що таке сонячний інвертор?

У міру того, як світ рухається вперед у пошуках стійких і чистих енергетичних рішень, сонячна енергетика стала лідером у змаганні за екологічніше майбутнє. Використовуючи рясну відновлювану енергію сонця, сонячні фотоелектричні (PV) системи набули широкої популярності, проклавши шлях до чудової трансформації способу виробництва електроенергії. В основі кожної сонячної фотоелектричної системи лежить важливий компонент, який забезпечує перетворення сонячного світла на корисну енергію:сонячний інвертор. Діючи як міст між сонячними батареями та електричною мережею, сонячні інвертори відіграють важливу роль у ефективному використанні сонячної енергії. Розуміння принципу їх роботи та вивчення різних типів є ключовим для розуміння захоплюючої механіки перетворення сонячної енергії. Hчи АSолярнийInverterWорк? Сонячний інвертор — це електронний пристрій, який перетворює електроенергію постійного струму (DC), вироблену сонячними панелями, в електроенергію змінного струму (AC), яку можна використовувати для живлення побутових приладів і подавати в електричну мережу. Принцип роботи сонячного інвертора можна розділити на три основні етапи: перетворення, керування та вихід. Перетворення: Сонячний інвертор спочатку отримує електроенергію постійного струму, вироблену сонячними панелями. Ця електрика постійного струму зазвичай має форму коливання напруги, яка змінюється залежно від інтенсивності сонячного світла. Основним завданням інвертора є перетворення цієї змінної постійної напруги в стабільну змінну напругу, придатну для споживання. Процес перетворення включає два ключових компоненти: набір силових електронних перемикачів (зазвичай біполярні транзистори з ізольованим затвором або IGBT) і високочастотний трансформатор. Перемикачі відповідають за швидке включення і вимикання постійної напруги, створюючи високочастотний імпульсний сигнал. Потім трансформатор підвищує напругу до бажаного рівня напруги змінного струму. КОНТРОЛЬ: Ступінь керування сонячного інвертора гарантує, що процес перетворення працює ефективно та безпечно. Він передбачає використання складних алгоритмів керування та датчиків для моніторингу та регулювання різноманітних параметрів. Деякі важливі функції контролю включають: a. Відстеження точки максимальної потужності (MPPT): сонячні панелі мають оптимальну робочу точку, яка називається точкою максимальної потужності (MPP), де вони виробляють максимальну потужність для даної інтенсивності сонячного світла. Алгоритм MPPT постійно регулює робочу точку сонячних панелей, щоб максимізувати вихідну потужність шляхом відстеження MPP. b. Регулювання напруги та частоти: система керування інвертора підтримує стабільну вихідну напругу та частоту змінного струму відповідно до стандартів комунальної мережі. Це забезпечує сумісність з іншими електричними пристроями та забезпечує повну інтеграцію з мережею. в. Синхронізація мережі: підключені до мережі сонячні інвертори синхронізують фазу та частоту вихідного струму змінного струму з електромережею. Ця синхронізація дозволяє інвертору подавати надлишкову потужність назад у мережу або отримувати електроенергію з мережі, коли сонячної енергії недостатньо. Вихід: На завершальному етапі сонячний інвертор подає перетворену електроенергію змінного струму до електричних навантажень або мережі. Вихід можна використовувати двома способами: a. Мережеві або мережеві системи: у мережевих системах сонячний інвертор подає електроенергію змінного струму безпосередньо в комунальну мережу. Це зменшує залежність від електростанцій, що працюють на викопному паливі, і дозволяє здійснювати чистий облік, коли надлишок електроенергії, виробленої протягом дня, може бути зарахований і використаний у періоди низького виробництва сонячної енергії. b. Немережні системи: у автономних системах сонячний інвертор заряджає батарею на додаток до живлення електричних навантажень. Батареї накопичують надлишок сонячної енергії, який можна використовувати під час низького сонячного виробництва або вночі, коли сонячні батареї не виробляють електроенергію. Характеристики сонячних інверторів: Ефективність: Сонячні інвертори розроблені для роботи з високою ефективністю для максимізації виходу енергії від сонячної фотоелектричної системи. Вища ефективність призводить до менших втрат енергії під час процесу перетворення, забезпечуючи ефективне використання більшої частки сонячної енергії. Вихідна потужність: Сонячні інвертори доступні в різних потужностях, починаючи від невеликих житлових систем і закінчуючи великомасштабними комерційними установками. Для досягнення оптимальної продуктивності вихідна потужність інвертора повинна відповідним чином узгоджуватися з потужністю сонячних панелей. Довговічність і надійність: Сонячні інвертори піддаються впливу різних умов навколишнього середовища, включаючи коливання температури, вологість і потенційні стрибки напруги. Тому інвертори повинні бути виготовлені з міцних матеріалів і розроблені таким чином, щоб витримувати ці умови, забезпечуючи довгострокову надійність. Моніторинг і зв'язок: Багато сучасних сонячних інверторів оснащені системами моніторингу, які дозволяють користувачам відстежувати продуктивність сонячної фотоелектричної системи. Деякі інвертори також можуть спілкуватися із зовнішніми