čo je solárny invertor?

Ako svet napreduje v snahe o udržateľné a čisté energetické riešenia, solárna energia sa stala lídrom v pretekoch smerom k zelenšej budúcnosti. Slnečné fotovoltaické (PV) systémy, využívajúce bohatú a obnoviteľnú energiu slnka, si získali širokú popularitu a dláždili cestu pre pozoruhodnú transformáciu spôsobu výroby elektriny. V srdci každého solárneho FV systému leží kľúčový komponent, ktorý umožňuje premenu slnečného žiarenia na využiteľnú energiu:solárny invertor. Solárne invertory, ktoré pôsobia ako most medzi solárnymi panelmi a elektrickou sieťou, zohrávajú zásadnú úlohu pri efektívnom využívaní solárnej energie. Pochopenie princípu ich fungovania a preskúmanie ich rôznych typov je kľúčom k pochopeniu fascinujúcej mechaniky premeny slnečnej energie. Hahoj robí ASolarInvertorWork? Solárny invertor je elektronické zariadenie, ktoré premieňa jednosmerný prúd (DC) elektrinu vyrobenú solárnymi panelmi na striedavý prúd (AC), ktorý možno použiť na napájanie domácich spotrebičov a napájať ho do elektrickej siete. Princíp činnosti solárneho invertora možno rozdeliť do troch hlavných etáp: konverzia, riadenie a výstup. Konverzia: Solárny invertor najskôr prijíma jednosmerný prúd generovaný solárnymi panelmi. Táto jednosmerná elektrina je zvyčajne vo forme kolísavého napätia, ktoré sa mení s intenzitou slnečného žiarenia. Primárnou úlohou meniča je premeniť toto premenlivé jednosmerné napätie na stabilné striedavé napätie vhodné na spotrebu. Proces konverzie zahŕňa dva kľúčové komponenty: sadu výkonových elektronických spínačov (zvyčajne bipolárne tranzistory s izolovaným hradlom alebo IGBT) a vysokofrekvenčný transformátor. Spínače sú zodpovedné za rýchle zapínanie a vypínanie jednosmerného napätia, čím vytvárajú vysokofrekvenčný impulzný signál. Transformátor potom zvýši napätie na požadovanú úroveň striedavého napätia. ovládanie: Riadiaci stupeň solárneho invertora zabezpečuje, že proces premeny funguje efektívne a bezpečne. Zahŕňa použitie sofistikovaných riadiacich algoritmov a senzorov na monitorovanie a reguláciu rôznych parametrov. Niektoré dôležité ovládacie funkcie zahŕňajú: a. Sledovanie maximálneho výkonu (MPPT): Solárne panely majú optimálny pracovný bod nazývaný maximálny výkonový bod (MPP), kde produkujú maximálny výkon pre danú intenzitu slnečného žiarenia. Algoritmus MPPT nepretržite upravuje prevádzkový bod solárnych panelov, aby sa maximalizoval výstupný výkon sledovaním MPP. b. Regulácia napätia a frekvencie: Riadiaci systém meniča udržiava stabilné výstupné striedavé napätie a frekvenciu, zvyčajne podľa štandardov rozvodnej siete. To zaisťuje kompatibilitu s inými elektrickými zariadeniami a umožňuje bezproblémovú integráciu so sieťou. c. Synchronizácia siete: Solárne invertory pripojené k sieti synchronizujú fázu a frekvenciu AC výstupu s rozvodnou sieťou. Táto synchronizácia umožňuje invertoru privádzať prebytočnú energiu späť do siete alebo odoberať energiu zo siete, keď je solárna výroba nedostatočná. výstup: V záverečnej fáze solárny invertor dodáva premenenú striedavú elektrinu do elektrickej záťaže alebo do siete. Výstup je možné využiť dvoma spôsobmi: a. On-Grid alebo Grid-Tied Systems: V systémoch viazaných na sieť dodáva solárny