vad är en solinverter?

När världen marscherar framåt i sin strävan efter hållbara och rena energilösningar, har solenergi dykt upp som en föregångare i kapplöpningen mot en grönare framtid. Genom att utnyttja solens rikliga och förnybara energi har solcellssystem (PV) vunnit stor popularitet, vilket banat väg för en anmärkningsvärd omvandling av hur vi genererar el. I hjärtat av varje solcellssystem ligger en avgörande komponent som möjliggör omvandling av solljus till användbar energi:solomriktare. Som brygga mellan solpanelerna och elnätet spelar solväxelriktare en viktig roll för ett effektivt utnyttjande av solenergi. Att förstå deras arbetsprincip och utforska deras olika typer är nyckeln till att förstå den fascinerande mekaniken bakom solenergiomvandling. Hoj gör ASolarInverterWork? En solomvandlare är en elektronisk enhet som omvandlar likström (DC) elektricitet som produceras av solpaneler till växelström (AC) el som kan användas för att driva hushållsapparater och matas in i elnätet. Arbetsprincipen för en solomriktare kan delas in i tre huvudsteg: omvandling, styrning och utgång. Omvandling: Solinverteraren tar först emot DC-elektriciteten som genereras av solpanelerna. Denna DC-elektricitet är vanligtvis i form av en fluktuerande spänning som varierar med solljusets intensitet. Växelriktarens primära uppgift är att omvandla denna variabla likspänning till en stabil växelspänning lämplig för förbrukning. Konverteringsprocessen innefattar två nyckelkomponenter: en uppsättning kraftelektroniska omkopplare (vanligtvis bipolära transistorer med isolerad grind eller IGBT) och en högfrekvenstransformator. Omkopplarna är ansvariga för att snabbt slå på och av DC-spänningen, vilket skapar en högfrekvent pulssignal. Transformatorn ökar sedan spänningen till önskad växelspänningsnivå. Kontrollera: Styrsteget för en solomriktare säkerställer att omvandlingsprocessen fungerar effektivt och säkert. Det innebär användning av sofistikerade styralgoritmer och sensorer för att övervaka och reglera olika parametrar. Några viktiga kontrollfunktioner inkluderar: a. Maximum Power Point Tracking (MPPT): Solpaneler har en optimal driftpunkt som kallas maximal effektpunkt (MPP), där de producerar maximal effekt för en given solljusintensitet. MPPT-algoritmen justerar kontinuerligt solpanelernas driftspunkt för att maximera uteffekten genom att spåra MPP. b. Spännings- och frekvensreglering: Växelriktarens styrsystem upprätthåller en stabil AC-utgångsspänning och frekvens, vanligtvis enligt standarderna för elnätet. Detta säkerställer kompatibilitet med andra elektriska enheter och möjliggör sömlös integration med nätet. c. Nätsynkronisering: Nätanslutna solcellsväxelriktare synkroniserar fasen och frekvensen för AC-utgången med elnätet. Denna synkronisering gör det möjligt för växelriktaren att mata tillbaka överskottsström till nätet eller dra ström från nätet när solelproduktionen är otillräcklig. Produktion: I slutskedet levererar solomriktaren den omvandlade AC-elektriciteten till de elektriska lasterna eller nätet. Utgången kan användas på två sätt: a. On-Grid eller Grid-Tied Systems: I nätbundna system matar solcellsväxelriktaren växelströmsström direkt till elnätet. Detta minskar beroendet av fossilbränslebaserade kraftverk och möjliggör nettomätning, där överskottsel av el som genereras under dagen kan krediteras och användas under perioder med låg solelproduktion. b. Off-grid-system: I off-grid-system laddar solcellsväxelriktaren en batteribank förutom att den levererar ström till de elektriska lasterna. Batterierna lagrar överskott av solenergi, som kan utnyttjas under tider med låg solproduktion eller på natten när solpanelerna inte genererar el. Egenskaper för solväxelriktare: Effektivitet: Solväxelriktare är designade för att fungera med hög effektivitet för att maximera energiutbytet i solcellssystemet. Högre effektivitet resulterar i mindre energiförluster under omvandlingsprocessen, vilket säkerställer att en större del av solenergin utnyttjas effektivt. Uteffekt: Solväxelriktare finns i olika effektklasser, allt