mi az a szoláris inverter?

Ahogy a világ halad előre a fenntartható és tiszta energiamegoldások felé, a napenergia a zöldebb jövő felé vezető verseny éllovasává vált. A napenergia bőséges és megújuló energiáját kihasználva a napelemes fotovoltaikus (PV) rendszerek széles körű népszerűségre tettek szert, megnyitva az utat a villamosenergia-termelésünk módjának jelentős átalakulásához. Minden napelemes PV-rendszer középpontjában egy kulcsfontosságú összetevő található, amely lehetővé teszi a napfény hasznosítható energiává történő átalakítását:szoláris inverter. A napelemek és az elektromos hálózat közötti hídként funkcionáló szoláris inverterek létfontosságú szerepet töltenek be a napenergia hatékony hasznosításában. Működési elvük megértése és különféle típusaik feltárása kulcsfontosságú a napenergia átalakítása mögött meghúzódó lenyűgöző mechanika megértéséhez. Hvajon ASolarInverterWork? A napkollektoros inverter egy olyan elektronikus eszköz, amely a napelemek által termelt egyenáramú (DC) villamos energiát váltakozó áramú (AC) villamos energiává alakítja, amely háztartási készülékek táplálására és az elektromos hálózatba betáplálható. A szoláris inverter működési elve három fő szakaszra osztható: átalakítás, vezérlés és kimenet. Átalakítás: A szoláris inverter először kapja a napelemek által termelt egyenáramot. Ez az egyenáramú elektromosság jellemzően ingadozó feszültség formájában van, amely a napfény intenzitásával változik. Az inverter elsődleges feladata, hogy ezt a változó egyenfeszültséget stabil, fogyasztásra alkalmas váltakozó feszültséggé alakítsa. Az átalakítási folyamat két kulcsfontosságú összetevőt foglal magában: egy erősáramú elektronikus kapcsolókészletet (általában szigetelt kapus bipoláris tranzisztorok vagy IGBT-k) és egy nagyfrekvenciás transzformátort. A kapcsolók feladata az egyenfeszültség gyors be- és kikapcsolása, ami nagyfrekvenciás impulzusjelet hoz létre. Ezután a transzformátor a feszültséget a kívánt váltakozó feszültség szintre emeli. Ellenőrzés: A szoláris inverter vezérlési fokozata biztosítja az átalakítási folyamat hatékony és biztonságos működését. Kifinomult vezérlőalgoritmusok és érzékelők használatát foglalja magában a különböző paraméterek figyelésére és szabályozására. Néhány fontos vezérlési funkció: a. Maximum Power Point Tracking (MPPT): A napelemeknek van egy optimális működési pontjuk, az úgynevezett maximális teljesítménypont (MPP), ahol adott napfényintenzitás mellett a maximális teljesítményt állítják elő. Az MPPT algoritmus folyamatosan módosítja a napelemek működési pontját, hogy maximalizálja a kimenő teljesítményt az MPP követésével. b. Feszültség- és frekvenciaszabályozás: Az inverter vezérlőrendszere stabil AC kimeneti feszültséget és frekvenciát tart fenn, jellemzően a közüzemi hálózat szabványait követve. Ez biztosítja a kompatibilitást más elektromos eszközökkel, és lehetővé teszi a zökkenőmentes integrációt a hálózattal. c. Hálózati szinkronizálás: A hálózatra kapcsolt szoláris inverterek szinkronizálják az AC kimenet fázisát és frekvenciáját a közüzemi hálózattal. Ez a szinkronizálás lehetővé teszi az inverter számára, hogy a felesleges energiát visszatáplálja a hálózatba, vagy energiát vonjon le a hálózatról, ha a napenergia-termelés nem elegendő. Kimenet: Az utolsó szakaszban a szoláris inverter az átalakított váltakozó áramot az elektromos terhelésekhez vagy a hálózathoz juttatja. A kimenet kétféleképpen használható fel: a. Hálózatra kapcsolt vagy hálózatra kapcsolt rendszerek: Hálózatra