o que é um inversor solar?

À medida que o mundo avança na procura de soluções energéticas sustentáveis ​​e limpas, a energia solar emergiu como pioneira na corrida para um futuro mais verde. Aproveitando a energia abundante e renovável do sol, os sistemas solares fotovoltaicos (PV) ganharam ampla popularidade, abrindo caminho para uma transformação notável na forma como geramos eletricidade. No coração de cada sistema solar fotovoltaico encontra-se um componente crucial que permite a conversão da luz solar em energia utilizável: oinversor solar. Atuando como ponte entre os painéis solares e a rede elétrica, os inversores solares desempenham um papel vital na utilização eficiente da energia solar. Compreender o seu princípio de funcionamento e explorar os seus vários tipos é fundamental para compreender a fascinante mecânica por detrás da conversão da energia solar. Hoh faz umSolarIinversorWork? Um inversor solar é um dispositivo eletrônico que converte a eletricidade de corrente contínua (CC) produzida por painéis solares em eletricidade de corrente alternada (CA) que pode ser usada para alimentar eletrodomésticos e alimentar a rede elétrica. O princípio de funcionamento de um inversor solar pode ser dividido em três etapas principais: conversão, controle e saída. Conversão: O inversor solar recebe primeiro a eletricidade DC gerada pelos painéis solares. Essa eletricidade CC normalmente está na forma de uma tensão flutuante que varia com a intensidade da luz solar. A principal tarefa do inversor é converter esta tensão CC variável em uma tensão CA estável e adequada para consumo. O processo de conversão envolve dois componentes principais: um conjunto de chaves eletrônicas de potência (geralmente transistores bipolares de porta isolada ou IGBTs) e um transformador de alta frequência. Os interruptores são responsáveis ​​por ligar e desligar rapidamente a tensão CC, criando um sinal de pulso de alta frequência. O transformador então aumenta a tensão até o nível de tensão CA desejado. Controlar: O estágio de controle de um inversor solar garante que o processo de conversão funcione de forma eficiente e segura. Envolve o uso de algoritmos de controle e sensores sofisticados para monitorar e regular vários parâmetros. Algumas funções de controle importantes incluem: um. Rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT): Os painéis solares têm um ponto de operação ideal denominado ponto de potência máxima (MPP), onde produzem a potência máxima para uma determinada intensidade de luz solar. O algoritmo MPPT ajusta continuamente o ponto de operação dos painéis solares para maximizar a produção de energia rastreando o MPP. b. Regulação de tensão e frequência: O sistema de controle do inversor mantém uma tensão e frequência de saída CA estáveis, normalmente seguindo os padrões da rede elétrica. Isto garante a compatibilidade com outros dispositivos elétricos e permite uma integração perfeita com a rede. c. Sincronização da rede: Os inversores solares conectados à rede sincronizam a fase e a frequência da saída CA com a rede elétrica. Esta sincronização permite que o inversor alimente o excesso de energia de volta à rede ou retire energia da rede quando a produção solar é insuficiente. Saída: Na fase final, o inversor solar fornece a eletricidade CA convertida às cargas elétricas ou à rede. A saída pode ser utilizada de duas maneiras: um. Sistemas On-Grid ou Grid-Tied: Em sistemas ligados à rede, o inversor solar alimenta a eletricidade CA diretamente na rede elétrica. Isto reduz a dependência de centrais eléctricas baseadas em combustíveis fósseis e permite a medição líquida, onde o excesso de electricidade gerada durante o dia pode ser creditado e utilizado durante períodos de baixa produção solar. b. Sistemas Off-Grid: Em sistemas off-grid, o inversor solar carrega um banco de baterias além de fornecer energia às cargas elétricas. As baterias armazenam o excesso de energia solar, que pode ser utilizada em períodos de baixa produção solar ou à noite, quando os painéis solares não estão gerando eletricidade. Características dos inversores solares: Eficiência: Os inversores solares são projetados para operar com alta eficiência para maximizar o rendimento energético do sistema solar fotovoltaico. Maior eficiência resulta em menos perda de energia durante o processo de conversão, garantindo que uma proporção maior da energia solar seja efetivamente utilizada. Saída