invertor striedavý prúd priamo do rozvodnej siete. Tým sa znižuje závislosť na elektrárňach na fosílne palivá a umožňuje sa čisté meranie, kde je možné pripísať prebytočnú elektrinu vyrobenú počas dňa a použiť ju počas období nízkej produkcie slnečnej energie. b. Systémy mimo siete: V systémoch mimo siete solárny invertor okrem dodávania energie do elektrických záťaží nabíja aj batériovú jednotku. Batérie uchovávajú prebytočnú slnečnú energiu, ktorú je možné využiť v čase nízkej produkcie slnka alebo v noci, keď solárne panely nevyrábajú elektrinu. Vlastnosti solárnych invertorov: Účinnosť: Solárne invertory sú navrhnuté tak, aby pracovali s vysokou účinnosťou, aby maximalizovali energetický výnos solárneho FV systému. Vyššia účinnosť má za následok menšie straty energie počas procesu premeny, čím sa zabezpečí efektívne využitie väčšieho podielu slnečnej energie. Výstupný výkon: Solárne invertory sú dostupné v rôznych výkonových triedach, od malých rezidenčných systémov až po veľké komerčné inštalácie. Výkon invertora by mal byť vhodne prispôsobený kapacite solárnych panelov, aby sa dosiahol optimálny výkon. Trvanlivosť a spoľahlivosť: Solárne invertory sú vystavené rôznym podmienkam prostredia, vrátane teplotných výkyvov, vlhkosti a potenciálnych elektrických prepätí. Preto by mali byť meniče vyrobené z robustných materiálov a navrhnuté tak, aby odolali týmto podmienkam a zabezpečili dlhodobú spoľahlivosť. Monitorovanie a komunikácia: Mnohé moderné solárne invertory sú vybavené monitorovacími systémami, ktoré umožňujú používateľom sledovať výkon ich solárneho fotovoltaického systému. Niektoré meniče môžu tiež komunikovať s externými zariadeniami a softvérovými platformami, poskytujúc údaje v reálnom čase a umožňujúce vzdialené monitorovanie a ovládanie. Bezpečnostné vlastnosti: Solárne invertory obsahujú rôzne bezpečnostné prvky na ochranu systému aj jednotlivcov, ktorí s ním pracujú. Medzi tieto funkcie patrí prepäťová ochrana, nadprúdová ochrana, detekcia zemných porúch a ochrana proti ostrovčekom, ktorá bráni meniču v dodávke energie do siete počas výpadkov prúdu. Klasifikácia solárnych invertorov podľa výkonu FV invertory, tiež známe ako solárne invertory, možno rozdeliť do rôznych typov na základe ich dizajnu, funkčnosti a použitia. Pochopenie týchto klasifikácií môže pomôcť pri výbere najvhodnejšieho meniča pre konkrétny solárny FV systém. Nasledujú hlavné typy FV meničov klasifikovaných podľa úrovne výkonu: Invertor podľa úrovne výkonu: hlavne rozdelený na distribuovaný invertor (reťazový invertor a mikro invertor), centralizovaný invertor String Inverters: Stringové invertory sú najbežnejšie používaným typom fotovoltaických meničov v rezidenčných a komerčných solárnych inštaláciách, sú navrhnuté tak, aby zvládli viacero solárnych panelov zapojených do série, ktoré tvoria „reťazec“. FV reťazec (1-5kw) sa v súčasnosti stal najpopulárnejším invertorom na medzinárodnom trhu vďaka meniču s maximálnym sledovaním špičky výkonu na strane DC a paralelným pripojením k sieti na strane AC. Jednosmerná elektrina generovaná solárnymi panelmi sa privádza do stringového invertora, ktorý ju premieňa na striedavú elektrinu na okamžité použitie alebo na export do siete. Stringové invertory