шта је соларни инвертер?

Како свет иде напред у потрази за решењима одрживе и чисте енергије, соларна енергија се појавила као предводник у трци ка зеленијој будућности. Користећи обилну и обновљиву енергију сунца, соларни фотонапонски (ПВ) системи су стекли широку популарност, отварајући пут за изузетну трансформацију у начину на који производимо електричну енергију. У срцу сваког соларног ПВ система лежи кључна компонента која омогућава претварање сунчеве светлости у употребљиву енергију:соларни инвертер. Делујући као мост између соларних панела и електричне мреже, соларни инвертори играју виталну улогу у ефикасном коришћењу соларне енергије. Разумевање њиховог принципа рада и истраживање њихових различитих типова кључно је за разумевање фасцинантне механике која стоји иза конверзије соларне енергије. Hов Да ли АSоларIнвертерWорк? Соларни инвертер је електронски уређај који претвара једносмерну (ДЦ) електричну енергију коју производе соларни панели у електричну енергију наизменичне струје (АЦ) која се може користити за напајање кућних апарата и довод у електричну мрежу. Принцип рада соларног претварача може се поделити у три главне фазе: конверзија, контрола и излаз. Конверзија: Соларни инвертер прво прима ДЦ електричну енергију коју генеришу соларни панели. Ова једносмерна струја је типично у облику флуктуирајућег напона који варира са интензитетом сунчеве светлости. Примарни задатак претварача је да претвори овај променљиви једносмерни напон у стабилан наизменични напон погодан за потрошњу. Процес конверзије укључује две кључне компоненте: скуп прекидача електронике снаге (обично биполарни транзистори са изолованим затварачем или ИГБТ) и високофреквентни трансформатор. Прекидачи су одговорни за брзо укључивање и искључивање једносмерног напона, стварајући високофреквентни импулсни сигнал. Трансформатор затим повећава напон до жељеног нивоа наизменичног напона. Контрола: Контролна фаза соларног инвертера осигурава да процес конверзије функционише ефикасно и безбедно. Укључује употребу софистицираних контролних алгоритама и сензора за праћење и регулацију различитих параметара. Неке важне контролне функције укључују: а. Праћење тачке максималне снаге (МППТ): Соларни панели имају оптималну радну тачку која се зове тачка максималне снаге (МПП), где производе максималну снагу за дати интензитет сунчеве светлости. МППТ алгоритам континуирано прилагођава радну тачку соларних панела како би максимизирао излазну снагу праћењем МПП-а. б. Регулација напона и фреквенције: Контролни систем претварача одржава стабилан излазни напон и фреквенцију наизменичне струје, обично пратећи стандарде комуналне мреже. Ово осигурава компатибилност са другим електричним уређајима и омогућава беспрекорну интеграцију са мрежом. ц. Синхронизација мреже: Соларни претварачи повезани на мрежу синхронизују фазу и фреквенцију излаза наизменичне струје са комуналном мрежом. Ова синхронизација омогућава претварачу да врати вишак енергије назад у мрежу или да црпи енергију из мреже када је соларна производња недовољна. Излаз: У завршној фази, соларни инвертер испоручује конвертовану електричну енергију наизменичном струјом до електричних оптерећења или мреже. Излаз се може користити на два начина: а. Мрежни системи или системи везани за мрежу: У системима везаним за мрежу, соларни инвертер напаја струју наизменичне струје директно у комуналну мрежу. Ово смањује зависност од електрана на фосилна горива и омогућава нето мерење, где се вишак електричне енергије произведене током дана може кредитирати и користити током периода ниске соларне производње. б. Системи ван мреже: У системима ван мреже, соларни инвертер пуни батерију поред напајања електричном енергијом. Батерије чувају вишак соларне енергије, која се може искористити у време ниске соларне производње или ноћу када соларни панели не производе струју. Карактеристике соларних претварача: Ефикасност: Соларни инвертори су дизајнирани да раде са високом ефикасношћу како би се максимизирао принос енергије соларног ПВ система. Већа ефикасност резултира мањим губицима енергије током процеса конверзије, осигуравајући да се већи део