güneş invertörü nedir?

Dünya sürdürülebilir ve temiz enerji çözümleri arayışında ilerlerken, güneş enerjisi daha yeşil bir geleceğe yönelik yarışta öncü olarak ortaya çıktı. Güneşin bol ve yenilenebilir enerjisinden yararlanan güneş fotovoltaik (PV) sistemleri yaygın bir popülerlik kazanarak elektrik üretme şeklimizde kayda değer bir dönüşümün önünü açıyor. Her güneş PV sisteminin kalbinde, güneş ışığının kullanılabilir enerjiye dönüştürülmesini sağlayan çok önemli bir bileşen bulunur:güneş invertörü. Güneş panelleri ile elektrik şebekesi arasında köprü görevi gören güneş invertörleri, güneş enerjisinin verimli kullanılmasında hayati bir rol oynamaktadır. Çalışma prensiplerini anlamak ve çeşitli türlerini keşfetmek, güneş enerjisi dönüşümünün ardındaki büyüleyici mekaniği anlamanın anahtarıdır. Hnasıl ASolarIdönüştürücüWork? Solar invertör, güneş panelleri tarafından üretilen doğru akım (DC) elektriğini, ev aletlerine güç sağlamak için kullanılabilecek ve elektrik şebekesine beslenebilecek alternatif akım (AC) elektriğine dönüştüren elektronik bir cihazdır. Solar invertörün çalışma prensibi üç ana aşamaya ayrılabilir: dönüşüm, kontrol ve çıkış. Dönüşüm: Solar invertör öncelikle güneş panellerinin ürettiği DC elektriğini alır. Bu DC elektriği tipik olarak güneş ışığının yoğunluğuna göre değişen dalgalı bir voltaj biçimindedir. İnverterin öncelikli görevi bu değişken DC voltajını tüketime uygun, kararlı bir AC voltajına dönüştürmektir. Dönüşüm süreci iki temel bileşeni içerir: bir dizi güç elektroniği anahtarı (genellikle yalıtımlı kapı bipolar transistörleri veya IGBT'ler) ve bir yüksek frekans transformatörü. Anahtarlar, DC voltajının hızlı bir şekilde açılıp kapatılmasından ve yüksek frekanslı bir darbe sinyali oluşturulmasından sorumludur. Transformatör daha sonra voltajı istenen AC voltaj seviyesine yükseltir. Kontrol: Solar invertörün kontrol aşaması, dönüşüm sürecinin verimli ve güvenli bir şekilde işlemesini sağlar. Çeşitli parametreleri izlemek ve düzenlemek için gelişmiş kontrol algoritmalarının ve sensörlerin kullanımını içerir. Bazı önemli kontrol fonksiyonları şunları içerir: A. Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT): Güneş panelleri, belirli bir güneş ışığı yoğunluğu için maksimum gücü ürettikleri maksimum güç noktası (MPP) adı verilen optimal bir çalışma noktasına sahiptir. MPPT algoritması, MPP'yi takip ederek güç çıkışını en üst düzeye çıkarmak için güneş panellerinin çalışma noktasını sürekli olarak ayarlar. B. Gerilim ve Frekans Düzenlemesi: İnverterin kontrol sistemi, genellikle şebeke şebekesinin standartlarını takip ederek sabit bir AC çıkış gerilimi ve frekansını korur. Bu, diğer elektrikli cihazlarla uyumluluğu sağlar ve şebekeyle kusursuz entegrasyona olanak tanır. C. Şebeke Senkronizasyonu: Şebekeye bağlı güneş enerjisi invertörleri, AC çıkışının fazını ve frekansını şebeke şebekesi ile senkronize eder. Bu senkronizasyon, invertörün fazla gücü şebekeye geri beslemesini veya güneş enerjisi üretimi yetersiz olduğunda şebekeden güç çekmesini sağlar. Çıkış: Son aşamada solar invertör, dönüştürülen AC elektriğini elektrik yüklerine veya şebekeye iletir. Çıktı iki şekilde kullanılabilir: A. Şebekeye Bağlı veya Şebekeye Bağlı Sistemler: Şebekeye bağlı