што е соларен инвертер?

Додека светот маршира напред во потрагата по одржливи и чиста енергија решенија, соларната енергија се појави како фаворит во трката кон позелена иднина. Искористувајќи ја изобилната и обновлива енергија на сонцето, соларните фотоволтаични (PV) системи добија широка популарност, отворајќи го патот за извонредна трансформација во начинот на кој произведуваме електрична енергија. Во срцето на секој соларен PV систем лежи клучна компонента која овозможува претворање на сончевата светлина во употреблива енергија:соларен инвертер. Дејствувајќи како мост помеѓу соларните панели и електричната мрежа, соларните инвертери играат витална улога во ефикасното искористување на сончевата енергија. Разбирањето на нивниот принцип на работа и истражувањето на нивните различни типови е клучно за разбирање на фасцинантната механика зад конверзијата на сончевата енергија. How Дали АSоларниIневертерWорк? Соларен инвертер е електронски уред кој ја претвора електричната енергија од директна струја (DC) произведена од соларни панели во електрична енергија на наизменична струја (AC) која може да се користи за напојување на апарати за домаќинство и да се внесува во електричната мрежа. Принципот на работа на соларниот инвертер може да се подели во три главни фази: конверзија, контрола и излез. Конверзија: Соларниот инвертер најпрво ја прима DC електричната енергија генерирана од соларните панели. Оваа еднонасочна струја е типично во форма на флуктуирачки напон кој варира со интензитетот на сончевата светлина. Примарната задача на инверторот е да го претвори овој променлив DC напон во стабилен наизменичен напон погоден за потрошувачка. Процесот на конверзија вклучува две клучни компоненти: збир на електронски прекинувачи (обично биполарни транзистори со изолирана порта или IGBT) и трансформатор со висока фреквенција. Прекинувачите се одговорни за брзо вклучување и исклучување на DC напонот, создавајќи импулсен сигнал со висока фреквенција. Трансформаторот потоа го зголемува напонот до посакуваното ниво на наизменична напон. Контрола: Контролната фаза на соларниот инвертер гарантира дека процесот на конверзија функционира ефикасно и безбедно. Тоа вклучува употреба на софистицирани контролни алгоритми и сензори за следење и регулирање на различни параметри. Некои важни контролни функции вклучуваат: а. Следење на максимална моќност (MPPT): Соларните панели имаат оптимална работна точка наречена точка на максимална моќност (MPP), каде што произведуваат максимална моќност за даден интензитет на сончева светлина. Алгоритмот MPPT постојано ја прилагодува работната точка на соларните панели за да ја максимизира излезната моќност со следење на MPP. б. Регулација на напон и фреквенција: Контролниот систем на инвертерот одржува стабилен излезен напон и фреквенција наизменична струја, обично следејќи ги стандардите на електричната мрежа. Ова обезбедува компатибилност со други електрични уреди и овозможува беспрекорна интеграција со мрежата. в. Синхронизација на мрежата: Сончевите инвертери поврзани со мрежа ја синхронизираат фазата и фреквенцијата на излезот наизменична струја со електричната мрежа. Оваа синхронизација му овозможува на инверторот да ја врати вишокот енергија во мрежата или да црпи енергија од мрежата кога соларното производство е недоволно. Излез: Во последната фаза, соларниот инвертер ја испорачува конвертираната наизменична струја на електричните оптоварувања или мрежата. Излезот може да се користи на два начина: а. Системи на мрежа или поврзани со мрежа: во системите поврзани со мрежа, соларниот инвертер ја напојува електричната енергија наизменична струја директно во комуналната мрежа. Ова ја намалува зависноста од електрани базирани на фосилни горива и овозможува нето мерење, каде вишокот на електрична енергија произведена во текот на денот може да се кредитира и да се користи за време на ниски периоди на соларно производство. б. Системи надвор од мрежата: Во системите надвор од мрежата, соларниот инвертер полни батерии како додаток на снабдувањето со електрична енергија на електричните оптоварувања. Батериите складираат вишок сончева енергија, која може да се искористи за време на ниско соларно производство или ноќе кога соларните панели не генерираат електрична енергија. Карактеристики на соларни инвертери: Ефикасност: Соларните инвертери се дизајнирани да работат со висока ефикасност за да го максимизираат енергетскиот принос на соларниот PV систем. Поголемата ефикасност резултира со помала загуба на енергија за време на процесот на