соларне енергије ефикасно користи. Излазна снага: Соларни инвертори су доступни у различитим класама снаге, од малих стамбених система до великих комерцијалних инсталација. Излазна снага инвертера треба да буде на одговарајући начин усклађена са капацитетом соларних панела да би се постигле оптималне перформансе. Трајност и поузданост: Соларни инвертори су изложени различитим условима околине, укључујући температурне флуктуације, влажност и потенцијалне електричне ударе. Због тога, претварачи треба да буду направљени од робусних материјала и пројектовани да издрже ове услове, обезбеђујући дугорочну поузданост. Мониторинг и комуникација: Многи модерни соларни претварачи долазе опремљени системима за праћење који омогућавају корисницима да прате перформансе свог соларног фотонапонског система. Неки претварачи такође могу да комуницирају са спољним уређајима и софтверским платформама, обезбеђујући податке у реалном времену и омогућавајући даљинско праћење и контролу. Сигурносне карактеристике: Соларни инвертори укључују различите сигурносне карактеристике како би заштитили и систем и појединце који са њим раде. Ове карактеристике укључују заштиту од пренапона, заштиту од прекомерне струје, детекцију квара на земљи и заштиту од оточавања, која спречава претварач да доведе струју у мрежу током нестанка струје. Класификација соларних претварача према називној снази ПВ инвертори, такође познати као соларни претварачи, могу се класификовати у различите типове на основу њиховог дизајна, функционалности и примене. Разумевање ових класификација може помоћи у одабиру најпогоднијег претварача за одређени соларни ПВ систем. У наставку су главни типови фотонапонских претварача класификовани према нивоу снаге: Инвертер према нивоу снаге: углавном подељен на дистрибуирани инвертер (стринг инвертер и микро инвертер), централизовани претварач Стринг Инвертерс: Инвертори са струнама су најчешће коришћени тип ПВ инвертера у стамбеним и комерцијалним соларним инсталацијама, дизајнирани су за руковање више соларних панела повезаних у серију, формирајући „низ“. ПВ низ (1-5кв) је постао најпопуларнији претварач на међународном тржишту данас кроз инвертер са праћењем максималне снаге на ДЦ страни и паралелном мрежном везом на страни АЦ. ДЦ електрична енергија коју генеришу соларни панели се доводи у струјни инвертер, који је претвара у струју наизменичне струје за тренутну употребу или за извоз у мрежу. Гунски претварачи су познати по својој једноставности, исплативости и лакоћи уградње. Међутим, перформансе читавог низа зависе од панела са најнижим перформансама, што може утицати на укупну ефикасност система. Микро инвертори: Микро инвертори су мали претварачи који се инсталирају на сваки појединачни соларни панел у фотонапонском систему. За разлику од стринг инвертера, микро инвертори претварају једносмерну струју у наизменичну на нивоу панела. Овај дизајн омогућава сваком панелу да ради независно, оптимизујући укупну излазну енергију система. Микро инвертори нуде неколико предности, укључујући праћење тачке максималне снаге на нивоу панела (МППТ), побољшане перформансе система у осенченим или неусклађеним панелима, повећану безбедност због нижих једносмерних напона и детаљно праћење перформанси појединачних панела. Међутим, фактори које треба узети у обзир су виши почетни трошкови и потенцијална сложеност инсталације. Централизовани претварачи: Централизовани инвертори, такође познати као инвертори великих или комуналних (>10кВ) инвертера, обично се користе у великим соларним ПВ инсталацијама, као што су соларне фарме или комерцијални соларни пројекти. Ови претварачи су дизајнирани да управљају високом ДЦ снагом из више низова или низова соларних панела и претварају их у наизменичну струју за повезивање на мрежу. Највећа карактеристика је велика снага и ниска цена система, али пошто излазни напон и струја различитих фотонапонских жица често нису у потпуности усклађени (нарочито када су фотонапонске жице делимично засенчене због облачности, сенке, мрља итд.) , употреба централизованог претварача ће довести до мање ефикасности процеса инвертовања и мање електричне енергије