kas yra saulės inverteris?

Pasauliui žengiant į priekį siekdamas tvarios ir švarios energijos sprendimų, saulės energija tapo pirmaujančia lenktynėse dėl ekologiškesnės ateities. Išnaudojant gausią ir atsinaujinančią saulės energiją, saulės fotovoltinės (PV) sistemos įgijo platų populiarumą, atverdamos kelią nepaprastiems elektros energijos gamybos pokyčiams. Kiekvienos saulės PV sistemos pagrindas yra esminis komponentas, leidžiantis saulės šviesą paversti naudinga energija:saulės inverteris. Veikdami kaip tiltas tarp saulės kolektorių ir elektros tinklo, saulės inverteriai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį efektyviai naudojant saulės energiją. Suprasti jų veikimo principą ir ištirti įvairius jų tipus yra labai svarbu suprasti įspūdingą saulės energijos konversijos mechaniką. Ho ar ASolarinisInverterisWork? Saulės energijos keitiklis yra elektroninis prietaisas, kuris saulės kolektorių pagamintą nuolatinės srovės (DC) elektros energiją paverčia kintamos srovės (AC) elektra, kuri gali būti naudojama buitiniams prietaisams maitinti ir tiekiama į elektros tinklą. Saulės keitiklio veikimo principą galima suskirstyti į tris pagrindinius etapus: konversiją, valdymą ir išėjimą. Konversija: Saulės keitiklis pirmiausia gauna nuolatinės srovės elektros energiją, kurią generuoja saulės baterijos. Ši nuolatinės srovės elektros energija paprastai yra svyruojančios įtampos forma, kuri kinta priklausomai nuo saulės šviesos intensyvumo. Pagrindinė keitiklio užduotis yra konvertuoti šią kintamą nuolatinės srovės įtampą į stabilią kintamosios srovės įtampą, tinkamą vartoti. Konversijos procesą sudaro du pagrindiniai komponentai: galios elektroninių jungiklių rinkinys (dažniausiai izoliuotų vartų dvipoliai tranzistoriai arba IGBT) ir aukšto dažnio transformatorius. Jungikliai yra atsakingi už greitą nuolatinės srovės įtampos įjungimą ir išjungimą, sukuriant aukšto dažnio impulsinį signalą. Tada transformatorius padidina įtampą iki norimo kintamosios srovės įtampos lygio. Valdymas: Saulės keitiklio valdymo pakopa užtikrina, kad konversijos procesas vyktų efektyviai ir saugiai. Tai apima sudėtingų valdymo algoritmų ir jutiklių naudojimą įvairiems parametrams stebėti ir reguliuoti. Kai kurios svarbios valdymo funkcijos: a. Maksimalaus galios taško sekimas (MPPT): Saulės baterijos turi optimalų veikimo tašką, vadinamą didžiausiu galios tašku (MPP), kur jie gamina didžiausią galią esant tam tikram saulės šviesos intensyvumui. MPPT algoritmas nuolat koreguoja saulės kolektorių veikimo tašką, kad maksimaliai padidintų galią, stebėdamas MPP. b. Įtampos ir dažnio reguliavimas: keitiklio valdymo sistema palaiko stabilią kintamosios srovės išėjimo įtampą ir dažnį, paprastai pagal komunalinio tinklo standartus. Tai užtikrina suderinamumą su kitais elektros prietaisais ir leidžia sklandžiai integruoti į tinklą. c. Tinklo sinchronizavimas: prie tinklo prijungti saulės keitikliai sinchronizuoja kintamosios srovės išėjimo fazę ir dažnį su komunaliniu tinklu. Šis sinchronizavimas leidžia keitikliui tiekti energijos perteklių atgal į tinklą arba paimti energiją iš tinklo, kai nepakanka saulės energijos. Išvestis: Paskutiniame etape saulės energijos keitiklis tiekia konvertuotą kintamosios srovės elektros energiją į elektros apkrovas arba į tinklą. Išvestis gali būti