Zatiaľ čo svet napreduje v hľadaní udržateľných a čistých energetických riešení, solárna energia sa stala priekopníkom v pretekoch o zelenšiu budúcnosť. Solárne fotovoltaické (FV) systémy využívajú bohatú a obnoviteľnú energiu slnka a získali si širokú popularitu, čím vydláždili cestu k pozoruhodnej transformácii spôsobu, akým vyrábame elektrinu. 
V srdci každého solárneho fotovoltaického systému leží kľúčový komponent, ktorý umožňuje premenu slnečného žiarenia na využiteľnú energiu:solárny invertorSolárne invertory, ktoré pôsobia ako most medzi solárnymi panelmi a elektrickou sieťou, zohrávajú dôležitú úlohu v efektívnom využívaní solárnej energie. Pochopenie ich princípu fungovania a preskúmanie ich rôznych typov je kľúčom k pochopeniu fascinujúcej mechaniky premeny slnečnej energie. HAko to robí ASolárImeničWork? Solárny invertor je elektronické zariadenie, ktoré premieňa jednosmerný prúd (DC) vyrobený solárnymi panelmi na striedavý prúd (AC), ktorý sa môže použiť na napájanie domácich spotrebičov a dodávať do elektrickej siete. Princíp fungovania solárneho invertora možno rozdeliť do troch hlavných fáz: konverzia, riadenie a výstup. Konverzia: Solárny invertor najprv prijíma jednosmerný prúd generovaný solárnymi panelmi. Tento jednosmerný prúd je zvyčajne vo forme kolísavého napätia, ktoré sa mení v závislosti od intenzity slnečného žiarenia. Hlavnou úlohou invertora 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 izolovanou hradlou alebo IGBT) a vysokofrekvenčný transformátor. Spínače sú zodpovedné za rýchle zapínanie a vypínanie jednosmerného napätia, čím vytvárajú vysokofrekvenčný impulzný signál. Transformátor potom zvyšuje napätie na požadovanú úroveň striedavého napätia. Ovládanie: Riadiaca fáza solárneho invertora zabezpečuje, že proces premeny funguje efektívne a bezpečne. Zahŕňa použitie sofistikovaných riadiacich algoritmov a senzorov na monitorovanie a reguláciu rôznych parametrov. Medzi dôležité riadiace funkcie patria: a. Sledovanie bodu maximálneho výkonu (MPPT): Solárne panely majú optimálny prevádzkový bod nazývaný bod maximálneho výkonu (MPP), kde produkujú maximálny výkon pre danú intenzitu slnečného žiarenia. Algoritmus MPPT neustále upravuje prevádzkový bod solárnych panelov, aby maximalizoval výstupný výkon sledovaním MPP. b. Regulácia napätia a frekvencie: Riadiaci systém meniča udržiava stabilné výstupné striedavé napätie a frekvenciu, zvyčajne v súlade s normami rozvodnej siete. To zaisťuje kompatibilitu s inými elektrickými zariadeniami a umožňuje bezproblémovú integráciu do siete. c. Synchronizácia so sieťou: Solárne invertory pripojené k sieti synchronizujú fázu a frekvenciu striedavého výstupu s energetickou sieťou. Táto synchronizácia umožňuje invertoru dodávať prebytočný výkon späť do siete alebo odoberať energiu zo siete, keď je výroba solárnej energie nedostatočná. Výstup: V záverečnej fáze solárny invertor dodáva premenenú striedavú elektrinu do elektrických spotrebičov alebo do siete. Výstup je možné využiť dvoma spôsobmi: a. Systémy pripojené k sieti alebo k sieti viazané systémy: V systémoch pripojených k sieti solárny invertor dodáva striedavú elektrinu priamo do rozvodnej siete. To znižuje závislosť od elektrární na fosílne palivá a umožňuje sieťové meranie, kde prebytočnú elektrinu vyrobenú počas dňa možno pripísať a použiť počas období s nízkou produkciou solárnej energie. b. Systémy mimo siete: V systémoch mimo siete solárny invertor okrem napájania elektrických záťaží nabíja aj batériovú skupinu. Batérie ukladajú prebytočnú slnečnú energiu, ktorú je možné využiť v čase nízkej produkcie slnečnej energie alebo v noci, keď solárne panely negenerujú elektrinu. Charakteristiky solárnych invertorov: Účinnosť: Solárne invertory sú navrhnuté tak, aby pracovali s vysokou účinnosťou a maximalizovali energetický výnos solárneho fotovoltaického systému. Vyššia účinnosť vedie k menším stratám energie počas procesu premeny, čím sa zabezpečí