sistemlerde, güneş enerjisi invertörü AC elektriğini doğrudan şebeke şebekesine besler. Bu, fosil yakıt bazlı enerji santrallerine olan bağımlılığı azaltır ve gün içinde üretilen fazla elektriğin kredilendirilebileceği ve düşük güneş enerjisi üretimi dönemlerinde kullanılabileceği net ölçüme olanak tanır. B. Şebekeden Bağımsız Sistemler: Şebekeden bağımsız sistemlerde solar invertör, elektrik yüklerine güç sağlamanın yanı sıra bir akü bankasını da şarj eder. Piller, güneş enerjisi üretiminin düşük olduğu zamanlarda veya güneş panellerinin elektrik üretmediği gecelerde kullanılabilen fazla güneş enerjisini depolar. Solar İnvertörlerin Özellikleri: Yeterlik: Solar invertörler, solar PV sisteminin enerji verimini en üst düzeye çıkarmak için yüksek verimlilikle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Daha yüksek verimlilik, dönüştürme işlemi sırasında daha az enerji kaybına neden olur ve güneş enerjisinin daha büyük bir kısmının etkin bir şekilde kullanılmasını sağlar. Güç Çıkışı: Güneş enerjisi invertörleri, küçük konut sistemlerinden büyük ölçekli ticari kurulumlara kadar çeşitli güç değerlerinde mevcuttur. Optimum performansa ulaşmak için invertörün güç çıkışı güneş panellerinin kapasitesiyle uygun şekilde eşleştirilmelidir. Dayanıklılık ve Güvenilirlik: Solar invertörler sıcaklık dalgalanmaları, nem ve potansiyel elektrik dalgalanmaları dahil olmak üzere çeşitli çevresel koşullara maruz kalır. Bu nedenle invertörler sağlam malzemelerden yapılmalı ve bu koşullara dayanacak şekilde tasarlanmalı ve uzun vadeli güvenilirlik sağlanmalıdır. İzleme ve İletişim: Birçok modern solar invertör, kullanıcıların solar PV sistemlerinin performansını takip etmelerine olanak tanıyan izleme sistemleriyle donatılmıştır. Bazı invertörler ayrıca harici cihazlarla ve yazılım platformlarıyla iletişim kurarak gerçek zamanlı veriler sağlayabilir ve uzaktan izleme ve kontrole olanak tanır. Güvenlik Özellikleri: Solar invertörler hem sistemi hem de sistemle çalışan kişileri korumak için çeşitli güvenlik özellikleri içerir. Bu özellikler arasında aşırı gerilim koruması, aşırı akım koruması, toprak arıza tespiti ve elektrik kesintileri sırasında invertörün şebekeye güç beslemesini önleyen adalanma önleme koruması yer alır. Güç Değerine Göre Solar İnvertör Sınıflandırması Solar invertörler olarak da bilinen PV invertörler, tasarımlarına, işlevlerine ve uygulamalarına göre farklı tiplere ayrılabilir. Bu sınıflandırmaları anlamak, belirli bir güneş PV sistemi için en uygun invertörün seçilmesine yardımcı olabilir. Güç seviyesine göre sınıflandırılan ana PV invertör türleri şunlardır: Güç seviyesine göre invertör: esas olarak dağıtılmış invertöre (dizi invertörü ve mikro invertör), merkezi invertöre bölünmüştür Dize Ters Çevirmeşunlar: Dizi invertörleri, konut ve ticari güneş enerjisi kurulumlarında en yaygın kullanılan PV invertör türüdür; seri bağlı birden fazla güneş panelini bir "dizi" oluşturacak şekilde yönetmek için tasarlanmıştır. PV dizisi (1-5kw), DC tarafında maksimum güç tepe takibi ve AC tarafında paralel şebeke bağlantısı olan bir invertör sayesinde günümüzde uluslararası pazardaki en popüler invertör haline gelmiştir. Güneş panelleri tarafından üretilen DC elektriği, dizi invertörüne beslenir, bu