kaj je solarni inverter?

Medtem ko svet koraka naprej v prizadevanju za trajnostne in čiste energetske rešitve, je sončna energija postala vodilna v tekmi proti bolj zeleni prihodnosti. Z izkoriščanjem obilne in obnovljive energije sonca so solarni fotovoltaični (PV) sistemi pridobili široko priljubljenost in utirajo pot izjemni preobrazbi v načinu pridobivanja električne energije. V središču vsakega solarnega PV sistema je ključna komponenta, ki omogoča pretvorbo sončne svetlobe v uporabno energijo:solarni inverter. Kot most med sončnimi kolektorji in električnim omrežjem igrajo solarni pretvorniki ključno vlogo pri učinkovitem izkoriščanju sončne energije. Razumevanje njihovega načela delovanja in raziskovanje njihovih različnih tipov je ključnega pomena za razumevanje fascinantne mehanike za pretvorbo sončne energije. How Ali ASolarInverterWork? Solarni pretvornik je elektronska naprava, ki pretvarja enosmerni (DC) elektriko, ki jo proizvajajo sončne plošče, v izmenični (AC) elektriko, ki se lahko uporablja za napajanje gospodinjskih aparatov in se napaja v električno omrežje. Načelo delovanja solarnega pretvornika lahko razdelimo na tri glavne stopnje: pretvorbo, krmiljenje in izhod. Pretvorba: Solarni pretvornik najprej prejme enosmerno elektriko, ki jo ustvarijo sončne celice. Ta enosmerna elektrika je običajno v obliki nihajoče napetosti, ki se spreminja z intenzivnostjo sončne svetlobe. Primarna naloga pretvornika je pretvoriti to spremenljivo enosmerno napetost v stabilno izmenično napetost, ki je primerna za porabo. Postopek pretvorbe vključuje dve ključni komponenti: niz močnostnih elektronskih stikal (običajno bipolarni tranzistorji z izoliranimi vrati ali IGBT) in visokofrekvenčni transformator. Stikala so odgovorna za hitro vklapljanje in izklapljanje enosmerne napetosti, kar ustvarja visokofrekvenčni impulzni signal. Transformator nato poveča napetost na želeno raven AC napetosti. Nadzor: Krmilna stopnja solarnega pretvornika zagotavlja, da proces pretvorbe deluje učinkovito in varno. Vključuje uporabo sofisticiranih kontrolnih algoritmov in senzorjev za spremljanje in uravnavanje različnih parametrov. Nekatere pomembne nadzorne funkcije vključujejo: a. Sledenje največji moči (MPPT): Solarni paneli imajo optimalno delovno točko, imenovano točka največje moči (MPP), kjer proizvedejo največjo moč za določeno intenzivnost sončne svetlobe. MPPT algoritem nenehno prilagaja delovno točko sončnih kolektorjev za povečanje izhodne moči s sledenjem MPP. b. Regulacija napetosti in frekvence: Krmilni sistem pretvornika vzdržuje stabilno izhodno napetost in frekvenco AC, običajno v skladu s standardi električnega omrežja. To zagotavlja združljivost z drugimi električnimi napravami in omogoča brezhibno integracijo z omrežjem. c. Sinhronizacija omrežja: solarni pretvorniki, povezani z omrežjem, sinhronizirajo fazo in frekvenco izhoda izmeničnega toka z električnim omrežjem. Ta sinhronizacija omogoča, da razsmernik vrne odvečno moč nazaj v omrežje ali črpa energijo iz omrežja, ko je sončna proizvodnja nezadostna. Izhod: V končni fazi solarni pretvornik dovaja pretvorjeno izmenično električno energijo električnim bremenom ali omrežju. Rezultat je mogoče uporabiti na dva načina: a. Sistemi, povezani z omrežjem ali sistemi, povezani z omrežjem: V sistemih, povezanih z omrežjem, solarni