efektívne využitie väčšej časti slnečnej energie. Výstupný výkon: Solárne invertory sú dostupné v rôznych výkonových hodnotách, od malých rezidenčných systémov až po rozsiahle komerčné inštalácie. Výstupný výkon invertora by mal byť vhodne zladený s kapacitou 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 invertory vyrobené z odolných materiálov a navrhnuté tak, aby odolali týmto podmienkam, a tým zabezpečili dlhodobú spoľahlivosť. Monitorovanie a komunikácia: Mnohé moderné solárne invertory sú vybavené monitorovacími systémami, ktoré umožňujú používateľom sledovať výkon ich solárneho fotovoltaického systému. Niektoré invertory dokážu tiež komunikovať s externými zariadeniami a softvérovými platformami, čím poskytujú údaje v reálnom čase a umožňujú diaľkové monitorovanie a ovládanie. Bezpečnostné prvky: Solárne invertory obsahujú rôzne bezpečnostné prvky na ochranu systému aj osôb, ktoré s ním pracujú. Medzi tieto funkcie patrí ochrana pred prepätím, ochrana pred nadprúdom, detekcia zemného spojenia a ochrana proti ostrovnému chodu, ktorá zabraňuje invertoru dodávať energiu do siete počas výpadkov prúdu. Klasifikácia solárnych invertorov podľa výkonu Fotovoltaické invertory, známe aj ako solárne invertory, možno rozdeliť do rôznych typov na základe ich dizajnu, funkčnosti a použitia. Pochopenie týchto klasifikácií môže pomôcť pri výbere najvhodnejšieho invertora pre konkrétny solárny fotovoltaický systém. Nasledujú hlavné typy fotovoltaických invertorov klasifikovaných podľa úrovne výkonu: Menič podľa úrovne výkonu: rozdelený hlavne na distribuovaný menič (reťazcový menič a mikro menič), centralizovaný menič Inverzia reťazcaeri: Reťazcové invertory sú najbežnejšie používaným typom fotovoltaických invertorov v rezidenčných a komerčných solárnych inštaláciách. Sú navrhnuté tak, aby zvládli viacero solárnych panelov zapojených do série, čím tvoria „reťazec“. Fotovoltaický reťazec (1 – 5 kW) sa v súčasnosti stal najobľúbenejším invertorom na medzinárodnom trhu vďaka invertoru s maximálnym sledovaním špičkového výkonu na strane jednosmerného prúdu a paralelným pripojením do siete na strane striedavého prúdu. Jednosmerný prúd generovaný solárnymi panelmi sa privádza do reťazcového invertora, ktorý ho premieňa na striedavý prúd na okamžité použitie alebo na export do siete. Reťazcové invertory sú známe svojou jednoduchosťou, nákladovou efektívnosťou a jednoduchou inštaláciou. Výkon celého reťazca však závisí od najmenej výkonného panela, čo môže ovplyvniť celkovú účinnosť systému. Mikro invertory: Mikro invertory sú malé invertory, ktoré sa inštalujú na každý jednotlivý solárny panel vo fotovoltaickom systéme. Na rozdiel od reťazcových invertorov, mikro invertory premieňajú jednosmerný prúd na striedavý prúd priamo na úrovni panela. Táto konštrukcia umožňuje každému panelu pracovať nezávisle, čím sa optimalizuje celkový energetický výkon systému. Mikro invertory ponúkajú niekoľko výhod vrátane sledovania bodu maximálneho výkonu (MPPT) na úrovni panela, zlepšeného výkonu systému v tienených alebo nezodpovedajúcich paneloch, zvýšenej bezpečnosti vďaka nižšiemu jednosmernému napätiu a podrobného monitorovania výkonu jednotlivých panelov. Je však potrebné zvážiť vyššie počiatočné náklady a potenciálnu zložitosť inštalácie. Centralizované invertory: Centralizované invertory, známe aj ako veľké alebo úžitkové (> 10 kW) invertory, sa bežne používajú vo veľkých solárnych fotovoltaických inštaláciách, ako sú solárne farmy alebo komerčné solárne projekty. Tieto invertory sú navrhnuté tak, aby zvládali vysoký jednosmerný výkon z viacerých reťazcov alebo polí solárnych panelov a premieňali ho na striedavý prúd pre pripojenie do siete. Najväčšou výhodou je vysoký výkon a nízke náklady systému, ale keďže výstupné napätie a prúd rôznych FV reťazcov často nie sú presne zhodné (najmä ak sú FV reťazce čiastočne zatienené kvôli oblačnosti, tieňu, škvrnám atď.), použitie centralizovaného meniča povedie