sú známe svojou jednoduchosťou, cenovou efektívnosťou a jednoduchou inštaláciou. Výkon celého reťazca však závisí od panelu s najnižším výkonom, čo môže ovplyvniť celkovú efektivitu systému. Mikro invertory: Mikro invertory sú malé invertory, ktoré sa inštalujú na každý jednotlivý solárny panel vo FV systéme. Na rozdiel od stringových invertorov, mikro invertory premieňajú jednosmerný prúd na striedavý prúd priamo na úrovni panela. Tento dizajn umožňuje, aby každý panel fungoval nezávisle, čím sa optimalizuje celkový energetický výstup systému. Mikro invertory ponúkajú niekoľko výhod, vrátane sledovania maximálneho bodu výkonu na úrovni panela (MPPT), zlepšeného výkonu systému v zatienených alebo nezhodných paneloch, zvýšenej bezpečnosti vďaka nižšiemu jednosmernému napätiu a podrobného monitorovania výkonu jednotlivých panelov. Faktory, ktoré je potrebné zvážiť, sú však vyššie počiatočné náklady a potenciálna zložitosť inštalácie. Centralizované invertory: Centralizované invertory, tiež známe ako veľké alebo úžitkové (>10 kW) meniče, sa bežne používajú vo veľkých solárnych fotovoltaických inštaláciách, ako sú solárne farmy alebo komerčné solárne projekty. Tieto invertory sú navrhnuté tak, aby zvládali vysoké vstupy jednosmerného prúdu z viacerých reťazcov alebo polí solárnych panelov a premieňali ich na striedavý prúd pre pripojenie k sieti. Najväčšou vlastnosťou je vysoký výkon a nízka cena systému, ale keďže výstupné napätie a prúd rôznych FV reťazcov často nie sú presne prispôsobené (najmä ak sú FV reťazce čiastočne zatienené kvôli oblačnosti, tieňu, škvrnám atď.) Použitie centralizovaného invertora povedie k nižšej účinnosti procesu invertovania a nižšej elektrickej energie v domácnostiach. Centralizované invertory majú v porovnaní s inými typmi zvyčajne vyššiu výkonovú kapacitu, ktorá sa pohybuje od niekoľkých kilowattov po niekoľko megawattov. Sú inštalované na centrálnom mieste alebo invertorovej stanici a paralelne sú k nim pripojené viaceré reťazce alebo polia solárnych panelov. Čo robí solárny invertor? Fotovoltaické invertory slúžia viacerým funkciám, vrátane konverzie striedavého prúdu, optimalizácie výkonu solárnych článkov a ochrany systému. Tieto funkcie zahŕňajú automatickú prevádzku a vypnutie, riadenie maximálneho výkonu, ochranu proti ostrovčekom (pre systémy pripojené k sieti), automatické nastavenie napätia (pre systémy pripojené k sieti), detekciu DC (pre systémy pripojené k sieti) a detekciu DC uzemnenia ( pre systémy pripojené k sieti). V krátkosti preskúmame funkciu automatickej prevádzky a vypnutia a funkciu riadenia sledovania maximálneho výkonu. 1) Automatická prevádzka a funkcia vypnutia Po rannom východe slnka sa intenzita slnečného žiarenia postupne zvyšuje a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje aj výkon solárnych článkov. Po dosiahnutí výstupného výkonu požadovaného meničom sa menič automaticky spustí. Po vstupe do prevádzky bude menič neustále monitorovať výkon komponentov solárneho článku, pokiaľ je výstupný výkon komponentov solárneho článku väčší ako výstupný výkon požadovaný meničom, menič bude pokračovať v prevádzke; kým sa západ slnka nezastaví, aj keď prší. Funguje aj menič. Keď sa výkon modulu solárnych článkov zníži a výkon meniča sa priblíži k 0, menič prejde do pohotovostného stavu. 