pretvornik napaja električno energijo AC neposredno v električno omrežje. To zmanjšuje odvisnost od elektrarn na fosilna goriva in omogoča neto merjenje, pri katerem se presežek električne energije, proizvedene čez dan, lahko pripiše in uporabi v obdobjih nizke proizvodnje sončne energije. b. Sistemi zunaj omrežja: V sistemih zunaj omrežja solarni pretvornik poleg napajanja električnih bremen polni baterijo. Baterije shranjujejo odvečno sončno energijo, ki jo je mogoče uporabiti v času nizke proizvodnje sonca ali ponoči, ko sončni kolektorji ne proizvajajo električne energije. Značilnosti solarnih pretvornikov: Učinkovitost: Solarni pretvorniki so zasnovani tako, da delujejo z visoko učinkovitostjo, da povečajo izkoristek energije solarnega PV sistema. Večja učinkovitost ima za posledico manjšo izgubo energije med procesom pretvorbe, kar zagotavlja, da je večji delež sončne energije učinkovito izkoriščen. Izhodna moč: Solarni pretvorniki so na voljo v različnih nazivnih močeh, od majhnih stanovanjskih sistemov do velikih komercialnih naprav. Izhodna moč pretvornika mora biti ustrezno usklajena z zmogljivostjo sončnih kolektorjev, da se doseže optimalno delovanje. Vzdržljivost in zanesljivost: Solarni pretvorniki so izpostavljeni različnim okoljskim pogojem, vključno s temperaturnimi nihanji, vlažnostjo in potencialnimi električnimi sunki. Zato morajo biti razsmerniki izdelani iz robustnih materialov in zasnovani tako, da prenesejo te pogoje, kar zagotavlja dolgoročno zanesljivost. Spremljanje in komunikacija: Številni sodobni solarni pretvorniki so opremljeni s sistemi za spremljanje, ki uporabnikom omogočajo spremljanje delovanja njihovega solarnega PV sistema. Nekateri razsmerniki lahko tudi komunicirajo z zunanjimi napravami in programskimi platformami ter zagotavljajo podatke v realnem času in omogočajo nadzor in nadzor na daljavo. Varnostne funkcije: Solarni pretvorniki vključujejo različne varnostne funkcije za zaščito sistema in posameznikov, ki delajo z njim. Te funkcije vključujejo zaščito pred prenapetostjo, zaščito pred prevelikim tokom, zaznavanje ozemljitvene napake in zaščito proti otočku, ki preprečuje, da bi razsmernik dovajal energijo v omrežje med izpadi električne energije. Razvrstitev solarnega pretvornika glede na moč Fotonapetostne razsmernike, znane tudi kot sončni razsmerniki, je mogoče razvrstiti v različne vrste glede na njihovo zasnovo, funkcionalnost in uporabo. Razumevanje teh klasifikacij lahko pomaga pri izbiri najprimernejšega pretvornika za določen solarni PV sistem. Sledijo glavne vrste fotonapetostnih pretvornikov, razvrščenih po stopnji moči: Pretvornik glede na stopnjo moči: večinoma razdeljen na porazdeljene pretvornike (pretvornik nizov in mikro pretvornik), centraliziran pretvornik Obrat nizaers: Nizni razsmerniki so najpogosteje uporabljena vrsta fotonapetostnih razsmernikov v stanovanjskih in komercialnih solarnih inštalacijah, zasnovani so za upravljanje več solarnih kolektorjev, povezanih zaporedno, ki tvorijo "niz". PV niz (1-5kw) je postal najbolj priljubljen razsmernik na mednarodnem trgu dandanes z razsmernikom s sledenjem največje konične moči na strani DC in vzporedno omrežno povezavo na strani izmeničnega toka. Električna energija enosmernega toka, ki jo ustvarijo sončni kolektorji, se napaja v pretvornik nizov, ki jo pretvori v