у домаћинству. Централизовани претварачи обично имају већи капацитет снаге у поређењу са другим типовима, у распону од неколико киловата до неколико мегавата. Инсталирају се на централној локацији или инвертерској станици, а на њих је паралелно повезано више низова или низова соларних панела. Шта ради соларни инвертер? Фотонапонски инвертори служе за више функција, укључујући конверзију наизменичне струје, оптимизацију перформанси соларних ћелија и заштиту система. Ове функције обухватају аутоматски рад и искључивање, контролу праћења максималне снаге, заштиту од отпуштања (за системе повезане на мрежу), аутоматско подешавање напона (за системе повезане на мрежу), детекцију једносмерне струје (за системе повезане на мрежу) и детекцију уземљења једносмерне струје ( за системе повезане са мрежом). Хајде да укратко истражимо функцију аутоматског рада и искључивања и функцију контроле праћења максималне снаге. 1) Аутоматски рад и функција искључивања Након изласка сунца ујутру, интензитет сунчевог зрачења се постепено повећава, а у складу с тим се повећава и излаз соларних ћелија. Када се достигне излазна снага коју захтева претварач, претварач почиње да ради аутоматски. Након уласка у операцију, претварач ће све време пратити излаз компоненти соларне ћелије, све док је излазна снага компоненти соларне ћелије већа од излазне снаге коју захтева инвертер, претварач ће наставити да ради; све док залазак сунца не престане, чак и ако је киша Инвертер такође ради. Када излаз модула соларне ћелије постане мањи и излаз претварача је близу 0, претварач ће формирати стање приправности. 2) Контролна функција праћења максималне снаге Излаз модула соларне ћелије варира у зависности од интензитета сунчевог зрачења и температуре самог модула соларне ћелије (температура чипа). Поред тога, пошто модул соларне ћелије има карактеристику да напон опада са повећањем струје, тако да постоји оптимална радна тачка која може да добије максималну снагу. Интензитет сунчевог зрачења се мења, очигледно се мења и најбоља радна тачка. У односу на ове промене, радна тачка модула соларне ћелије је увек на тачки максималне снаге, а систем увек добија максималну излазну снагу од модула соларне ћелије. Ова врста контроле је контрола праћења максималне снаге. Највећа карактеристика претварача који се користи у систему за производњу соларне енергије је функција праћења тачке максималне снаге (МППТ). Главни технички индикатори фотонапонског претварача 1. Стабилност излазног напона У фотонапонском систему, електрична енергија коју генерише соларна ћелија се прво складишти у батерији, а затим се претвара у наизменичну струју од 220В или 380В кроз инвертер. Међутим, на батерију утиче сопствено пуњење и пражњење, а њен излазни напон варира у великом опсегу. На пример, номинална батерија од 12 В има вредност напона која може да варира између 10,8 и 14,4 В (изнад овог опсега може доћи до оштећења батерије). За квалификовани претварач, када се напон улазног терминала промени унутар овог опсега, варијација његовог стабилног излазног напона не би требало да пређе Плусмн; 5% од номиналне вредности. У исто време, када се оптерећење нагло промени, његово одступање излазног напона не би требало да прелази ±10% изнад номиналне вредности. 2. Изобличење таласног облика излазног напона За синусне инверторе, потребно је навести максимално дозвољено изобличење таласног облика (или садржај хармоника). Обично се изражава укупним изобличењем таласног облика излазног напона, а његова вредност не би требало да прелази 5% (10% је дозвољено за једнофазни излаз). Пошто ће излазна струја хармоника високог реда од стране претварача генерисати додатне губитке као што су вртложне струје на индуктивном оптерећењу, ако је изобличење таласног облика инвертора превелико, то ће изазвати озбиљно загревање компоненти оптерећења, што није погодно за безбедност електричне опреме и озбиљно утиче на систем. оперативна ефикасност. 