från små bostadssystem till storskaliga kommersiella installationer. Effekten från en växelriktare bör anpassas till solpanelernas kapacitet för att uppnå optimal prestanda. Hållbarhet och tillförlitlighet: Solväxelriktare utsätts för varierande miljöförhållanden, inklusive temperaturfluktuationer, luftfuktighet och potentiella elektriska överspänningar. Därför bör växelriktare vara byggda med robusta material och utformade för att motstå dessa förhållanden, vilket säkerställer långsiktig tillförlitlighet. Övervakning och kommunikation: Många moderna solcellsväxelriktare är utrustade med övervakningssystem som gör det möjligt för användare att spåra prestandan för deras solcellssystem. Vissa växelriktare kan också kommunicera med externa enheter och mjukvaruplattformar, vilket ger realtidsdata och möjliggör fjärrövervakning och kontroll. Säkerhetsfunktioner: Solväxelriktare har olika säkerhetsfunktioner för att skydda både systemet och de personer som arbetar med det. Dessa funktioner inkluderar överspänningsskydd, överströmsskydd, jordfelsdetektering och anti-öskydd, som förhindrar växelriktaren från att mata in ström till nätet under strömavbrott. Solar Inverter Klassificering efter effektklassificering PV-växelriktare, även kända som solväxelriktare, kan klassificeras i olika typer baserat på deras design, funktionalitet och tillämpning. Att förstå dessa klassificeringar kan hjälpa till att välja den mest lämpliga växelriktaren för ett specifikt solcellssystem. Följande är huvudtyperna av PV-växelriktare klassificerade efter effektnivå: Växelriktare enligt effektnivå: huvudsakligen uppdelad i distribuerad växelriktare (strängväxelriktare och mikroväxelriktare), centraliserad växelriktare Stränginverteringers: Stringväxelriktare är den vanligaste typen av PV-växelriktare i bostads- och kommersiella solcellsinstallationer, de är designade för att hantera flera solpaneler kopplade i serie och bildar en "sträng". PV-strängen (1-5kw) har blivit den mest populära växelriktaren på den internationella marknaden nuförtiden genom en växelriktare med maximal effekttoppföljning på DC-sidan och parallell nätanslutning på AC-sidan. DC-elektriciteten som genereras av solpanelerna matas in i strängväxelriktaren, som omvandlar den till AC-elektricitet för omedelbar användning eller för export till nätet. Strängväxelriktare är kända för sin enkelhet, kostnadseffektivitet och enkla installation. Prestandan för hela strängen är dock beroende av panelen med lägst prestanda, vilket kan påverka systemets totala effektivitet. Mikroväxelriktare: Mikroväxelriktare är små växelriktare som installeras på varje enskild solpanel i ett PV-system. Till skillnad från strängväxelriktare omvandlar mikroväxelriktare DC-elektriciteten till AC direkt på panelnivån. Denna design gör att varje panel kan fungera oberoende, vilket optimerar systemets totala energieffekt. Mikroväxelriktare erbjuder flera fördelar, inklusive MPPT (maximal power point tracking) på panelnivå, förbättrad systemprestanda i skuggade eller felaktiga paneler, ökad säkerhet på grund av lägre DC-spänningar och detaljerad övervakning av individuell panelprestanda. Men den högre initialkostnaden och den potentiella komplexiteten för installationen är faktorer att ta hänsyn till. Centraliserade växelriktare: Centraliserade växelriktare, även kända som växelriktare i stor skala eller nyttoskala (>10 kW), används vanligtvis i storskaliga solcellsanläggningar, såsom solgårdar eller kommersiella solenergiprojekt. Dessa växelriktare är designade för att hantera höga likströmsingångar från flera strängar eller arrayer av solpaneler och konvertera dem till växelström för nätanslutning. Den största egenskapen är den höga effekten och låga kostnaden för systemet, men eftersom utspänningen och strömmen från olika PV-strängar ofta inte matchas exakt (särskilt när PV-strängarna är delvis skuggade på grund av grumlighet, skugga, fläckar, etc.) , kommer användningen av centraliserad växelriktare att leda till lägre effektivitet i inverteringsprocessen och lägre elektrisk hushållsenergi. Centraliserade