de potência: Os inversores solares estão disponíveis em várias classificações de potência, desde pequenos sistemas residenciais até instalações comerciais de grande escala. A potência de saída de um inversor deve ser adequada à capacidade dos painéis solares para atingir o desempenho ideal. Durabilidade e Confiabilidade: Os inversores solares estão expostos a diversas condições ambientais, incluindo flutuações de temperatura, umidade e possíveis surtos elétricos. Portanto, os inversores devem ser construídos com materiais robustos e projetados para suportar estas condições, garantindo confiabilidade a longo prazo. Monitoramento e Comunicação: Muitos inversores solares modernos vêm equipados com sistemas de monitoramento que permitem aos usuários monitorar o desempenho de seu sistema solar fotovoltaico. Alguns inversores também podem se comunicar com dispositivos externos e plataformas de software, fornecendo dados em tempo real e permitindo monitoramento e controle remotos. Recursos de segurança: Os inversores solares incorporam vários recursos de segurança para proteger o sistema e as pessoas que trabalham com ele. Esses recursos incluem proteção contra sobretensão, proteção contra sobrecorrente, detecção de falta à terra e proteção anti-ilhamento, que evita que o inversor forneça energia à rede durante quedas de energia. Classificação do inversor solar por classificação de potência Os inversores fotovoltaicos, também conhecidos como inversores solares, podem ser classificados em diferentes tipos com base em seu design, funcionalidade e aplicação. A compreensão dessas classificações pode ajudar na seleção do inversor mais adequado para um sistema solar fotovoltaico específico. A seguir estão os principais tipos de inversores fotovoltaicos classificados por nível de potência: Inversor de acordo com o nível de potência: dividido principalmente em inversor distribuído (inversor string e microinversor), inversor centralizado Inversão de cordaer: Os inversores string são o tipo de inversor fotovoltaico mais comumente usado em instalações solares residenciais e comerciais, eles são projetados para lidar com vários painéis solares conectados em série, formando uma “string”. A string fotovoltaica (1-5kw) tornou-se o inversor mais popular no mercado internacional atualmente através de um inversor com rastreamento de pico de potência máxima no lado CC e conexão paralela à rede no lado CA. A eletricidade CC gerada pelos painéis solares é alimentada no inversor string, que a converte em eletricidade CA para uso imediato ou para exportação para a rede. Os inversores String são conhecidos por sua simplicidade, economia e facilidade de instalação. No entanto, o desempenho de toda a cadeia depende do painel de desempenho mais baixo, o que pode afetar a eficiência geral do sistema. Microinversores: Microinversores são pequenos inversores instalados em cada painel solar individual em um sistema fotovoltaico. Ao contrário dos inversores string, os microinversores convertem a eletricidade CC em CA diretamente no nível do painel. Este design permite que cada painel opere de forma independente, otimizando a produção geral de energia do sistema. Os microinversores oferecem diversas vantagens, incluindo rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT) no nível do painel, melhor desempenho do sistema em painéis sombreados ou incompatíveis, maior segurança devido a tensões CC mais baixas e monitoramento detalhado do desempenho individual do painel. No entanto, o custo inicial mais elevado e a complexidade potencial da instalação são factores a considerar. Inversores Centralizados: Os inversores centralizados, também conhecidos como inversores de grande porte ou de grande escala (>10kW), são comumente usados ​​em instalações solares fotovoltaicas de grande escala, como fazendas solares ou projetos solares comerciais. Esses inversores são projetados para lidar com altas entradas de energia CC de vários conjuntos ou conjuntos de painéis solares e convertê-los em energia CA para conexão à rede. A maior característica é a alta potência e o baixo custo do sistema, mas como a tensão e a corrente de saída de diferentes cadeias fotovoltaicas muitas vezes não são exatamente iguais (especialmente quando as cadeias fotovoltaicas estão parcialmente sombreadas devido a nebulosidade, sombra, manchas, etc.) , o uso de inversor centralizado levará a menor eficiência do processo de inversão