kötött rendszerekben a szoláris inverter közvetlenül a közüzemi hálózatba táplálja a váltakozó áramú áramot. Ez csökkenti a fosszilis tüzelőanyag-alapú erőművektől való függőséget, és lehetővé teszi a nettó mérést, ahol a napközben termelt többlet villamos energia jóváírható és felhasználható az alacsony napenergia-termelési időszakokban. b. Hálózaton kívüli rendszerek: A hálózaton kívüli rendszerekben a szoláris inverter az elektromos terhelések áramellátása mellett egy akkumulátort is tölt. Az akkumulátorok a felesleges napenergiát tárolják, ami hasznosítható alacsony napenergia-termelés idején vagy éjszaka, amikor a napelemek nem termelnek áramot. A szoláris inverterek jellemzői: Hatékonyság: A szoláris invertereket úgy tervezték, hogy nagy hatékonysággal működjenek, hogy maximalizálják a napelemes rendszer energiahozamát. A nagyobb hatásfok kisebb energiaveszteséget eredményez az átalakítási folyamat során, így biztosítva a napenergia nagyobb hányadának hatékony felhasználását. Kimeneti teljesítmény: A szoláris inverterek különféle teljesítménybesorolásokkal állnak rendelkezésre, a kis lakossági rendszerektől a nagyméretű kereskedelmi létesítményekig. Az optimális teljesítmény elérése érdekében az inverter teljesítményét megfelelően össze kell hangolni a napelemek kapacitásával. Tartósság és megbízhatóság: A szoláris inverterek különféle környezeti feltételeknek vannak kitéve, beleértve a hőmérséklet-ingadozásokat, a páratartalmat és az esetleges elektromos túlfeszültségeket. Ezért az invertereket robusztus anyagokból kell megépíteni, és úgy kell megtervezni, hogy ellenálljanak ezeknek a feltételeknek, biztosítva a hosszú távú megbízhatóságot. Monitoring és kommunikáció: Sok modern szoláris inverter fel van szerelve felügyeleti rendszerekkel, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy nyomon kövessék napelemes rendszerük teljesítményét. Egyes inverterek külső eszközökkel és szoftverplatformokkal is kommunikálhatnak, így valós idejű adatokat szolgáltatnak, és lehetővé teszik a távoli felügyeletet és vezérlést. Biztonsági jellemzők: A szoláris inverterek különféle biztonsági funkciókat tartalmaznak a rendszer és a vele dolgozó személyek védelmére. Ezek a funkciók közé tartozik a túlfeszültség elleni védelem, a túláramvédelem, a földzárlat-észlelés és a szigetelő védelem, amely megakadályozza, hogy az inverter áramkimaradás esetén áramot tápláljon a hálózatba. A szoláris inverterek besorolása teljesítmény szerint A PV inverterek, más néven szoláris inverterek, tervezésük, funkcionalitásuk és alkalmazásuk alapján különböző típusokba sorolhatók. Ezen osztályozások megértése segíthet kiválasztani a legmegfelelőbb invertert egy adott napelemes rendszerhez. A PV inverterek fő típusai teljesítményszint szerint osztályozva a következők: Inverter teljesítményszint szerint: főként elosztott inverterre (sztring inverter és mikro inverter), központi inverterre van osztva String Invertjaj: A sztringinverterek a leggyakrabban használt PV-inverterek lakossági és kereskedelmi napelemes rendszerekben, és több, sorba kapcsolt napelem kezelésére szolgálnak, és egy „füzért” alkotnak. A PV zsinór (1-5kw) napjainkra a nemzetközi piacon a legnépszerűbb inverterré vált az egyenáramú oldalon a maximális teljesítménycsúcs követéssel és az AC oldalon párhuzamos hálózati csatlakozással rendelkező inverterek révén. A napelemek által termelt egyenáram a sztring inverterbe kerül, amely váltóáramú árammá alakítja azonnali felhasználásra vagy a hálózatba történő