k nižšej účinnosti invertorového procesu a nižšej spotrebe elektrickej energie v domácnosti. Centrálne invertory majú zvyčajne vyššiu výkonovú kapacitu v porovnaní s inými typmi, ktorá sa pohybuje od niekoľkých kilowattov do niekoľkých megawattov. Sú inštalované v centrálnom mieste alebo invertorovej stanici a k nim je paralelne pripojených viacero reťazcov alebo polí solárnych panelov. Čo robí solárny invertor? Fotovoltaické invertory slúžia na viacero funkcií vrátane konverzie striedavého prúdu, optimalizácie výkonu solárnych článkov a ochrany systému. Tieto funkcie zahŕňajú automatickú prevádzku a vypínanie, riadenie sledovania maximálneho výkonu, ochranu pred ostrovným prúdom (pre systémy pripojené k sieti), automatické nastavenie napätia (pre systémy pripojené k sieti), detekciu jednosmerného prúdu (pre systémy pripojené k sieti) a detekciu uzemnenia jednosmerného prúdu (pre systémy pripojené k sieti). Stručne si pozrime funkciu automatickej prevádzky a vypínania a funkciu riadenia sledovania maximálneho výkonu. 1) Funkcia automatickej prevádzky a vypnutia Po východe slnka ráno sa intenzita slnečného žiarenia postupne zvyšuje a výstup solárnych článkov sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. Keď sa dosiahne výstupný výkon požadovaný meničom, menič sa automaticky spustí. Po spustení prevádzky menič neustále monitoruje výstup komponentov solárnych článkov a pokiaľ je výstupný výkon komponentov solárnych článkov väčší ako výstupný výkon požadovaný meničom, menič bude pokračovať v prevádzke až do západu slnka, aj keď prší. Keď sa výstup modulu solárnych článkov zníži a výstup meniča sa blíži k 0, menič prejde do pohotovostného stavu. 2) Funkcia riadenia sledovania maximálneho výkonu Výstup modulu solárneho článku sa mení v závislosti od intenzity slnečného žiarenia a teploty samotného modulu solárneho článku (teploty čipu). Okrem toho, keďže modul solárneho článku má charakteristiku, že napätie klesá so zvyšujúcim sa prúdom, existuje optimálny prevádzkový bod, v ktorom je možné dosiahnuť maximálny výkon. Intenzita slnečného žiarenia sa mení, a preto sa mení aj najlepší pracovný bod. V porovnaní s týmito zmenami je prevádzkový bod modulu solárneho článku vždy v bode maximálneho výkonu a systém vždy dosahuje maximálny výstupný výkon z modulu solárneho článku. Tento typ riadenia je riadenie so sledovaním maximálneho výkonu. Najväčšou vlastnosťou meniča používaného v systéme výroby solárnej energie je funkcia sledovania bodu maximálneho výkonu (MPPT). Hlavné technické ukazovatele fotovoltického invertora 1. Stabilita výstupného napätia Vo fotovoltaickom systéme sa elektrická energia generovaná solárnym článkom najprv ukladá v batérii a potom sa prostredníctvom meniča premieňa na striedavý prúd 220 V alebo 380 V. Batéria je však ovplyvnená vlastným nabíjaním a vybíjaním a jej výstupné napätie sa mení vo veľkom rozsahu. Napríklad menovitá 12 V batéria má hodnotu napätia, ktorá sa môže pohybovať medzi 10,8 a 14,4 V (mimo tohto rozsahu môže dôjsť k poškodeniu batérie). V prípade kvalifikovaného meniča by pri zmene vstupného napätia na svorkách v tomto rozsahu zmena jeho ustáleného výstupného napätia nemala prekročiť ±5 % menovitej hodnoty. Zároveň by pri náhlej zmene zaťaženia odchýlka jeho výstupného napätia nemala prekročiť ±10 % menovitej hodnoty. 2. Skreslenie tvaru vlny výstupného napätia Pre sínusové meniče by sa malo špecifikovať maximálne povolené skreslenie tvaru vlny (alebo harmonický obsah). Zvyčajne sa vyjadruje celkovým skreslením tvaru vlny výstupného napätia a jeho hodnota by nemala presiahnuť 5 % (pre jednofázový výstup je povolených 10 %). Keďže výstup prúdu s vyššími harmonickými z meniča bude generovať dodatočné straty, ako sú vírivé prúdy na indukčnej záťaži, ak je skreslenie tvaru vlny meniča príliš veľké, spôsobí to vážne zahrievanie komponentov záťaže, čo neprispieva k bezpečnosti elektrických zariadení a vážne ovplyvňuje prevádzkovú účinnosť systému. 