električno energijo izmeničnega toka za takojšnjo uporabo ali za izvoz v omrežje. Strunski inverterji so znani po svoji preprostosti, stroškovni učinkovitosti in enostavni namestitvi. Vendar pa je delovanje celotnega niza odvisno od najmanj zmogljive plošče, kar lahko vpliva na splošno učinkovitost sistema. Mikro pretvorniki: Mikro razsmerniki so majhni razsmerniki, ki se namestijo na vsako posamezno solarno ploščo v PV sistemu. Za razliko od string inverterjev, mikro inverterji pretvarjajo enosmerno elektriko v izmenični na ravni plošče. Ta zasnova omogoča, da vsaka plošča deluje neodvisno, kar optimizira celotno izhodno energijo sistema. Mikro pretvorniki ponujajo več prednosti, vključno s sledenjem največje moči na ravni plošče (MPPT), izboljšano zmogljivostjo sistema v zasenčenih ali neusklajenih ploščah, večjo varnost zaradi nižjih enosmernih napetosti in podrobno spremljanje delovanja posamezne plošče. Vendar pa so dejavniki, ki jih je treba upoštevati, višji začetni stroški in morebitna zapletenost namestitve. Centralizirani pretvorniki: Centralizirani razsmerniki, znani tudi kot veliki razsmerniki ali razsmerniki (>10kW), se običajno uporabljajo v obsežnih sončnih PV napravah, kot so sončne elektrarne ali komercialni solarni projekti. Ti pretvorniki so zasnovani za obvladovanje visokih vhodov enosmerne moči iz več nizov ali nizov sončnih kolektorjev in njihovo pretvorbo v izmenični tok za povezavo z omrežjem. Največja značilnost je velika moč in nizka cena sistema, a ker se izhodna napetost in tok različnih fotonapetostnih nizov pogosto ne ujemata (še posebej, če so fotonapetostni nizi delno zasenčeni zaradi oblačnosti, sence, madežev itd.), , bo uporaba centraliziranega razsmernika povzročila nižjo učinkovitost postopka obračanja in manjšo električno energijo v gospodinjstvu. Centralizirani pretvorniki imajo običajno večjo moč v primerjavi z drugimi vrstami, ki segajo od nekaj kilovatov do nekaj megavatov. Namestijo se na centralno lokacijo ali invertersko postajo, nanje pa je vzporedno povezanih več nizov ali nizov sončnih kolektorjev. Kaj počne solarni pretvornik? Fotonapetostni pretvorniki služijo več funkcijam, vključno s pretvorbo izmeničnega toka, optimizacijo delovanja sončnih celic in zaščito sistema. Te funkcije vključujejo samodejno delovanje in zaustavitev, nadzor sledenja največje moči, preprečevanje otočenja (za sisteme, povezane z omrežjem), samodejno prilagajanje napetosti (za sisteme, povezane z omrežjem), zaznavanje enosmernega toka (za sisteme, povezane z omrežjem) in zaznavanje ozemljitve enosmernega toka ( za sisteme, povezane z omrežjem). Na kratko raziščimo funkcijo samodejnega delovanja in izklopa ter funkcijo nadzora sledenja največje moči. 1) Funkcija samodejnega delovanja in izklopa Zjutraj po sončnem vzhodu intenzivnost sončnega obsevanja postopoma narašča in temu primerno se povečuje tudi moč sončnih celic. Ko je dosežena izhodna moč, ki jo zahteva razsmernik, začne pretvornik delovati samodejno. Po vstopu v operacijo bo pretvornik ves čas spremljal izhodno moč komponent sončne celice, dokler bo izhodna moč komponent sončne celice večja od izhodne moči, ki jo zahteva pretvornik, bo razsmernik še naprej deloval; dokler sončni zahod ne preneha, tudi če je deževno. Inverter tudi deluje. Ko se izhod modula sončne celice zmanjša in je izhod pretvornika blizu 0, pretvornik preide v stanje pripravljenosti. 