3. Називна излазна фреквенција За оптерећења укључујући моторе, као што су машине за прање веша, фрижидери, итд., пошто је оптимална фреквенцијска радна тачка мотора 50Хз, превисоке или прениске фреквенције ће узроковати загревање опреме, смањујући радну ефикасност система и радни век, тако да би излазна фреквенција претварача требало да буде релативно стабилна вредност, обично фреквенција снаге 50Хз, а њено одступање треба да буде унутар плусмн;л% у нормалним радним условима. 4. Фактор снаге оптерећења Окарактерисати способност претварача са индуктивним оптерећењем или капацитивним оптерећењем. Фактор снаге оптерећења синусног претварача је 0,7~0,9, а номинална вредност је 0,9. У случају одређене снаге оптерећења, ако је фактор снаге претварача низак, капацитет потребног претварача ће се повећати. С једне стране, цена ће се повећати, а истовремено ће се повећати привидна снага АЦ кола фотонапонског система. Како се струја повећава, губитак ће се неизбежно повећавати, а ефикасност система ће се такође смањити. 5. Ефикасност претварача Ефикасност претварача се односи на однос његове излазне снаге према улазној снази под одређеним радним условима, изражен у процентима. Уопштено говорећи, називна ефикасност фотонапонског претварача се односи на чисто отпорно оптерећење. Под условом ефикасности оптерећења од 80%. Пошто је укупна цена фотонапонског система висока, ефикасност фотонапонског претварача треба да буде максимизирана како би се смањили трошкови система и побољшале перформансе трошкова фотонапонског система. Тренутно, номинална ефикасност маинстреам инвертера је између 80% и 95%, а ефикасност претварача мале снаге треба да буде најмање 85%. У стварном процесу пројектовања фотонапонског система, не само да треба изабрати високоефикасни претварач, већ и разумну конфигурацију система треба користити како би оптерећење фотонапонског система радило близу тачке најбоље ефикасности што је више могуће. . 6. Називна излазна струја (или називни излазни капацитет) Означава називну излазну струју претварача унутар специфицираног опсега фактора снаге оптерећења. Неки инвертерски производи дају називни излазни капацитет, а његова јединица је изражена у ВА или кВА. Називни капацитет претварача је производ називног излазног напона и називне излазне струје када је фактор излазне снаге 1 (то јест, чисто отпорно оптерећење). 7. Мере заштите Инвертер са одличним перформансама такође треба да има потпуне заштитне функције или мере за решавање различитих ненормалних ситуација које се јављају током стварне употребе, како би заштитио сам инвертер и друге компоненте система од оштећења. 1) Унесите рачун осигурања од поднапона: Када је напон улазног терминала мањи од 85% називног напона, претварач треба да има заштиту и дисплеј. 2) Улазни заштитник од пренапона: Када је напон улазног терминала већи од 130% називног напона, претварач треба да има заштиту и дисплеј. 3) Заштита од прекомерне струје: Прекострујна заштита претварача треба да буде у стању да обезбеди правовремено деловање када је оптерећење кратко спојено или струја премаши дозвољену вредност, како би се спречило да се оштети ударном струјом. Када радна струја пређе 150% номиналне вредности, претварач треба да буде у стању да аутоматски заштити. 4) излазна заштита од кратког споја Време деловања заштите од кратког споја претварача не би требало да прелази 0,5с. 5) Заштита од обрнутог поларитета улаза: Када су позитивни и негативни пол улазног терминала обрнути, претварач треба да има заштитну функцију и дисплеј. 6) Заштита од грома: Инвертер треба да има заштиту од грома. 7) Заштита од превисоке температуре итд. Поред тога, за претвараче без мера за стабилизацију напона, претварач такође треба да има мере заштите од пренапона на излазу како би заштитио оптерећење од пренапонског оштећења. 8. Почетне карактеристике Да се ​​окарактерише способност претварача да стартује са оптерећењем и перформансе током динамичког рада. Инвертер треба да обезбеди поуздано покретање под номиналним оптерећењем. 9. Бука Компоненте као што су трансформатори, индуктори филтера, електромагнетни прекидачи и вентилатори у енергетској електронској опреми ствараће буку. Када инвертер ради нормално, његова бука не би требало да прелази 80дБ, а бука малог инвертера не би требало да прелази 65дБ. Вјештине одабира соларних претварача