växelriktare har vanligtvis en högre effektkapacitet jämfört med andra typer, allt från flera kilowatt till flera megawatt. De är installerade på en central plats eller på en växelriktarstation, och flera strängar eller arrayer av solpaneler är parallellkopplade med dem. Vad gör en solomriktare? Fotovoltaiska växelriktare har flera funktioner, inklusive AC-konvertering, optimering av solcellsprestanda och systemskydd. Dessa funktioner omfattar automatisk drift och avstängning, maximal effektspårningskontroll, anti-ö (för nätanslutna system), automatisk spänningsjustering (för nätanslutna system), DC-detektering (för nätanslutna system) och DC-jorddetektering (för nätanslutna system) för nätanslutna system). Låt oss kort utforska funktionen för automatisk drift och avstängning och kontrollfunktionen för maximal effekt. 1) Automatisk drift och avstängningsfunktion Efter soluppgången på morgonen ökar intensiteten av solstrålningen gradvis, och produktionen av solceller ökar i enlighet därmed. När den uteffekt som krävs av växelriktaren uppnås, börjar växelriktaren att gå automatiskt. Efter att ha gått in i driften kommer växelriktaren att övervaka uteffekten från solcellskomponenterna hela tiden, så länge som uteffekten från solcellskomponenterna är större än den uteffekt som krävs av växelriktaren, kommer växelriktaren att fortsätta att köra; tills solnedgången stannar, även om det regnar Växelriktaren fungerar också. När solcellsmodulens utgång blir mindre och växelriktarens utgång är nära 0, kommer växelriktaren att bilda ett standby-läge. 2) Styrfunktion för maximal effektspårning Solcellsmodulens effekt varierar med solinstrålningens intensitet och temperaturen på själva solcellsmodulen (chiptemperatur). Dessutom, eftersom solcellsmodulen har egenskapen att spänningen minskar med ökningen av strömmen, så finns det en optimal driftspunkt som kan få maximal effekt. Solstrålningens intensitet förändras, uppenbarligen förändras också den bästa arbetspunkten. I förhållande till dessa förändringar är solcellsmodulens driftpunkt alltid vid maximal effektpunkt och systemet får alltid maximal effekt från solcellsmodulen. Denna typ av kontroll är den maximala effektspårningskontrollen. Den största egenskapen hos växelriktaren som används i solenergigenereringssystemet är funktionen för spårning av maximal effektpunkt (MPPT). De viktigaste tekniska indikatorerna för fotovoltaisk växelriktare 1. Stabilitet av utspänning I solcellssystemet lagras den elektriska energin som genereras av solcellen först av batteriet, och omvandlas sedan till 220V eller 380V växelström genom växelriktaren. Batteriet påverkas dock av sin egen laddning och urladdning och dess utspänning varierar inom ett stort område. Till exempel har det nominella 12V-batteriet ett spänningsvärde som kan variera mellan 10,8 och 14,4V (utöver detta intervall kan skada batteriet). För en kvalificerad växelriktare, när ingångsterminalens spänning ändras inom detta område, bör variationen av dess utspänning i stationärt tillstånd inte överstiga Plusmn; 5 % av det nominella värdet. Samtidigt, när lasten ändras plötsligt, bör dess utspänningsavvikelse inte överstiga ±10 % över märkvärdet. 2. Vågformsförvrängning av utspänningen För sinusvågsomvandlare bör den maximalt tillåtna vågformsdistorsionen (eller övertonsinnehållet) anges. Det uttrycks vanligtvis av den totala vågformsdistorsionen av utspänningen, och dess värde bör inte överstiga 5 % (10 % är tillåtet för enfasutgång). Eftersom växelriktarens övertonsström som utmatas av hög ordning kommer att generera ytterligare förluster såsom virvelströmmar på den induktiva belastningen, om växelriktarens vågformsförvrängning är för stor, kommer det att orsaka allvarlig uppvärmning av belastningskomponenterna, vilket inte bidrar till säkerheten för elektrisk utrustning och påverkar systemet allvarligt. driftseffektivitet. 