конверзија, обезбедувајќи ефикасно искористување на поголем дел од сончевата енергија. Излезна моќност: Соларните инвертери се достапни во различни рејтинзи на моќност, кои се движат од мали станбени системи до големи комерцијални инсталации. Излезната моќност на инвертерот треба да биде соодветно усогласена со капацитетот на соларните панели за да се постигнат оптимални перформанси. Трајност и сигурност: Соларните инвертери се изложени на различни услови на животната средина, вклучувајќи температурни флуктуации, влажност и потенцијални електрични бранови. Затоа, инвертерите треба да бидат изградени со робусни материјали и дизајнирани да ги издржат овие услови, обезбедувајќи долгорочна доверливост. Мониторинг и комуникација: Многу современи соларни инвертери се опремени со системи за следење кои им овозможуваат на корисниците да ги следат перформансите на нивниот соларен ФВ систем. Некои инвертери можат да комуницираат и со надворешни уреди и софтверски платформи, обезбедувајќи податоци во реално време и овозможувајќи далечинско следење и контрола. Безбедносни карактеристики: Соларните инвертери вклучуваат различни безбедносни карактеристики за да го заштитат и системот и поединците кои работат со него. Овие карактеристики вклучуваат заштита од пренапон, заштита од прекумерна струја, откривање на заземјување и заштита против островот, што го спречува инверторот да ја напојува електричната мрежа за време на прекини на струја. Класификација на соларни инвертери по рејтинг на моќност ФВ инвертерите, познати и како соларни инвертери, може да се класифицираат во различни типови врз основа на нивниот дизајн, функционалност и примена. Разбирањето на овие класификации може да помогне во изборот на најсоодветен инвертер за специфичен соларен ФВ систем. Следниве се главните типови на PV инвертери класифицирани по ниво на моќност: Инвертер според нивото на моќност: главно поделен на дистрибуиран инвертер (жичен инвертер и микро инвертер), централизиран инвертер Превртена низаers: Жичаните инвертери се најчесто користениот тип на PV инвертери во станбени и комерцијални соларни инсталации, тие се дизајнирани да ракуваат со повеќе соларни панели поврзани во серија, формирајќи „низа“. ФВ стрингот (1-5 kw) стана најпопуларниот инвертер на меѓународниот пазар во денешно време преку инвертер со максимално следење на врвната моќност на страната DC и паралелно поврзување со мрежата на страната наизменична струја. DC електричната енергија генерирана од соларните панели се внесува во струјниот инвертер, кој ја претвора во AC електрична енергија за непосредна употреба или за извоз во мрежата. Стринг инвертерите се познати по нивната едноставност, исплатливост и леснотија на инсталација. Сепак, перформансите на целата низа зависат од панелот со најниски перформанси, што може да влијае на севкупната ефикасност на системот. Микро инвертери: Микро инвертерите се мали инвертери кои се инсталирани на секој поединечен соларен панел во ФВ систем. За разлика од стринг инвертерите, микро инвертерите ја претвораат DC електричната енергија во AC директно на ниво на панелот. Овој дизајн овозможува секој панел да работи независно, оптимизирајќи го целокупниот излез на енергија на системот. Микро инвертерите нудат неколку предности, вклучувајќи следење на максималната точка на моќност на ниво на панел (MPPT), подобрени перформанси на системот во засенчени или неусогласени панели, зголемена безбедност поради помалиот DC напон и детално следење на перформансите на поединечните панели. Сепак, повисоките трошоци и потенцијалната сложеност на инсталацијата се фактори кои треба да се земат предвид. Централизирани инвертери: Централизираните инвертери, познати и како инвертери со големи или корисни размери (>10 kW), вообичаено се користат во големи соларни PV инсталации, како што се соларни фарми или комерцијални соларни проекти. Овие инвертери се дизајнирани да управуваат со влезови со висока еднонасочна енергија од повеќе жици или низи на соларни панели и да ги претворат во наизменична струја за поврзување со мрежата. Најголемата карактеристика е високата моќност и ниската цена на системот, но бидејќи излезниот напон и струјата на различните PV жици често не се точно усогласени (особено кога PV жиците се делумно засенчени поради заматување, сенка, дамки итн.) , употребата на централизиран инвертер ќе доведе до помала ефикасност на процесот на превртување и помала електрична енергија во домаќинството. Централизираните инвертери обично имаат поголема моќност во споредба со другите типови, која