3. Menovitá výstupná frekvencia Pri záťažiach vrátane motorov, ako sú práčky, chladničky atď., keďže optimálny prevádzkový bod frekvencie motorov je 50 Hz, príliš vysoké alebo príliš nízke frekvencie spôsobia prehrievanie zariadenia, čo zníži prevádzkovú účinnosť a životnosť systému, takže výstupná frekvencia meniča by mala mať relatívne stabilnú hodnotu, zvyčajne sieťovú frekvenciu 50 Hz, a jej odchýlka by mala byť za normálnych prevádzkových podmienok v rozmedzí ±1 %. 4. Faktor výkonu záťaže Charakterizujte schopnosť meniča pracovať s induktívnou alebo kapacitnou záťažou. Účinník sínusového meniča je 0,7 až 0,9 a menovitá hodnota je 0,9. Pri určitom výkone záťaže, ak je účinník meniča nízky, sa zvýši požadovaný výkon meniča. Na jednej strane sa zvýšia náklady a zároveň sa zvýši zdanlivý výkon striedavého obvodu fotovoltaického systému. So zvyšujúcim sa prúdom sa nevyhnutne zvýšia straty a zníži sa aj účinnosť systému. 5. Účinnosť meniča Účinnosť meniča sa vzťahuje na pomer jeho výstupného výkonu k vstupnému výkonu za špecifikovaných prevádzkových podmienok, vyjadrený v percentách. Vo všeobecnosti sa nominálna účinnosť fotovoltaického meniča vzťahuje na čisto odporovú záťaž. Pri podmienke 80 % účinnosti záťaže ide o účinnosť. Keďže celkové náklady na fotovoltaický systém sú vysoké, účinnosť fotovoltaického meniča by sa mala maximalizovať, aby sa znížili náklady systému a zlepšila sa nákladová výkonnosť fotovoltaického systému. V súčasnosti je nominálna účinnosť bežných meničov medzi 80 % a 95 % a účinnosť meničov s nízkym výkonom by nemala byť nižšia ako 85 %. V procese návrhu fotovoltaického systému by sa mal nielen vybrať vysokoúčinný menič, ale mala by sa použiť aj rozumná konfigurácia systému, aby sa záťaž fotovoltaického systému čo najviac blížila k bodu najlepšej účinnosti. 6. Menovitý výstupný prúd (alebo menovitá výstupná kapacita) Označuje menovitý výstupný prúd meniča v rámci špecifikovaného rozsahu účinníka záťaže. Niektoré meniče uvádzajú menovitý výstupný výkon a jeho jednotka je vyjadrená vo VA alebo kVA. Menovitý výkon meniča je súčin menovitého výstupného napätia a menovitého výstupného prúdu, keď je výstupný účinník 1 (t. j. 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 sa chránil samotný menič a ďalšie komponenty systému pred poškodením. 1) Zadajte účet poistenia podpätia: Ak je vstupné napätie na svorkách nižšie ako 85 % menovitého napätia, menič by mal mať ochranu a displej. 2) Vstupná prepäťová ochrana: Ak je vstupné napätie na svorkách vyššie ako 130 % menovitého napätia, menič by mal mať ochranu a displej. 3) Nadprúdová ochrana: Nadprúdová ochrana meniča by mala byť schopná zabezpečiť včasnú reakciu, keď je záťaž skratovaná alebo prúd prekročí povolenú hodnotu, aby sa zabránilo poškodeniu prepäťovým prúdom. Keď pracovný prúd prekročí 150 % menovitej hodnoty, menič by mal byť schopný automaticky sa chrániť. 4) ochrana proti skratu na výstupe Doba aktivácie ochrany proti skratu meniča by nemala presiahnuť 0,5 s. 5) Ochrana proti prepólovaniu vstupu: Keď sú kladné a záporné póly vstupnej svorky obrátené, menič by mal mať ochrannú funkciu a displej by mal mať zobrazenie. 6) Ochrana pred bleskom: Menič by mal mať ochranu pred bleskom. 7) Ochrana proti prehriatiu atď. Okrem toho by meniče bez opatrení na stabilizáciu napätia mali mať meniče aj opatrenia na ochranu pred prepätím na výstupe, aby sa chránila záťaž pred poškodením prepätím. 8. Štartovacie charakteristiky Charakterizovať schopnosť meniča spustiť sa so záťažou a výkon počas dynamickej prevádzky. Menič by mal zabezpečiť spoľahlivý štart pri menovitom zaťažení. 9. Hluk Komponenty ako transformátory, filtračné cievky, elektromagnetické spínače a ventilátory vo výkonových elektronických zariadeniach generujú hluk. Pri normálnej prevádzke meniča by jeho hluk nemal prekročiť 80 dB a hluk malého meniča by nemal prekročiť 65 dB. Výberové zručnosti solárnych invertorov
Čas uverejnenia: 8. mája 2024