exportálásra. A string inverterek egyszerűségükről, költséghatékonyságukról és könnyű telepítésükről ismertek. A teljes karakterlánc teljesítménye azonban a legalacsonyabb teljesítményű paneltől függ, ami hatással lehet a rendszer általános hatékonyságára. Mikro inverterek: A mikroinverterek kis inverterek, amelyeket a napelemes rendszerben minden egyes napelem panelre szerelnek fel. A sztring inverterekkel ellentétben a mikroinverterek az egyenáramú elektromosságot váltakozó árammá alakítják közvetlenül a panel szintjén. Ez a kialakítás lehetővé teszi az egyes panelek önálló működését, optimalizálva a rendszer teljes energiakibocsátását. A mikroinverterek számos előnnyel járnak, beleértve a panelszintű maximális teljesítménypontkövetést (MPPT), a jobb rendszerteljesítményt az árnyékolt vagy nem illeszkedő paneleken, az alacsonyabb egyenfeszültség miatt megnövelt biztonságot és az egyes panelek teljesítményének részletes felügyeletét. Azonban a magasabb előzetes költség és a telepítés lehetséges bonyolultsága olyan tényezők, amelyeket figyelembe kell venni. Központi inverterek: A központosított invertereket, más néven nagy vagy közüzemi méretű (>10 kW) invertereket gyakran használják nagyméretű napelemes berendezésekben, például szolárfarmokban vagy kereskedelmi napenergia-projektekben. Ezeket az invertereket úgy tervezték, hogy kezeljék a napelemek több sorából vagy tömbjéből származó nagy egyenáramú bemeneteket, és váltóárammá alakítsák át a hálózathoz való csatlakozáshoz. Legnagyobb jellemzője a rendszer nagy teljesítménye és alacsony költsége, de mivel a különböző PV húrok kimeneti feszültsége és áramerőssége gyakran nem egyezik pontosan (különösen, ha a PV húrok részben árnyékosak a felhősödés, árnyékolás, foltok stb. miatt) , a központosított inverter használata az invertálási folyamat alacsonyabb hatékonyságát és alacsonyabb elektromos háztartási energiát eredményez. A központosított inverterek teljesítménye jellemzően nagyobb a többi típushoz képest, több kilowatttól több megawattig terjed. Központi helyre vagy inverter állomásra vannak felszerelve, és párhuzamosan több napelemsor vagy tömb csatlakozik hozzájuk. Mit csinál egy szoláris inverter? A fotovoltaikus inverterek több funkciót is ellátnak, beleértve a váltakozó áramú átalakítást, a napelemek teljesítményének optimalizálását és a rendszervédelmet. Ezek a funkciók magukban foglalják az automatikus működést és leállítást, a maximális teljesítmény követésének vezérlését, az elszigetelődést (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén), az automatikus feszültség beállítást (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén), az egyenáram észlelést (hálózatra csatlakoztatott rendszerek esetén) és az egyenáramú földérzékelést ( hálózatra kapcsolt rendszerek esetében). Nézzük röviden az automatikus működés és leállítás funkciót, valamint a maximális teljesítmény követés vezérlési funkciót. 1) Automatikus működés és leállítás funkció A reggeli napkelte után fokozatosan növekszik a napsugárzás intenzitása, és ennek megfelelően nő a napelemek teljesítménye. Az inverter által igényelt kimeneti teljesítmény elérésekor az inverter automatikusan működésbe lép. A működésbe lépést követően az inverter folyamatosan figyeli a napelem komponensek teljesítményét, amíg a napelem komponensek kimeneti teljesítménye nagyobb, mint az inverter által igényelt kimeneti teljesítmény, az inverter tovább működik; amíg el nem áll a naplemente, még ha esik is Az inverter is működik. Ha a napelem modul teljesítménye kisebb lesz, és az inverter teljesítménye 0 közelében van, az inverter készenléti állapotba kerül. 