da onu hemen kullanım için veya şebekeye ihraç edilmek üzere AC elektriğe dönüştürür. Dizi invertörleri basitlikleri, maliyet etkinlikleri ve kurulum kolaylıklarıyla bilinir. Ancak tüm dizinin performansı en düşük performansa sahip panele bağlıdır ve bu da genel sistem verimliliğini etkileyebilir. Mikro invertörler: Mikro invertörler, bir PV sistemindeki her bir güneş paneline monte edilen küçük invertörlerdir. Dizi invertörlerin aksine, mikro invertörler DC elektriğini doğrudan panel seviyesinde AC'ye dönüştürür. Bu tasarım, her panelin bağımsız çalışmasına olanak tanıyarak sistemin genel enerji çıkışını optimize eder. Mikro invertörler, panel düzeyinde maksimum güç noktası izleme (MPPT), gölgeli veya uyumsuz panellerde gelişmiş sistem performansı, daha düşük DC voltajları nedeniyle artan güvenlik ve bireysel panel performansının ayrıntılı izlenmesi dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar. Ancak, daha yüksek ön maliyet ve kurulumun potansiyel karmaşıklığı dikkate alınması gereken faktörlerdir. Merkezi İnvertörler: Büyük veya şebeke ölçekli (>10kW) invertörler olarak da bilinen merkezi invertörler, güneş enerjisi çiftlikleri veya ticari güneş enerjisi projeleri gibi büyük ölçekli güneş enerjisi kurulumlarında yaygın olarak kullanılır. Bu invertörler, birden fazla dizi veya güneş paneli dizisinden gelen yüksek DC güç girişlerini yönetmek ve bunları şebeke bağlantısı için AC gücüne dönüştürmek üzere tasarlanmıştır. En büyük özelliği sistemin yüksek gücü ve düşük maliyetidir, ancak farklı PV dizilerinin çıkış voltajı ve akımı çoğu zaman tam olarak eşleşmediğinden (özellikle PV dizileri bulanıklık, gölge, lekeler vb. nedeniyle kısmen gölgelendiğinde) merkezi invertörün kullanılması, evirme işleminin verimliliğinin düşmesine ve evdeki elektrik enerjisinin azalmasına yol açacaktır. Merkezi invertörler tipik olarak diğer tiplere göre birkaç kilowatt'tan birkaç megawatt'a kadar değişen daha yüksek bir güç kapasitesine sahiptir. Merkezi bir konuma veya invertör istasyonuna kurulurlar ve bunlara paralel olarak birden fazla dizi veya güneş paneli dizisi bağlanır. Solar İnvertör Ne Yapar? Fotovoltaik invertörler, AC dönüşümü, güneş pili performansının optimize edilmesi ve sistem koruması dahil olmak üzere birçok işlevi yerine getirir. Bu işlevler arasında otomatik çalıştırma ve kapatma, maksimum güç izleme kontrolü, adalanmayı önleme (şebeke bağlantılı sistemler için), otomatik voltaj ayarlaması (şebeke bağlantılı sistemler için), DC algılama (şebeke bağlantılı sistemler için) ve DC toprak algılama (Şebekeye bağlı sistemler için) bulunur. şebekeye bağlı sistemler için). Otomatik çalıştırma ve kapatma fonksiyonunu ve maksimum güç takibi kontrol fonksiyonunu kısaca inceleyelim. 1) Otomatik çalıştırma ve kapatma işlevi Sabah güneş doğduktan sonra güneş ışınımının yoğunluğu giderek artar ve buna bağlı olarak güneş pillerinin çıktısı da artar. İnverterin ihtiyaç duyduğu çıkış gücüne ulaşıldığında invertör otomatik olarak çalışmaya başlar. Çalışmaya girdikten sonra, güneş pili bileşenlerinin çıkış gücü, invertörün ihtiyaç duyduğu çıkış gücünden daha büyük olduğu sürece, invertör, güneş pili bileşenlerinin çıkışını her zaman izleyecektir, invertör çalışmaya devam edecektir; yağmurlu olsa bile gün batımı durana kadar İnvertör de çalışır. Güneş pili modülünün çıkışı küçüldüğünde ve invertörün çıkışı 0'a yakın olduğunda invertör bekleme durumu oluşturacaktır. 