2) Nadzorna funkcija sledenja največje moči Izhodna moč modula sončne celice se spreminja z intenzivnostjo sončnega sevanja in temperaturo samega modula sončne celice (temperatura čipa). Poleg tega, ker ima modul sončne celice značilnost, da napetost pada s povečanjem toka, tako obstaja optimalna delovna točka, ki lahko pridobi največjo moč. Intenzivnost sončnega sevanja se spreminja, očitno se spreminja tudi najboljša delovna točka. Glede na te spremembe je delovna točka modula sončne celice vedno na točki največje moči in sistem vedno pridobi največjo izhodno moč iz modula sončne celice. Ta vrsta nadzora je nadzor sledenja največje moči. Največja značilnost pretvornika, ki se uporablja v sistemu za proizvodnjo sončne energije, je funkcija sledenja maksimalne moči (MPPT). Glavni tehnični indikatorji fotovoltaičnega pretvornika 1. Stabilnost izhodne napetosti V fotovoltaičnem sistemu se električna energija, ki jo ustvari sončna celica, najprej shrani v baterijo, nato pa se preko pretvornika pretvori v izmenični tok 220 V ali 380 V. Vendar pa na baterijo vpliva njeno lastno polnjenje in praznjenje, njena izhodna napetost pa se spreminja v velikem razponu. Na primer, nominalna 12 V baterija ima vrednost napetosti, ki se lahko spreminja med 10,8 in 14,4 V (čez ta obseg lahko povzroči poškodbe baterije). Pri kvalificiranem pretvorniku, ko se napetost vhodne sponke spremeni znotraj tega območja, variacija njegove izhodne napetosti v stabilnem stanju ne sme preseči Plusmn; 5 % nazivne vrednosti. Istočasno, ko se obremenitev nenadoma spremeni, odstopanje izhodne napetosti ne sme preseči ±10% nad nazivno vrednostjo. 2. Popačenje valovne oblike izhodne napetosti Za pretvornike s sinusnim valom je treba določiti največje dovoljeno popačenje valovne oblike (ali vsebnost harmonikov). Običajno se izraža s celotnim popačenjem valovne oblike izhodne napetosti, njegova vrednost pa ne sme presegati 5 % (10 % je dovoljeno za enofazni izhod). Ker bo izhod harmoničnega toka visokega reda pretvornika povzročil dodatne izgube, kot so vrtinčni tokovi na induktivni obremenitvi, bo popačenje valovne oblike pretvornika preveliko povzročilo resno segrevanje komponent obremenitve, kar ni ugodno za varnost električne opreme in resno vpliva na sistem. učinkovitost delovanja. 3. Nazivna izhodna frekvenca Za obremenitve, vključno z motorji, kot so pralni stroji, hladilniki itd., ker je optimalna frekvenčna delovna točka motorjev 50 Hz, bodo previsoke ali prenizke frekvence povzročile segrevanje opreme, kar bo zmanjšalo učinkovitost delovanja in življenjsko dobo sistema, zato mora biti izhodna frekvenca pretvornika razmeroma stabilna vrednost, običajno močna frekvenca 50 Hz, njeno odstopanje pa mora biti v normalnih delovnih pogojih znotraj Plusmn;l %. 4. Faktor moči obremenitve Označite sposobnost pretvornika z induktivno ali kapacitivno obremenitvijo. Faktor moči obremenitve sinusnega pretvornika je 0,7~0,9, nazivna vrednost pa 0,9. V primeru določene moči obremenitve, če je faktor moči pretvornika nizek, se bo zmogljivost zahtevanega pretvornika povečala. Po eni strani se bodo povečali stroški, hkrati pa se bo povečala navidezna moč izmeničnega tokokroga fotovoltaičnega sistema. Ko se tok poveča, se bo izguba neizogibno povečala, učinkovitost sistema pa se bo zmanjšala. 