се движи од неколку киловати до неколку мегавати. Тие се инсталирани на централна локација или инвертерска станица, а на нив паралелно се поврзани повеќе жици или низи од соларни панели. Што прави соларниот инвертер? Фотоволтаичните инвертери служат со повеќе функции, вклучително и конверзија на наизменична струја, оптимизирање на перформансите на соларните ќелии и заштита на системот. Овие функции опфаќаат автоматско работење и исклучување, контрола на следењето на максималната моќност, заштита од островот (за системи поврзани со мрежа), автоматско прилагодување на напонот (за системи поврзани со мрежа), детекција на еднонасочна струја (за системи поврзани со мрежа) и детекција на еднонасочна земја ( за системи поврзани со мрежа). Ајде накратко да ја истражиме функцијата за автоматско работење и исклучување и контролната функција за следење максимална моќност. 1) Функција за автоматско работење и исклучување По изгрејсонцето наутро, интензитетот на сончевото зрачење постепено се зголемува, а излезот на соларните ќелии соодветно се зголемува. Кога ќе се достигне излезната моќност што ја бара инвертерот, инверторот почнува да работи автоматски. По влегувањето во операцијата, инверторот цело време ќе го следи излезот на компонентите на соларната ќелија, се додека излезната моќност на компонентите на соларната ќелија е поголема од излезната моќност што ја бара инверторот, инверторот ќе продолжи да работи; додека не престане зајдисонцето, дури и ако е дождливо Инвертерот исто така работи. Кога излезот на модулот за соларни ќелии станува помал и излезот на инвертерот е блиску до 0, инверторот ќе формира состојба на подготвеност. 2) Контролна функција за следење на максимална моќност Излезот на модулот за соларни ќелии варира во зависност од интензитетот на сончевото зрачење и температурата на самиот модул на соларната ќелија (температура на чипот). Дополнително, бидејќи модулот за соларни ќелии има карактеристика дека напонот се намалува со зголемувањето на струјата, така што постои оптимална работна точка која може да ја добие максималната моќност. Се менува интензитетот на сончевото зрачење, очигледно се менува и најдобрата работна точка. Во однос на овие промени, работната точка на модулот за соларни ќелии е секогаш на максималната точка на моќност, а системот секогаш ја добива максималната излезна моќност од модулот за соларна ќелија. Овој вид на контрола е максимална контрола за следење на моќноста. Најголемата карактеристика на инверторот што се користи во системот за производство на соларна енергија е функцијата за следење на максималната моќност (MPPT). Главните технички показатели на фотоволтаичниот инвертер 1. Стабилност на излезниот напон Во фотоволтаичниот систем, електричната енергија генерирана од соларната ќелија прво се складира од батеријата, а потоа се претвора во наизменична струја од 220 V или 380 V низ инверторот. Сепак, батеријата е под влијание на сопственото полнење и празнење, а нејзиниот излезен напон варира во голем опсег. На пример, номиналната батерија од 12 V има вредност на напон што може да варира помеѓу 10,8 и 14,4 V (надвор од овој опсег може да предизвика оштетување на батеријата). За квалификуван инвертер, кога напонот на влезниот терминал се менува во овој опсег, варијацијата на неговиот излезен напон во стабилна состојба не треба да надминува Plusmn; 5% од номиналната вредност. Во исто време, кога оптоварувањето ненадејно се менува, неговото отстапување на излезен напон не треба да надминува ± 10% над номиналната вредност. 2. Изобличување на брановиот напон на излезниот напон За инверторите на синусниот бран, треба да се наведе максимално дозволеното нарушување на брановата форма (или хармонична содржина). Обично се изразува со вкупното нарушување на брановата форма на излезниот напон, а неговата вредност не треба да надминува 5% (10% е дозволено за еднофазен излез). Бидејќи излезот на хармониската струја од висок ред од страна на инверторот ќе генерира дополнителни загуби како што се вртложни струи на индуктивното оптоварување, ако изобличувањето на брановиот облик на инверторот е преголемо, тоа ќе предизвика сериозно загревање на компонентите на оптоварувањето, што не е погодно за безбедноста на електричната опрема и сериозно влијае на системот. оперативна ефикасност. 