecuencia de saída do inversor debe ser un valor relativamente estable, normalmente a frecuencia de alimentación 50 Hz, e a súa desviación debe estar dentro de Plusmn;l% en condicións normais de traballo. 4. Factor de potencia de carga Caracterizar a capacidade do inversor con carga indutiva ou capacitiva. O factor de potencia de carga do inversor de onda sinusoidal é de 0,7 ~ 0,9 e o valor nominal é de 0,9. No caso dunha determinada potencia de carga, se o factor de potencia do inversor é baixo, a capacidade do inversor necesario aumentará. Por unha banda, aumentará o custo e, ao mesmo tempo, aumentará a potencia aparente do circuíto de CA do sistema fotovoltaico. A medida que aumenta a corrente, a perda aumentará inevitablemente e a eficiencia do sistema tamén diminuirá. 5. Eficiencia do inversor A eficiencia do inversor refírese á relación entre a súa potencia de saída e a potencia de entrada en condicións de traballo especificadas, expresada en porcentaxe. En xeral, a eficiencia nominal dun inversor fotovoltaico refírese a unha carga de resistencia pura. Baixo a condición de 80% de eficiencia de carga. Dado que o custo total do sistema fotovoltaico é elevado, a eficiencia do inversor fotovoltaico debe maximizarse para reducir o custo do sistema e mellorar o rendemento do sistema fotovoltaico. Na actualidade, a eficiencia nominal dos inversores principais está entre o 80% e o 95%, e a eficiencia dos inversores de baixa potencia debe ser non inferior ao 85%. No proceso de deseño real dun sistema fotovoltaico, non só se debe seleccionar un inversor de alta eficiencia, senón que tamén se debe utilizar unha configuración razoable do sistema para que a carga do sistema fotovoltaico funcione preto do mellor punto de eficiencia na medida do posible. . 6. Corrente de saída nominal (ou capacidade de saída nominal) Indica a corrente de saída nominal do inversor dentro do intervalo de factor de potencia de carga especificado. Algúns produtos inversores dan a capacidade de saída nominal e a súa unidade exprésase en VA ou kVA. A capacidade nominal do inversor é o produto da tensión de saída nominal e a corrente de saída nominal cando o factor de potencia de saída é 1 (é dicir, carga puramente resistiva). 7. Medidas de protección Un inversor con excelente rendemento tamén debe ter funcións ou medidas de protección completas para facer fronte a diversas situacións anormais que se producen durante o uso real, para protexer o propio inversor e outros compoñentes do sistema de danos. 1) Introduza a conta do seguro de subtensión: Cando a tensión do terminal de entrada é inferior ao 85% da tensión nominal, o inversor debe ter protección e visualización. 2) Protector de sobretensión de entrada: Cando a tensión do terminal de entrada é superior ao 130% da tensión nominal, o inversor debería ter protección e visualización. 3) Protección contra sobrecorriente: A protección contra sobrecorriente do inversor debe ser capaz de garantir unha acción oportuna cando a carga está en curtocircuíto ou a corrente supera o valor permitido, para evitar que sexa danada pola corrente de sobretensión. Cando a corrente de traballo supera o 150% do valor nominal, o inversor debería poder protexer automaticamente. 4) protección contra curtocircuítos de saída O tempo de acción de protección contra curtocircuítos do inversor non debe exceder 0,5 s. 5) Protección de polaridade inversa de entrada: Cando os polos positivo e negativo do terminal de entrada están invertidos, o inversor debe ter función de protección e pantalla. 6) Protección contra raios: O inversor debe ter protección contra raios. 7) Protección contra sobretemperatura, etc. Ademais, para os inversores sen medidas de estabilización de tensión, o inversor tamén debe ter medidas de protección contra sobretensión de saída para protexer a carga de danos por sobretensión. 8. Características de partida Caracterizar a capacidade do inversor para arrancar coa carga e o rendemento durante o funcionamento dinámico. O inversor debe garantir un arranque fiable baixo a carga nominal. 9. Ruído Compoñentes como transformadores, indutores de filtros, interruptores electromagnéticos e ventiladores dos equipos electrónicos de potencia xerarán ruído. Cando o inversor funciona normalmente, o seu ruído non debe superar os 80 dB e o ruído dun pequeno inversor non debe superar os 65 dB. Habilidades de selección de inversores solares