naudojama dviem būdais: a. Su tinkleliu arba tinkle susietos sistemos: prie tinklo prijungtose sistemose saulės energijos keitiklis kintamosios srovės elektros energiją tiekia tiesiai į komunalinį tinklą. Tai sumažina priklausomybę nuo iškastinį kurą naudojančių elektrinių ir leidžia atlikti grynąjį apskaitą, kai per dieną pagamintos elektros energijos perteklius gali būti įskaitytas ir naudojamas mažai saulės energijos gamybos laikotarpiais. b. Išjungtos sistemos: sistemose, kuriose nėra tinklo, saulės keitiklis įkrauna akumuliatoriaus banką, ne tik tiekia energiją elektros apkrovoms. Akumuliatoriai kaupia saulės energijos perteklių, kurią galima panaudoti mažai saulės energijos gamybos metu arba naktį, kai saulės baterijos negamina elektros energijos. Saulės inverterių charakteristikos: Efektyvumas: Saulės energijos inverteriai sukurti taip, kad veiktų labai efektyviai, siekiant maksimaliai padidinti saulės PV sistemos energijos išeigą. Didesnis efektyvumas lemia mažesnius energijos nuostolius konversijos proceso metu, todėl efektyviai panaudojama didesnė saulės energijos dalis. Galia: Galimi įvairūs saulės energijos inverteriai – nuo ​​mažų gyvenamųjų sistemų iki didelio masto komercinių įrenginių. Inverterio galia turi būti tinkamai suderinta su saulės kolektorių galia, kad būtų pasiektas optimalus veikimas. Patvarumas ir patikimumas: Saulės inverterius veikia įvairios aplinkos sąlygos, įskaitant temperatūros svyravimus, drėgmę ir galimus elektros viršįtampius. Todėl inverteriai turėtų būti pagaminti iš tvirtų medžiagų ir sukurti taip, kad atlaikytų šias sąlygas, užtikrinant ilgalaikį patikimumą. Stebėjimas ir komunikacija: Daugelyje šiuolaikinių saulės energijos keitiklių yra įrengtos stebėjimo sistemos, leidžiančios vartotojams sekti savo saulės PV sistemos veikimą. Kai kurie keitikliai taip pat gali susisiekti su išoriniais įrenginiais ir programinės įrangos platformomis, teikdami duomenis realiuoju laiku ir įgalindami nuotolinį stebėjimą ir valdymą. Saugos savybės: Saulės inverteriuose yra įvairių saugos priemonių, skirtų apsaugoti sistemą ir su ja dirbančius asmenis. Šios funkcijos apima apsaugą nuo viršįtampio, apsaugą nuo viršsrovių, įžeminimo gedimo aptikimą ir apsaugą nuo išskyrimo, kuri neleidžia keitikliui tiekti elektros energijos į tinklą elektros tiekimo nutraukimo metu. Saulės inverterių klasifikacija pagal galios įvertinimą PV inverteriai, taip pat žinomi kaip saulės inverteriai, gali būti skirstomi į skirtingus tipus pagal jų dizainą, funkcionalumą ir pritaikymą. Šių klasifikacijų supratimas gali padėti pasirinkti tinkamiausią keitiklį konkrečiai saulės PV sistemai. Toliau pateikiami pagrindiniai PV keitiklių tipai, klasifikuojami pagal galios lygį: Inverteris pagal galios lygį: daugiausia skirstomas į paskirstytą keitiklį (styginį keitiklį ir mikro keitiklį), centralizuotą keitiklį Styga Invertuotiers: Styginiai inverteriai yra dažniausiai naudojamas PV keitiklių tipas gyvenamuosiuose ir komerciniuose saulės energijos įrenginiuose, jie skirti valdyti kelias saulės kolektorių plokštes, sujungtas nuosekliai ir sudaro „stygą“. PV eilutė (1-5kw) tapo populiariausiu keitikliu tarptautinėje rinkoje šiais laikais per keitiklį su didžiausios galios smailės sekimu nuolatinės srovės pusėje ir lygiagrečią tinklo jungtį kintamosios srovės