3. Номинална излезна фреквенција За носивост вклучувајќи мотори, како што се машини за перење, фрижидери итн., бидејќи оптималната работна точка на фреквенцијата на моторите е 50 Hz, превисоките или прениските фреквенции ќе предизвикаат загревање на опремата, намалувајќи ја оперативната ефикасност и работниот век на системот, така што на инверторот Излезната фреквенција треба да биде релативно стабилна вредност, обично фреквенција на моќност 50 Hz, а нејзиното отстапување треба да биде во рамките на Plusmn;l% при нормални работни услови. 4. Фактор на моќност на оптоварување Карактеризирајте ја способноста на инвертерот со индуктивно оптоварување или капацитивно оптоварување. Факторот на моќност на оптоварување на инверторот на синусниот бран е 0,7~0,9, а номиналната вредност е 0,9. Во случај на одредена моќност на оптоварување, ако факторот на моќност на инвертерот е низок, капацитетот на потребниот инвертер ќе се зголеми. Од една страна, трошокот ќе се зголеми, а во исто време ќе се зголеми привидната моќност на AC колото на фотоволтаичниот систем. Како што се зголемува струјата, загубата неизбежно ќе се зголеми, а ќе се намали и ефикасноста на системот. 5. Ефикасност на инвертерот Ефикасноста на инвертерот се однесува на односот на неговата излезна моќност со влезната моќност при одредени работни услови, изразена како процент. Општо земено, номиналната ефикасност на фотоволтаичниот инвертер се однесува на оптоварување со чист отпор. Под услов на ефикасност на оптоварување од 80%. Бидејќи вкупната цена на фотоволтаичниот систем е висока, ефикасноста на фотоволтаичниот инвертер треба да се максимизира за да се намали цената на системот и да се подобрат перформансите на трошоците на фотоволтаичниот систем. Во моментов, номиналната ефикасност на мејнстрим инвертерите е помеѓу 80% и 95%, а ефикасноста на инвертерите со мала моќност се бара да биде не помала од 85%. Во вистинскиот процес на дизајнирање на фотонапонски систем, не само што треба да се избере високоефикасен инвертер, туку треба да се користи и разумна конфигурација на системот за да се направи оптоварувањето на фотоволтаичниот систем да работи во близина на најдобрата точка на ефикасност што е можно повеќе. . 6. Номинална излезна струја (или номинален излезен капацитет) Ја означува номиналната излезна струја на инвертерот во наведениот опсег на фактор на моќност на оптоварување. Некои производи на инвертер го даваат номиналниот излезен капацитет, а неговата единица е изразена во VA или kVA. Номиналниот капацитет на инвертерот е производ на номиналниот излезен напон и номиналната излезна струја кога факторот на излезна моќност е 1 (т.е. чисто отпорно оптоварување). 7. Заштитни мерки Инвертер со одлични перформанси треба да има и комплетни заштитни функции или мерки за справување со различни ненормални ситуации кои се случуваат при вистинска употреба, за да се заштити самиот инвертер и другите компоненти на системот од оштетување. 1) Внесете ја сметката за осигурување под напон: Кога напонот на влезниот терминал е помал од 85% од номиналниот напон, инверторот треба да има заштита и екран. 2) Заштитник од влезен пренапон: Кога напонот на влезниот терминал е поголем од 130% од номиналниот напон, инверторот треба да има заштита и дисплеј. 3) Заштита од прекумерна струја: Заштитата од прекумерна струја на инверторот треба да може да обезбеди навремено дејство кога товарот е краток спој или струјата ја надминува дозволената вредност, за да се спречи негово оштетување од пренапонската струја. Кога работната струја надминува 150% од номиналната вредност, инверторот треба да може автоматски да заштитува. 4) излезна заштита од краток спој Времето на дејство на заштитата од краток спој на инвертерот не треба да надминува 0,5 секунди. 5) Влезна заштита од обратен поларитет: Кога позитивните и негативните полови на влезниот терминал се обратни, инверторот треба да има заштитна функција и дисплеј. 6) Заштита од гром: Инверторот треба да има заштита од гром. 7) Заштита од прекумерна температура итн. Дополнително, за инвертерите без мерки за стабилизација на напонот, инверторот треба да има и мерки за заштита од излезен пренапон за заштита на оптоварувањето од оштетување од пренапон. 8. Почетни карактеристики Да се ​​карактеризира способноста на инверторот да започне со оптоварување и перформансите при динамичко работење. Инверторот треба да обезбеди сигурно стартување при номинално оптоварување. 9. Бучава Компонентите како што се трансформаторите, индукторите за филтри, електромагнетните прекинувачи и вентилаторите во енергетската електронска опрема ќе генерираат бучава. Кога инвертерот работи нормално, неговиот шум не треба да надминува 80 dB, а бучавата на мал инвертер не треба да надминува 65 dB. Избор на вештини на соларни инвертери