e menor energia elétrica doméstica. Os inversores centralizados normalmente têm uma capacidade de potência maior em comparação com outros tipos, variando de vários quilowatts a vários megawatts. Eles são instalados em um local central ou estação inversora, e vários conjuntos ou conjuntos de painéis solares são conectados a eles em paralelo. O que um inversor solar faz? Os inversores fotovoltaicos desempenham múltiplas funções, incluindo conversão CA, otimização do desempenho das células solares e proteção do sistema. Essas funções abrangem operação e desligamento automáticos, controle de rastreamento de potência máxima, anti-ilhamento (para sistemas conectados à rede), ajuste automático de tensão (para sistemas conectados à rede), detecção de CC (para sistemas conectados à rede) e detecção de aterramento CC ( para sistemas conectados à rede). Vamos explorar brevemente a função de operação e desligamento automático e a função de controle de rastreamento de potência máxima. 1) Operação automática e função de desligamento Após o nascer do sol pela manhã, a intensidade da radiação solar aumenta gradualmente e a produção das células solares aumenta proporcionalmente. Quando a potência de saída exigida pelo inversor é atingida, o inversor começa a funcionar automaticamente. Após entrar em operação, o inversor monitorará a saída dos componentes da célula solar o tempo todo, desde que a potência de saída dos componentes da célula solar seja maior que a potência de saída exigida pelo inversor, o inversor continuará funcionando; até o pôr do sol parar, mesmo que esteja chovendo O inversor também funciona. Quando a saída do módulo de célula solar torna-se menor e a saída do inversor está próxima de 0, o inversor entrará em estado de espera. 2) Função de controle de rastreamento de potência máxima A saída do módulo de célula solar varia com a intensidade da radiação solar e a temperatura do próprio módulo de célula solar (temperatura do chip). Além disso, como o módulo de célula solar tem a característica de que a tensão diminui com o aumento da corrente, existe um ponto de operação ideal que pode obter a potência máxima. A intensidade da radiação solar está mudando, obviamente o melhor ponto de trabalho também está mudando. Em relação a estas alterações, o ponto de operação do módulo de célula solar está sempre no ponto de potência máxima, e o sistema sempre obtém a potência máxima de saída do módulo de célula solar. Este tipo de controle é o controle de rastreamento de potência máxima. A maior característica do inversor utilizado no sistema de geração de energia solar é a função de rastreamento do ponto de potência máxima (MPPT). Os principais indicadores técnicos do inversor fotovoltaico 1. Estabilidade da tensão de saída No sistema fotovoltaico, a energia elétrica gerada pela célula solar é primeiro armazenada pela bateria e depois convertida em corrente alternada de 220V ou 380V através do inversor. No entanto, a bateria é afetada por sua própria carga e descarga, e sua tensão de saída varia muito. Por exemplo, a bateria nominal de 12V possui um valor de tensão que pode variar entre 10,8 e 14,4V (fora dessa faixa pode causar danos à bateria). Para um inversor qualificado, quando a tensão do terminal de entrada muda dentro desta faixa, a variação de sua tensão de saída em estado estacionário não deve exceder Plusmn; 5% do valor nominal. Ao mesmo tempo, quando a carga muda repentinamente, o desvio da tensão de saída não deve exceder ±10% do valor nominal. 2. Distorção da forma de onda da tensão de saída Para inversores de onda senoidal, a distorção máxima permitida da forma de onda (ou conteúdo harmônico) deve ser especificada. Geralmente é expresso pela distorção total da forma de onda da tensão de saída, e seu valor não deve exceder 5% (10% é permitido para saída monofásica). Como a saída de corrente harmônica de alta ordem do inversor gerará perdas adicionais, como correntes parasitas na carga indutiva, se a distorção da forma de onda do inversor for muito grande, causará sério aquecimento dos componentes da carga, o que não é propício para a segurança do equipamento elétrico e afeta seriamente o sistema. eficiência operacional. 