2) Maximális teljesítmény-követő vezérlő funkció A napelem modul teljesítménye a napsugárzás intenzitásától és magának a napelem modulnak a hőmérsékletétől (chip hőmérséklettől) függ. Ráadásul mivel a napelem modulnak az a jellemzője, hogy az áramerősség növekedésével a feszültség csökken, így van egy optimális működési pont, amely a maximális teljesítmény elérésére képes. Változik a napsugárzás intenzitása, nyilván a legjobb munkapont is változik. Ezen változásokhoz képest a napelem modul működési pontja mindig a maximális teljesítményponton van, és a rendszer mindig a maximális teljesítményt kapja a napelem modultól. Ez a fajta vezérlés a maximális teljesítmény-követő vezérlés. A napenergia-termelő rendszerben használt inverter legnagyobb tulajdonsága a maximális teljesítménypont követés (MPPT) funkciója. A fotovoltaikus inverter fő műszaki mutatói 1. A kimeneti feszültség stabilitása A fotovoltaikus rendszerben a napelem által termelt elektromos energiát először az akkumulátor tárolja, majd az inverteren keresztül 220 V-os vagy 380 V-os váltakozó árammá alakítja át. Az akkumulátort azonban befolyásolja saját töltése és kisülése, és a kimeneti feszültsége nagy tartományban változik. Például a névleges 12 V-os akkumulátor feszültségértéke 10,8 és 14,4 V között változhat (ezen tartományon túl az akkumulátor károsodását okozhatja). Minősített inverter esetében, ha a bemeneti kapocs feszültsége ezen a tartományon belül változik, az állandósult kimeneti feszültség változása nem haladhatja meg a Plusmn értéket; a névleges érték 5%-a. Ugyanakkor a terhelés hirtelen megváltozásakor a kimeneti feszültség eltérése nem haladhatja meg a névleges érték ±10%-át. 2. A kimeneti feszültség hullámforma-torzulása Szinuszos invertereknél meg kell határozni a maximálisan megengedett hullámforma torzítást (vagy harmonikus tartalmat). Általában a kimeneti feszültség teljes hullámforma-torzításával fejezik ki, és értéke nem haladhatja meg az 5%-ot (egyfázisú kimenet esetén 10% megengedett). Mivel az inverter által kibocsátott nagyfokú harmonikus áram további veszteségeket, például örvényáramot generál az induktív terhelésen, ezért ha az inverter hullámforma-torzulása túl nagy, az a terhelés összetevőinek komoly felmelegedését okozza, ami nem kedvez a terhelésnek. az elektromos berendezések biztonságát, és súlyosan érinti a rendszert. működési hatékonyság. 3. Névleges kimeneti frekvencia A motorokat is beleértve, mint például mosógépek, hűtőszekrények stb., mivel a motorok optimális frekvenciájú működési pontja 50 Hz, a túl magas vagy túl alacsony frekvenciák a berendezés felmelegedését okozzák, csökkentve a rendszer működési hatékonyságát és élettartamát, tehát az inverter A kimeneti frekvenciának viszonylag stabil értéknek kell lennie, általában 50 Hz teljesítményfrekvenciának, és az eltérésnek normál üzemi körülmények között Plusmn;l%-on belül kell lennie. 4. Terhelési teljesítménytényező Jellemezze az inverter induktív vagy kapacitív terhelésre való képességét. A szinuszos inverter terhelési teljesítménytényezője 0,7-0,9, névleges értéke 0,9. Bizonyos terhelési teljesítmény esetén, ha az inverter teljesítménytényezője alacsony, a szükséges inverter kapacitása megnő. Egyrészt a költségek növekednek, ugyanakkor a fotovoltaikus rendszer AC áramkörének látszólagos teljesítménye nő. Az áramerősség növekedésével a veszteség elkerülhetetlenül nő, és a rendszer hatékonysága is csökken. 