3. Nominell utfrekvens För laster inklusive motorer, såsom tvättmaskiner, kylskåp, etc., eftersom den optimala frekvensdriftpunkten för motorerna är 50Hz, kommer för höga eller för låga frekvenser att göra att utrustningen värms upp, vilket minskar systemets driftseffektivitet och livslängd, så växelriktarens utgångsfrekvens bör vara ett relativt stabilt värde, vanligtvis effektfrekvens 50Hz, och dess avvikelse bör ligga inom Plusmn;l% under normala arbetsförhållanden. 4. Belastningseffektfaktor Karakterisera växelriktarens förmåga med induktiv belastning eller kapacitiv belastning. Belastningseffektfaktorn för sinusvågsomriktaren är 0,7~0,9, och märkvärdet är 0,9. Vid en viss belastningseffekt, om växelriktarens effektfaktor är låg, kommer kapaciteten hos den erforderliga växelriktaren att öka. Å ena sidan kommer kostnaden att öka, och samtidigt kommer den skenbara kraften hos solcellssystemets växelströmskrets att öka. När strömmen ökar kommer förlusten oundvikligen att öka, och systemeffektiviteten kommer också att minska. 5. Invertereffektivitet Omriktarens effektivitet avser förhållandet mellan dess uteffekt och ineffekt under specificerade arbetsförhållanden, uttryckt i procent. I allmänhet hänvisar den nominella verkningsgraden för en fotovoltaisk växelriktare till en ren motståndsbelastning. Under villkoret 80 % lasteffektivitet. Eftersom den totala kostnaden för solcellssystemet är hög, bör effektiviteten hos solcellsväxelriktaren maximeras för att minska systemkostnaden och förbättra kostnadsprestandan för solcellssystemet. För närvarande är den nominella verkningsgraden för vanliga växelriktare mellan 80 % och 95 %, och effektiviteten för växelriktare med låg effekt måste vara inte mindre än 85 %. I själva designprocessen för ett solcellssystem bör inte bara en högeffektiv växelriktare väljas, utan också en rimlig konfiguration av systemet bör användas för att få belastningen på solcellssystemet att fungera nära den bästa effektivitetspunkten så mycket som möjligt . 6. Nominell utström (eller nominell uteffekt) Indikerar omriktarens märkutgångsström inom det specificerade belastningsfaktorområdet. Vissa inverterprodukter ger den nominella uteffekten, och dess enhet uttrycks i VA eller kVA. Växelriktarens nominella kapacitet är produkten av den nominella utspänningen och den nominella utströmmen när uteffektfaktorn är 1 (det vill säga ren resistiv belastning). 7. Skyddsåtgärder En växelriktare med utmärkt prestanda bör också ha fullständiga skyddsfunktioner eller åtgärder för att hantera olika onormala situationer som uppstår under faktisk användning, för att skydda växelriktaren själv och andra komponenter i systemet från skador. 1) Ange underspänningsförsäkringskontot: När ingångsspänningen är lägre än 85 % av märkspänningen bör växelriktaren ha skydd och display. 2) Ingångsöverspänningsskydd: När ingångsspänningen är högre än 130 % av märkspänningen, bör växelriktaren ha skydd och display. 3) Överströmsskydd: Överströmsskyddet för växelriktaren bör kunna säkerställa snabba åtgärder när belastningen kortsluts eller strömmen överstiger det tillåtna värdet, för att förhindra att den skadas av överspänningsströmmen. När arbetsströmmen överstiger 150 % av märkvärdet bör växelriktaren kunna skydda automatiskt. 4) utgång kortslutningsskydd Kortslutningsskyddets verkanstid för omriktaren bör inte överstiga 0,5 s. 5) Ingångsskydd för omvänd polaritet: När de positiva och negativa polerna på ingångsterminalen är omvända, bör växelriktaren ha skyddsfunktion och display. 6) Åskskydd: Växelriktaren bör ha åskskydd. 7) Övertemperaturskydd etc. Dessutom, för växelriktare utan spänningsstabiliseringsåtgärder, bör växelriktaren också ha skyddsåtgärder för utgående överspänning för att skydda belastningen från överspänningsskador. 8. Startegenskaper Att karakterisera växelriktarens förmåga att starta med belastning och prestanda under dynamisk drift. Växelriktaren bör säkerställa tillförlitlig start under nominell belastning. 9. Buller Komponenter som transformatorer, filterinduktorer, elektromagnetiska brytare och fläktar i kraftelektronik kommer att generera brus. När växelriktaren körs normalt bör dess brus inte överstiga 80dB, och bruset från en liten växelriktare bör inte överstiga 65dB. Urvalsförmåga av solomriktare