2) Maksimum güç izleme kontrol fonksiyonu Güneş pili modülünün çıkışı, güneş ışınımının yoğunluğuna ve güneş pili modülünün sıcaklığına (yonga sıcaklığı) göre değişir. Ayrıca güneş pili modülü, akımın artmasıyla voltajın azalması özelliğine sahip olduğundan maksimum gücü elde edebilecek bir optimal çalışma noktası ortaya çıkar. Güneş ışınımının yoğunluğu değişiyor, tabii ki en iyi çalışma noktası da değişiyor. Bu değişikliklere bağlı olarak güneş pili modülünün çalışma noktası her zaman maksimum güç noktasında olur ve sistem her zaman maksimum güç çıkışını güneş pili modülünden alır. Bu tür bir kontrol maksimum güç izleme kontrolüdür. Güneş enerjisi üretim sisteminde kullanılan invertörün en büyük özelliği maksimum güç noktası takibi (MPPT) fonksiyonudur. Fotovoltaik İnvertörün Ana Teknik Göstergeleri 1. Çıkış voltajının kararlılığı Fotovoltaik sistemde güneş pili tarafından üretilen elektrik enerjisi önce aküde depolanır, daha sonra invertör aracılığıyla 220V veya 380V alternatif akıma dönüştürülür. Ancak pil kendi şarj ve deşarjından etkilenir ve çıkış voltajı geniş bir aralıkta değişir. Örneğin nominal 12V akü 10,8 ile 14,4V arasında değişebilen bir voltaj değerine sahiptir (bu aralığın ötesinde aküye zarar verebilir). Nitelikli bir invertör için, giriş terminali voltajı bu aralıkta değiştiğinde, kararlı durum çıkış voltajındaki değişim Plusmn'yi aşmamalıdır; Nominal değerin %5'i. Aynı zamanda yük aniden değiştiğinde çıkış gerilim sapması anma değerinin ±%10'unu aşmamalıdır. 2. Çıkış voltajının dalga biçimi bozulması Sinüs dalgalı invertörler için izin verilen maksimum dalga biçimi bozulması (veya harmonik içerik) belirtilmelidir. Genellikle çıkış voltajının toplam dalga biçimi bozulmasıyla ifade edilir ve değeri %5'i geçmemelidir (tek fazlı çıkış için %10'a izin verilir). İnverterin yüksek dereceli harmonik akım çıkışı, endüktif yükte girdap akımları gibi ek kayıplar oluşturacağından, invertörün dalga biçimi bozulması çok büyükse, yük bileşenlerinin ciddi şekilde ısınmasına neden olur ve bu durum, elektrikli ekipmanların güvenliğini ciddi şekilde etkiler ve sistemi ciddi şekilde etkiler. işletme verimliliği. 3. Nominal çıkış frekansı Çamaşır makinesi, buzdolabı vb. motor içeren yüklerde, motorların optimum frekans çalışma noktası 50Hz olduğundan, çok yüksek veya çok düşük frekanslar ekipmanların ısınmasına neden olarak sistemin çalışma verimini ve servis ömrünü kısaltacaktır, bu nedenle invertörün çıkış frekansı nispeten sabit bir değer olmalı, genellikle güç frekansı 50Hz olmalı ve normal çalışma koşulları altında sapması Plusmn;%l dahilinde olmalıdır. 4. Yük güç faktörü İnverterin endüktif yük veya kapasitif yük ile yeteneğini karakterize edin. Sinüs dalgalı invertörün yük güç faktörü 0,7~0,9'dur ve nominal değer 0,9'dur. Belirli bir yük gücü durumunda invertörün güç faktörü düşükse ihtiyaç duyulan invertörün kapasitesi artacaktır. Bir yandan maliyet artacak, aynı zamanda fotovoltaik sistemin AC devresinin görünür gücü artacaktır. Akım arttıkça kayıp kaçınılmaz olarak artacak ve sistem verimi de düşecektir. 