5. Učinkovitost pretvornika Učinkovitost pretvornika se nanaša na razmerje med njegovo izhodno močjo in vhodno močjo pri določenih delovnih pogojih, izraženo v odstotkih. Na splošno se nazivni izkoristek fotovoltaičnega pretvornika nanaša na čisto uporovno obremenitev. Pod pogojem 80% učinkovitosti obremenitve. Ker so skupni stroški fotovoltaičnega sistema visoki, je treba povečati učinkovitost fotonapetostnega pretvornika, da se zmanjšajo stroški sistema in izboljša stroškovna učinkovitost fotovoltaičnega sistema. Trenutno je nazivni izkoristek običajnih razsmernikov med 80 % in 95 %, izkoristek razsmernikov z majhno močjo pa mora biti najmanj 85 %. V dejanskem procesu načrtovanja fotovoltaičnega sistema je treba izbrati ne le visokoučinkoviti razsmernik, temveč je treba uporabiti tudi razumno konfiguracijo sistema, da bo obremenitev fotovoltaičnega sistema čim bolj delovala blizu točke najboljše učinkovitosti. . 6. Nazivni izhodni tok (ali nazivna izhodna zmogljivost) Označuje nazivni izhodni tok pretvornika znotraj podanega območja faktorja moči obremenitve. Nekateri pretvorniški izdelki podajajo nazivno izhodno zmogljivost, njena enota pa je izražena v VA ali kVA. Nazivna zmogljivost pretvornika je zmnožek nazivne izhodne napetosti in nazivnega izhodnega toka, ko je izhodni faktor moči 1 (to je čisto uporovna obremenitev). 7. Zaščitni ukrepi Razsmernik z odličnim delovanjem mora imeti tudi popolne zaščitne funkcije ali ukrepe za obvladovanje različnih neobičajnih situacij, ki se pojavijo med dejansko uporabo, tako da zaščitijo sam pretvornik in druge komponente sistema pred poškodbami. 1) Vnesite račun zavarovanja pod napetostjo: Ko je napetost vhodne sponke nižja od 85 % nazivne napetosti, mora imeti pretvornik zaščito in zaslon. 2) Vhodna prenapetostna zaščita: Ko je napetost vhodne sponke višja od 130 % nazivne napetosti, mora imeti pretvornik zaščito in zaslon. 3) Prenapetostna zaščita: Nadtokovna zaščita pretvornika mora biti sposobna zagotoviti pravočasno ukrepanje, ko pride do kratkega stika v bremenu ali tok preseže dovoljeno vrednost, da se prepreči poškodba zaradi udarnega toka. Ko delovni tok preseže 150 % nazivne vrednosti, mora biti pretvornik sposoben samodejno zaščititi. 4) izhodna zaščita kratkega stika Delovni čas zaščite pred kratkim stikom pretvornika ne sme presegati 0,5 s. 5) Zaščita pred obratno polarnostjo vhoda: Ko sta pozitivni in negativni pol vhodnega priključka obrnjena, mora pretvornik imeti zaščitno funkcijo in prikaz. 6) Zaščita pred strelo: Pretvornik mora imeti zaščito pred strelo. 7) Zaščita pred previsoko temperaturo itd. Poleg tega mora pretvornik imeti za razsmernike brez ukrepov za stabilizacijo napetosti tudi ukrepe za zaščito pred prenapetostjo na izhodu, da zaščiti breme pred poškodbami zaradi prenapetosti. 8. Začetne značilnosti Za karakterizacijo zmožnosti pretvornika, da se zažene z obremenitvijo, in zmogljivosti med dinamičnim delovanjem. Pretvornik mora zagotavljati zanesljiv zagon pri nazivni obremenitvi. 9. Hrup Komponente, kot so transformatorji, filtrirni induktorji, elektromagnetna stikala in ventilatorji v napajalni elektronski opremi, bodo ustvarjali hrup. Ko pretvornik deluje normalno, njegov hrup ne sme preseči 80 dB, hrup majhnega pretvornika pa ne sme preseči 65 dB. Spretnosti izbire solarnih pretvornikov