pusėje. Saulės baterijų generuojama nuolatinės srovės elektra tiekiama į styginį keitiklį, kuris paverčia ją kintamosios srovės elektra, kad būtų galima nedelsiant naudoti arba eksportuoti į tinklą. Styginiai inverteriai yra žinomi dėl savo paprastumo, ekonomiškumo ir lengvo montavimo. Tačiau visos eilutės našumas priklauso nuo prasčiausio našumo skydelio, o tai gali turėti įtakos bendram sistemos efektyvumui. Mikro inverteriai: Mikro inverteriai yra maži inverteriai, kurie montuojami ant kiekvienos atskiros saulės kolektorių plokštės PV sistemoje. Skirtingai nuo styginių keitiklių, mikro inverteriai nuolatinės srovės elektros energiją konvertuoja į kintamąją srovę tiesiai skydelio lygyje. Ši konstrukcija leidžia kiekvienai panelei veikti nepriklausomai, optimizuojant bendrą sistemos energijos išeigą. Mikro inverteriai siūlo keletą privalumų, įskaitant skydelio lygio maksimalaus galios taško sekimą (MPPT), patobulintą sistemos veikimą šešėlinėse arba nesuderintose plokštėse, padidintą saugą dėl mažesnės nuolatinės srovės įtampos ir detalų atskirų skydelių veikimo stebėjimą. Tačiau reikia atsižvelgti į didesnę išankstinę kainą ir galimą įrengimo sudėtingumą. Centralizuoti keitikliai: Centralizuoti inverteriai, taip pat žinomi kaip didelio masto arba komunaliniai (>10 kW) inverteriai, dažniausiai naudojami didelio masto saulės PV įrenginiuose, pavyzdžiui, saulės energijos fermose ar komerciniuose saulės energijos projektuose. Šie inverteriai skirti valdyti didelės nuolatinės srovės galios įvestį iš kelių saulės kolektorių eilučių ar masyvų ir konvertuoti jas į kintamosios srovės maitinimą, kad būtų galima prijungti prie tinklo. Didžiausia ypatybė yra didelė sistemos galia ir maža kaina, tačiau kadangi skirtingų PV stygų išėjimo įtampa ir srovė dažnai nėra tiksliai sutampa (ypač kai PV stygos yra iš dalies užtamsintos dėl debesuotumo, šešėlio, dėmių ir pan.) , naudojant centralizuotą keitiklį sumažės invertavimo proceso efektyvumas ir sumažės elektros buitinė energija. Centralizuoti keitikliai paprastai turi didesnę galią, palyginti su kitų tipų, nuo kelių kilovatų iki kelių megavatų. Jie įrengiami centrinėje vietoje arba inverterių stotyje, o prie jų lygiagrečiai prijungtos kelios saulės kolektorių eilės ar masyvai. Ką veikia saulės energijos keitiklis? Fotovoltiniai keitikliai atlieka kelias funkcijas, įskaitant kintamosios srovės konvertavimą, saulės elementų veikimo optimizavimą ir sistemos apsaugą. Šios funkcijos apima automatinį veikimą ir išjungimą, didžiausios galios sekimo valdymą, apsaugos nuo išsiliejimo (prie tinklo prijungtoms sistemoms), automatinį įtampos reguliavimą (prie tinklo prijungtoms sistemoms), nuolatinės srovės aptikimą (prie tinklo prijungtoms sistemoms) ir nuolatinės srovės įžeminimo aptikimą ( prie tinklo prijungtoms sistemoms). Trumpai panagrinėkime automatinio veikimo ir išjungimo funkciją bei didžiausios galios sekimo valdymo funkciją. 1) Automatinis veikimas ir išjungimo funkcija Po saulėtekio ryte saulės spinduliuotės intensyvumas palaipsniui didėja, o saulės elementų galia atitinkamai didėja. Kai pasiekiama keitiklio reikalinga išėjimo galia, keitiklis pradeda veikti automatiškai. Pradėjus veikti, keitiklis visą laiką stebės saulės elementų komponentų išvestį, kol saulės elementų komponentų išėjimo galia bus didesnė už inverterio reikalingą išėjimo galią, keitiklis veiks toliau; kol sustos saulėlydis, net jei lyja Inverteris taip pat veikia. Kai saulės elementų modulio išėjimas tampa mažesnis ir keitiklio išėjimas yra artimas 0, keitiklis suformuos budėjimo būseną. 