2) Funkcia riadenia sledovania maximálneho výkonu Výkon modulu solárnych článkov sa mení s intenzitou slnečného žiarenia a teplotou samotného modulu solárneho článku (teplota čipu). Okrem toho, pretože modul solárnych článkov má tú vlastnosť, že napätie klesá so zvyšujúcim sa prúdom, existuje optimálny pracovný bod, ktorý môže získať maximálny výkon. Mení sa intenzita slnečného žiarenia, samozrejme sa mení aj najlepší pracovný bod. Vzhľadom na tieto zmeny je prevádzkový bod modulu solárnych článkov vždy na bode maximálneho výkonu a systém vždy získava maximálny výkon z modulu solárnych článkov. Tento druh ovládania predstavuje ovládanie maximálneho výkonu. Najväčšou vlastnosťou meniča používaného v systéme na výrobu solárnej energie je funkcia sledovania bodu maximálneho výkonu (MPPT). Hlavné technické ukazovatele fotovoltaického meniča 1. Stabilita výstupného napätia Vo fotovoltaickom systéme je elektrická energia generovaná solárnym článkom najskôr uložená v batérii a potom prevedená na striedavý prúd 220 V alebo 380 V cez invertor. Batéria je však ovplyvnená vlastným nabíjaním a vybíjaním a jej výstupné napätie kolíše vo veľkom rozsahu. Napríklad nominálna 12V batéria má hodnotu napätia, ktorá sa môže meniť medzi 10,8 a 14,4 V (nad týmto rozsahom môže dôjsť k poškodeniu batérie). V prípade kvalifikovaného meniča, keď sa napätie na vstupnej svorke zmení v tomto rozsahu, zmena jeho výstupného napätia v ustálenom stave by nemala presiahnuť Plusmn; 5 % z menovitej hodnoty. Súčasne, keď sa zaťaženie náhle zmení, jeho odchýlka výstupného napätia by nemala presiahnuť ±10% nad menovitú hodnotu. 2. Skreslenie priebehu výstupného napätia Pre sínusové invertory by sa malo špecifikovať maximálne povolené skreslenie tvaru vlny (alebo harmonický obsah). Zvyčajne sa vyjadruje celkovým skreslením priebehu výstupného napätia a jeho hodnota by nemala presiahnuť 5% (10% je povolených pre jednofázový výstup). Pretože výstup harmonického prúdu vysokého rádu invertorom bude generovať dodatočné straty, ako sú vírivé prúdy na indukčnej záťaži, ak je skreslenie tvaru vlny meniča príliš veľké, spôsobí vážne zahrievanie komponentov záťaže, čo neprispieva k bezpečnosť elektrického zariadenia a vážne ovplyvňuje systém. prevádzkovú efektivitu. 3. Menovitá výstupná frekvencia V prípade záťaží vrátane motorov, ako sú práčky, chladničky atď., keďže optimálna prevádzková frekvencia motorov je 50 Hz, príliš vysoké alebo príliš nízke frekvencie spôsobia zahrievanie zariadenia, čím sa zníži prevádzková účinnosť a životnosť systému, takže výstupná frekvencia meniča by mala byť relatívne stabilná hodnota, zvyčajne výkonová frekvencia 50 Hz, a jej odchýlka by mala byť v rozmedzí plusmn;l% za normálnych pracovných podmienok. 4. Účiník záťaže Charakterizujte schopnosť meniča s indukčným zaťažením alebo kapacitným zaťažením. Faktor zaťaženia sínusového meniča je 0,7 ~ 0,9 a menovitá hodnota je 0,9. V prípade určitého výkonu záťaže, ak je účinník meniča nízky, kapacita požadovaného meniča sa zvýši. Na jednej strane sa zvýšia náklady a zároveň sa zvýši zdanlivý výkon striedavého obvodu fotovoltaického systému. Keď sa prúd zvýši, strata sa nevyhnutne zvýši a účinnosť systému sa tiež zníži. 