5. İnverter verimliliği İnverterin verimliliği, belirli çalışma koşulları altında çıkış gücünün giriş gücüne yüzde olarak ifade edilen oranını ifade eder. Genel olarak, bir fotovoltaik invertörün nominal verimliliği, saf direnç yükünü ifade eder. % 80 yük verimliliği koşulu altında. Fotovoltaik sistemin genel maliyeti yüksek olduğundan, sistem maliyetini azaltmak ve fotovoltaik sistemin maliyet performansını artırmak için fotovoltaik invertörün verimliliğinin maksimuma çıkarılması gerekir. Şu anda ana akım invertörlerin nominal verimliliği %80 ila %95 arasındadır ve düşük güçlü invertörlerin verimliliğinin %85'ten az olmaması gerekmektedir. Bir fotovoltaik sistemin fiili tasarım sürecinde, sadece yüksek verimli bir invertör seçilmemeli, aynı zamanda fotovoltaik sistemin yükünün mümkün olduğunca en iyi verimlilik noktasına yakın çalışmasını sağlamak için sistemin makul bir konfigürasyonu kullanılmalıdır. . 6. Nominal çıkış akımı (veya nominal çıkış kapasitesi) Belirtilen yük güç faktörü aralığı dahilinde sürücünün nominal çıkış akımını gösterir. Bazı invertör ürünleri nominal çıkış kapasitesini verir ve birimi VA veya kVA olarak ifade edilir. İnverterin nominal kapasitesi, çıkış güç faktörü 1 (yani tamamen dirençli yük) olduğunda, nominal çıkış gerilimi ile nominal çıkış akımının çarpımıdır. 7. Koruma tedbirleri Mükemmel performansa sahip bir invertörün, invertörün kendisini ve sistemin diğer bileşenlerini hasardan korumak amacıyla, fiili kullanım sırasında ortaya çıkan çeşitli anormal durumlarla başa çıkmak için tam koruma fonksiyonlarına veya önlemlere sahip olması gerekir. 1) Düşük gerilim sigortası hesabını girin: Giriş terminal voltajı, nominal voltajın %85'inden düşük olduğunda, invertörde koruma ve gösterge bulunmalıdır. 2) Giriş aşırı gerilim koruyucusu: Giriş terminal voltajı, nominal voltajın %130'undan yüksek olduğunda, invertörde koruma ve gösterge bulunmalıdır. 3) Aşırı akım koruması: İnverterin aşırı akım koruması, yük kısa devre olduğunda veya akım izin verilen değeri aştığında, aşırı akımdan zarar görmesini önleyecek şekilde zamanında harekete geçebilmelidir. Çalışma akımı nominal değerin %150'sini aştığında invertör otomatik olarak koruma sağlayabilmelidir. 4) çıkış kısa devre koruması İnverterin kısa devre koruma eylem süresi 0,5 saniyeyi geçmemelidir. 5) Giriş ters polarite koruması: Giriş terminalinin pozitif ve negatif kutupları ters çevrildiğinde invertörün koruma fonksiyonu ve ekranı olmalıdır. 6) Yıldırımdan korunma: İnverter yıldırımdan korunma özelliğine sahip olmalıdır. 7) Aşırı sıcaklık koruması vb. Ek olarak, gerilim stabilizasyon önlemleri olmayan invertörler için, invertörün, yükü aşırı gerilim hasarından korumak için çıkış aşırı gerilim koruma önlemleri de olmalıdır. 8. Başlangıç ​​özellikleri İnvertörün yük ile başlama yeteneğini ve dinamik çalışma sırasındaki performansını karakterize etmek. İnverter, nominal yük altında güvenilir başlatma sağlamalıdır. 9. Gürültü Güç elektroniği ekipmanlarındaki transformatörler, filtre indüktörleri, elektromanyetik anahtarlar ve fanlar gibi bileşenler gürültü üretecektir. İnvertör normal çalışırken gürültüsü 80dB'yi geçmemeli ve küçük invertörün gürültüsü 65dB'yi geçmemelidir. Solar İnvertörlerin Seçim Becerileri