2) Didžiausios galios sekimo valdymo funkcija Saulės elemento modulio išėjimas kinta priklausomai nuo saulės spinduliuotės intensyvumo ir paties saulės elemento modulio temperatūros (lusto temperatūros). Be to, kadangi saulės elemento modulis turi savybę, kad įtampa mažėja didėjant srovei, todėl yra optimalus veikimo taškas, kuriuo galima gauti maksimalią galią. Keičiasi saulės spinduliuotės intensyvumas, akivaizdu, kad keičiasi ir geriausias darbo taškas. Atsižvelgiant į šiuos pokyčius, saulės elementų modulio veikimo taškas visada yra maksimalios galios taške, o sistema visada gauna didžiausią saulės elementų modulio galią. Šis valdymo tipas yra didžiausios galios sekimo valdiklis. Didžiausia saulės energijos gamybos sistemoje naudojamo keitiklio savybė yra maksimalios galios taško sekimo (MPPT) funkcija. Pagrindiniai fotovoltinio keitiklio techniniai rodikliai 1. Išėjimo įtampos stabilumas Fotovoltinėje sistemoje saulės elemento generuojama elektros energija pirmiausia kaupiama baterijoje, o po to per keitiklį paverčiama 220 V arba 380 V kintamąja srove. Tačiau akumuliatorių veikia jo paties įkrovimas ir iškrovimas, o jo išėjimo įtampa kinta labai dideliame diapazone. Pavyzdžiui, vardinės 12 V baterijos įtampos vertė gali svyruoti nuo 10,8 iki 14,4 V (virš šio diapazono gali sugesti baterija). Kvalifikuotam keitikliui, kai įvesties gnybtų įtampa pasikeičia šiame diapazone, jo pastovios būsenos išėjimo įtampos pokytis neturi viršyti Plusmn; 5% vardinės vertės. Tuo pačiu metu, staigiai pasikeitus apkrovai, jos išėjimo įtampos nuokrypis neturi viršyti vardinės vertės ±10%. 2. Išėjimo įtampos bangos formos iškraipymas Sinusinių bangų keitiklių atveju turėtų būti nurodytas didžiausias leistinas bangos formos iškraipymas (arba harmoninis turinys). Paprastai jis išreiškiamas bendru išėjimo įtampos bangos formos iškraipymu, o jo vertė neturi viršyti 5% (10% leidžiama vienfaziam išėjimui). Kadangi inverterio išėjimo aukšto lygio harmoninė srovė sukels papildomų nuostolių, pvz., sūkurinių srovių indukcinei apkrovai, jei keitiklio bangos formos iškraipymas yra per didelis, tai sukels rimtą apkrovos komponentų įkaitimą, o tai nepalanki elektros įrangos saugą ir rimtai paveikia sistemą. veikimo efektyvumas. 3. Vardinis išėjimo dažnis Apkrovoms, įskaitant variklius, pvz., skalbimo mašinas, šaldytuvus ir kt., kadangi optimalus variklių dažnio veikimo taškas yra 50 Hz, dėl per aukštų arba per žemų dažnių įranga įkais, todėl sumažės sistemos veikimo efektyvumas ir tarnavimo laikas, Taigi keitiklio išėjimo dažnis turi būti santykinai stabilus, paprastai galios dažnis yra 50 Hz, o jo nuokrypis turi būti Pliusmn;l% normaliomis darbo sąlygomis. 4. Apkrovos galios koeficientas Apibūdinkite keitiklio gebėjimą esant indukcinei arba talpinei apkrovai. Sinuso bangos keitiklio apkrovos galios koeficientas yra 0,7–0,9, o vardinė vertė yra 0,9. Esant tam tikrai apkrovos galiai, jei keitiklio galios koeficientas mažas, reikiamo keitiklio galia padidės. Viena vertus, padidės sąnaudos ir tuo pačiu padidės fotovoltinės sistemos kintamosios srovės grandinės tariama galia. Didėjant srovei, nuostoliai neišvengiamai didės, o sistemos efektyvumas taip pat mažės. 