5. Účinnosť meniča Účinnosť meniča sa vzťahuje na pomer jeho výstupného výkonu k vstupnému výkonu za špecifikovaných pracovných podmienok, vyjadrený v percentách. Vo všeobecnosti sa nominálna účinnosť fotovoltaického meniča vzťahuje na čisto odporové zaťaženie. Pod podmienkou 80% účinnosti záťaže. Keďže celkové náklady na fotovoltaický systém sú vysoké, účinnosť fotovoltaického meniča by sa mala maximalizovať, aby sa znížili systémové náklady a zlepšila sa nákladová výkonnosť fotovoltaického systému. V súčasnosti je nominálna účinnosť bežných invertorov medzi 80 % a 95 % a účinnosť invertorov s nízkym výkonom sa požaduje, aby nebola menšia ako 85 %. V samotnom procese navrhovania fotovoltaického systému by sa mal nielen zvoliť vysokoúčinný menič, ale mala by sa použiť aj rozumná konfigurácia systému, aby zaťaženie fotovoltaického systému fungovalo čo najviac blízko bodu s najlepšou účinnosťou. . 6. Menovitý výstupný prúd (alebo menovitá výstupná kapacita) Označuje menovitý výstupný prúd meniča v rámci špecifikovaného rozsahu účinníka záťaže. Niektoré invertorové produkty udávajú menovitý výstupný výkon a jeho jednotka je vyjadrená vo VA alebo kVA. Menovitá kapacita meniča je súčinom menovitého výstupného napätia a menovitého výstupného prúdu, keď je výstupný účinník 1 (to znamená čisto odporová záťaž). 7. Ochranné opatrenia Menič s vynikajúcim výkonom by mal mať aj kompletné ochranné funkcie alebo opatrenia na riešenie rôznych abnormálnych situácií, ktoré sa vyskytnú počas skutočného používania, aby bol samotný menič a ostatné komponenty systému chránené pred poškodením. 1) Zadajte účet poistenia podpätia: Keď je napätie na vstupnej svorke nižšie ako 85 % menovitého napätia, menič by mal mať ochranu a displej. 2) Vstupná prepäťová ochrana: Keď je napätie na vstupnej svorke vyššie ako 130 % menovitého napätia, menič by mal mať ochranu a displej. 3) Nadprúdová ochrana: Nadprúdová ochrana meniča by mala byť schopná zabezpečiť včasnú akciu pri skrate záťaže alebo prekročení prúdu nad prípustnú hodnotu, aby sa zabránilo jej poškodeniu nárazovým prúdom. Keď pracovný prúd prekročí 150 % menovitej hodnoty, menič by mal byť schopný automaticky chrániť. 4) ochrana proti skratu na výstupe Doba pôsobenia ochrany proti skratu meniča by nemala presiahnuť 0,5 s. 5) Ochrana proti prepólovaniu vstupu: Keď sú kladné a záporné póly vstupnej svorky zamenené, menič by mal mať ochrannú funkciu a displej. 6) Ochrana pred bleskom: Striedač by mal mať ochranu pred bleskom. 7) Ochrana proti prehriatiu atď. Okrem toho v prípade meničov bez opatrení na stabilizáciu napätia by menič mal mať aj ochranné opatrenia proti prepätiu na výstupe na ochranu záťaže pred poškodením prepätím. 8. Štartovacie charakteristiky Charakterizovať schopnosť meniča štartovať so záťažou a výkon počas dynamickej prevádzky. Menič by mal zabezpečiť spoľahlivé spustenie pri menovitej záťaži. 9. Hluk Komponenty, ako sú transformátory, filtračné tlmivky, elektromagnetické spínače a ventilátory vo výkonových elektronických zariadeniach budú generovať hluk. Keď menič beží normálne, jeho hluk by nemal presiahnuť 80 dB a hluk malého meniča by nemal prekročiť 65 dB. Výberové zručnosti solárnych invertorov