5. Az inverter hatékonysága Az inverter hatásfoka a kimenő teljesítmény és a bemeneti teljesítmény arányára vonatkozik meghatározott üzemi körülmények között, százalékban kifejezve. Általában a fotovoltaikus inverter névleges hatásfoka tiszta ellenállási terhelésre vonatkozik. 80%-os terhelési hatásfok mellett. Mivel a fotovoltaikus rendszer összköltsége magas, a fotovoltaikus inverter hatékonyságát maximalizálni kell a rendszer költségének csökkentése és a fotovoltaikus rendszer költséghatékonyságának javítása érdekében. Jelenleg a főáramú inverterek névleges hatásfoka 80% és 95% között van, a kis teljesítményű inverterek hatásfoka pedig legalább 85%. A fotovoltaikus rendszer tényleges tervezési folyamatában nem csak egy nagy hatásfokú invertert kell kiválasztani, hanem a rendszer ésszerű konfigurációját is alkalmazni kell, hogy a fotovoltaikus rendszer terhelése a lehető legjobb hatásfok közelében működjön. . 6. Névleges kimeneti áram (vagy névleges kimeneti kapacitás) Az inverter névleges kimeneti áramát jelzi a megadott terhelési teljesítménytényező tartományon belül. Egyes invertertermékek a névleges kimeneti teljesítményt adják meg, mértékegységét VA-ban vagy kVA-ban fejezik ki. Az inverter névleges kapacitása a névleges kimeneti feszültség és a névleges kimeneti áram szorzata, ha a kimeneti teljesítménytényező 1 (azaz tisztán rezisztív terhelés). 7. Védelmi intézkedések A kiváló teljesítményű inverternek komplett védelmi funkciókkal vagy intézkedésekkel is rendelkeznie kell a tényleges használat során fellépő különféle rendellenes helyzetek kezelésére, hogy magát az invertert és a rendszer többi alkatrészét megóvja a sérülésektől. 1) Írja be a feszültségcsökkenési számlát: Ha a bemeneti kapocs feszültsége kisebb, mint a névleges feszültség 85%-a, az inverternek védelemmel és kijelzővel kell rendelkeznie. 2) Bemeneti túlfeszültség védő: Ha a bemeneti kapocs feszültsége meghaladja a névleges feszültség 130%-át, az inverternek védelemmel és kijelzővel kell rendelkeznie. 3) Túláramvédelem: Az inverter túláramvédelmének biztosítania kell az időben történő működést, ha a terhelés rövidre zár, vagy az áram meghaladja a megengedett értéket, hogy elkerülje a túlfeszültség által okozott károsodást. Ha az üzemi áram meghaladja a névleges érték 150%-át, az inverternek képesnek kell lennie automatikusan védeni. 4) kimeneti rövidzárlat elleni védelem Az inverter rövidzárlatvédelmi működési ideje nem haladhatja meg a 0,5 másodpercet. 5) Bemenet fordított polaritás elleni védelem: Ha a bemeneti kapocs pozitív és negatív pólusa felcserélődik, az inverternek védelmi funkcióval és kijelzővel kell rendelkeznie. 6) Villámvédelem: Az inverternek villámvédelemmel kell rendelkeznie. 7) Túlmelegedés elleni védelem stb. Ezen túlmenően, a feszültségstabilizáló intézkedések nélküli invertereknél az inverternek rendelkeznie kell a kimeneti túlfeszültség elleni védelemmel is, hogy megvédje a terhelést a túlfeszültség okozta károktól. 8. Kiindulási jellemzők Az inverter terheléses indulási képességének és dinamikus működés közbeni teljesítményének jellemzése. Az inverternek megbízható indítást kell biztosítania névleges terhelés mellett. 9. Zaj Az olyan alkatrészek, mint a transzformátorok, szűrőinduktorok, elektromágneses kapcsolók és az erősáramú elektronikai berendezések ventilátorai zajt keltenek. Ha az inverter normálisan működik, a zaj nem haladhatja meg a 80 dB-t, és egy kis inverter zaja nem haladhatja meg a 65 dB-t. Napelemes inverterek kiválasztása