5. Inverterio efektyvumas Inverterio efektyvumas reiškia jo išėjimo galios ir įėjimo galios santykį nurodytomis darbo sąlygomis, išreikštą procentais. Apskritai, nominalus fotovoltinio keitiklio efektyvumas reiškia gryną atsparumo apkrovą. Esant 80% apkrovos efektyvumui. Kadangi bendra fotovoltinės sistemos kaina yra didelė, fotovoltinio keitiklio efektyvumas turėtų būti maksimaliai padidintas, siekiant sumažinti sistemos sąnaudas ir pagerinti fotovoltinės sistemos sąnaudas. Šiuo metu nominalus pagrindinių keitiklių efektyvumas yra nuo 80% iki 95%, o mažos galios keitiklių efektyvumas turi būti ne mažesnis kaip 85%. Realiame fotovoltinės sistemos projektavimo procese ne tik reikia pasirinkti didelio efektyvumo keitiklį, bet ir naudoti pagrįstą sistemos konfigūraciją, kad fotovoltinės sistemos apkrova veiktų kuo arčiau geriausio efektyvumo taško. . 6. Nominali išėjimo srovė (arba vardinė išėjimo talpa) Nurodo keitiklio vardinę išėjimo srovę nurodyto apkrovos galios koeficiento diapazone. Kai kurie inverterių gaminiai nurodo vardinę išėjimo galią, o jo vienetas išreiškiamas VA arba kVA. Inverterio vardinė talpa yra vardinės išėjimo įtampos ir vardinės išėjimo srovės sandauga, kai išėjimo galios koeficientas yra 1 (tai yra grynai varžinė apkrova). 7. Apsaugos priemonės Puikiai veikiantis keitiklis taip pat turėtų turėti visas apsaugos funkcijas arba priemones, skirtas susidoroti su įvairiomis neįprastomis situacijomis, atsirandančiomis faktinio naudojimo metu, kad būtų apsaugotas pats keitiklis ir kiti sistemos komponentai nuo pažeidimų. 1) Įveskite žemos įtampos draudimo sąskaitą: Kai įvesties gnybtų įtampa yra mažesnė nei 85% vardinės įtampos, keitiklis turi turėti apsaugą ir ekraną. 2) Įėjimo viršįtampio apsauga: Kai įvesties gnybtų įtampa yra didesnė nei 130% vardinės įtampos, keitiklis turi turėti apsaugą ir ekraną. 3) Apsauga nuo viršsrovių: Inverterio apsauga nuo viršsrovių turi užtikrinti savalaikį veikimą, kai apkrova trumpam sujungiama arba srovė viršija leistiną vertę, kad jos nepažeistų viršįtampio srovė. Kai darbinė srovė viršija 150% vardinės vertės, keitiklis turi turėti galimybę automatiškai apsaugoti. 4) išėjimo apsauga nuo trumpojo jungimo Inverterio apsaugos nuo trumpojo jungimo veikimo laikas neturi viršyti 0,5 s. 5) Įvesties atvirkštinio poliškumo apsauga: Kai įvesties gnybtų teigiami ir neigiami poliai yra sukeičiami, keitiklis turi turėti apsaugos funkciją ir ekraną. 6) Apsauga nuo žaibo: Inverteris turi turėti apsaugą nuo žaibo. 7) Apsauga nuo perkaitimo ir kt. Be to, keitikliams be įtampos stabilizavimo priemonių, keitiklis taip pat turi turėti apsaugos nuo išėjimo viršįtampio priemones, apsaugančias apkrovą nuo viršįtampio pažeidimų. 8. Pradinės charakteristikos Apibūdinti keitiklio gebėjimą pradėti nuo apkrovos ir našumą dinaminio veikimo metu. Inverteris turi užtikrinti patikimą paleidimą esant vardinei apkrovai. 9. Triukšmas Galios elektroninės įrangos komponentai, tokie kaip transformatoriai, filtrų induktoriai, elektromagnetiniai jungikliai ir ventiliatoriai, kels triukšmą. Kai inverteris veikia normaliai, jo triukšmas neturi viršyti 80dB, o mažo keitiklio – 65dB. Saulės inverterių parinkimo įgūdžiai