3. Frequência de saída nominal Para cargas que incluem motores, como máquinas de lavar, refrigeradores, etc., como o ponto ideal de operação da frequência dos motores é 50 Hz, frequências muito altas ou muito baixas causarão o aquecimento do equipamento, reduzindo a eficiência operacional e a vida útil do sistema, portanto, a frequência de saída do inversor deve ser um valor relativamente estável, geralmente frequência de energia de 50 Hz, e seu desvio deve estar dentro de Plusmn;l% sob condições normais de trabalho. 4. Fator de potência de carga Caracterizar a capacidade do inversor com carga indutiva ou carga capacitiva. O fator de potência de carga do inversor de onda senoidal é de 0,7 ~ 0,9 e o valor nominal é de 0,9. No caso de uma determinada potência de carga, se o fator de potência do inversor for baixo, a capacidade do inversor necessário aumentará. Por um lado, o custo aumentará e, ao mesmo tempo, aumentará a potência aparente do circuito CA do sistema fotovoltaico. À medida que a corrente aumenta, as perdas aumentarão inevitavelmente e a eficiência do sistema também diminuirá. 5. Eficiência do inversor A eficiência do inversor refere-se à relação entre sua potência de saída e a potência de entrada sob condições de trabalho especificadas, expressa em porcentagem. Em geral, a eficiência nominal de um inversor fotovoltaico refere-se a uma carga de resistência pura. Sob a condição de eficiência de carga de 80%. Como o custo geral do sistema fotovoltaico é alto, a eficiência do inversor fotovoltaico deve ser maximizada para reduzir o custo do sistema e melhorar o desempenho de custo do sistema fotovoltaico. Atualmente, a eficiência nominal dos inversores convencionais está entre 80% e 95%, e a eficiência dos inversores de baixa potência não deve ser inferior a 85%. No processo de projeto real de um sistema fotovoltaico, não apenas um inversor de alta eficiência deve ser selecionado, mas também uma configuração razoável do sistema deve ser usada para fazer com que a carga do sistema fotovoltaico funcione o mais próximo possível do ponto de melhor eficiência. . 6. Corrente de saída nominal (ou capacidade de saída nominal) Indica a corrente nominal de saída do inversor dentro da faixa de fator de potência de carga especificada. Alguns produtos inversores fornecem a capacidade nominal de saída e sua unidade é expressa em VA ou kVA. A capacidade nominal do inversor é o produto da tensão nominal de saída e da corrente nominal de saída quando o fator de potência de saída é 1 (ou seja, carga puramente resistiva). 7. Medidas de proteção Um inversor com excelente desempenho também deve ter funções ou medidas de proteção completas para lidar com diversas situações anormais que ocorrem durante o uso real, de forma a proteger o próprio inversor e outros componentes do sistema contra danos. 1) Insira a conta do seguro de subtensão: Quando a tensão do terminal de entrada for inferior a 85% da tensão nominal, o inversor deverá ter proteção e display. 2) Protetor de sobretensão de entrada: Quando a tensão do terminal de entrada for superior a 130% da tensão nominal, o inversor deverá ter proteção e display. 3) Proteção contra sobrecorrente: A proteção de sobrecorrente do inversor deve ser capaz de garantir ação oportuna quando a carga estiver em curto-circuito ou a corrente exceder o valor permitido, de modo a evitar que seja danificada pela corrente de surto. Quando a corrente de trabalho exceder 150% do valor nominal, o inversor deverá ser capaz de proteger automaticamente. 4) proteção contra curto-circuito de saída O tempo de ação da proteção contra curto-circuito do inversor não deve exceder 0,5s. 5) Proteção contra polaridade reversa de entrada: Quando os pólos positivo e negativo do terminal de entrada são invertidos, o inversor deve ter função de proteção e display. 6) Proteção contra raios: O inversor deve ter proteção contra raios. 7) Proteção contra superaquecimento, etc. Além disso, para inversores sem medidas de estabilização de tensão, o inversor também deve ter medidas de proteção contra sobretensão de saída para proteger a carga contra danos por sobretensão. 8. Características iniciais Caracterizar a capacidade do inversor de partir com carga e o desempenho durante a operação dinâmica. O inversor deve garantir uma partida confiável sob carga nominal. 9. Ruído Componentes como transformadores, indutores de filtros, interruptores eletromagnéticos e ventiladores em equipamentos eletrônicos de potência gerarão ruído. Quando o inversor está funcionando normalmente, seu ruído não deve exceder 80dB, e o ruído de um inversor pequeno não deve exceder 65dB. Habilidades de seleção de inversores solares