пристроями та програмними платформами, надаючи дані в реальному часі та забезпечуючи віддалений моніторинг і керування. Функції безпеки: Сонячні інвертори включають різні функції безпеки для захисту як системи, так і людей, які з нею працюють. Ці функції включають захист від перенапруги, захист від перевантаження по струму, виявлення замикання на землю та захист від острівців, який запобігає подачі інвертором електроенергії в мережу під час відключень електроенергії. Класифікація сонячних інверторів за потужністю Фотоелектричні інвертори, також відомі як сонячні інвертори, можна класифікувати на різні типи на основі їх конструкції, функціональності та застосування. Розуміння цих класифікацій може допомогти у виборі найбільш підходящого інвертора для конкретної сонячної фотоелектричної системи. Нижче наведено основні типи фотоелектричних інверторів, класифікованих за рівнем потужності: Інвертор відповідно до рівня потужності: в основному поділяється на розподілений інвертор (струнний інвертор і мікроінвертор), централізований інвертор Інвертування рядкаers: Струнні інвертори є найбільш часто використовуваним типом фотоелектричних інверторів у житлових і комерційних сонячних установках, вони призначені для роботи з кількома сонячними панелями, з’єднаними послідовно, утворюючи «струну». Фотоелектрична мережа (1-5 кВт) сьогодні стала найпопулярнішим інвертором на міжнародному ринку завдяки інвертору з відстеженням максимального піку потужності на стороні постійного струму та паралельним підключенням до мережі на стороні змінного струму. Електроенергія постійного струму, вироблена сонячними батареями, подається в струнний інвертор, який перетворює її в електроенергію змінного струму для негайного використання або для експорту в мережу. Струнні інвертори відомі своєю простотою, економічною ефективністю та легкістю встановлення. Однак продуктивність усього рядка залежить від панелі з найменшою продуктивністю, що може вплинути на загальну ефективність системи. Мікро інвертори: Мікроінвертори — це невеликі інвертори, які встановлюються на кожну окрему сонячну панель фотоелектричної системи. На відміну від струнних інверторів, мікроінвертори перетворюють електроенергію постійного струму в змінну прямо на рівні панелі. Така конструкція дозволяє кожній панелі працювати незалежно, оптимізуючи загальний вихід енергії системою. Мікроінвертори пропонують ряд переваг, включаючи відстеження точки максимальної потужності на рівні панелі (MPPT), покращену продуктивність системи в затінених або невідповідних панелях, підвищену безпеку завдяки нижчій напрузі постійного струму та детальний моніторинг продуктивності окремих панелей. Проте вища початкова вартість і потенційна складність встановлення є факторами, які слід враховувати. Централізовані інвертори: Централізовані інвертори, також відомі як великі або масштабні (>10 кВт) інвертори, зазвичай використовуються у великомасштабних сонячних фотоелектричних установках, таких як сонячні ферми або комерційні сонячні проекти. Ці інвертори розроблені для роботи з високим споживанням постійного струму від кількох ліній або масивів сонячних панелей і перетворення їх у джерело змінного струму для підключення до мережі. Найбільшою особливістю є висока потужність і низька вартість системи, але оскільки вихідна напруга та струм різних фотоелектричних ліній часто не збігаються (особливо, коли фотоелектричні лінії частково затемнені через хмарність, тінь, плями тощо), , використання централізованого інвертора призведе до зниження ефективності процесу інвертування та зниження електроенергії домогосподарства. Централізовані інвертори зазвичай мають вищу потужність порівняно з іншими типами, починаючи від кількох кіловат до кількох мегават. Вони встановлюються в центральному місці або на інверторній станції, і до них паралельно підключаються кілька ліній або масивів сонячних панелей. Що робить сонячний інвертор? Фотоелектричні інвертори виконують багато функцій, включаючи перетворення змінного струму, оптимізацію продуктивності сонячних батарей і захист системи. Ці функції охоплюють автоматичну роботу та відключення, контроль відстеження максимальної потужності, захист від острівців (для систем, підключених до мережі), автоматичне регулювання напруги (для систем, підключених до мережі), виявлення постійного струму (для систем, підключених до мережі), і виявлення заземлення постійного струму ( для мережевих систем). Коротко розглянемо функцію автоматичної роботи та відключення, а також функцію контролю максимальної потужності. 1) Функція автоматичної роботи та відключення Після сходу сонця вранці інтенсивність сонячного випромінювання поступово зростає, а вихід сонячних елементів відповідно збільшується. Коли вихідна потужність, необхідна для інвертора, досягається, інвертор починає працювати автоматично. Після входу в режим роботи інвертор буде постійно контролювати вихід компонентів сонячної батареї, поки вихідна потужність компонентів сонячної батареї перевищує вихідну потужність, необхідну інвертеру, інвертор продовжуватиме працювати; до заходу сонця, навіть якщо йде дощ Інвертор також працює. Коли вихідна потужність модуля сонячної батареї стає меншою, а вихідна потужність інвертора близька до 0, інвертор перейде в режим очікування. 2) Функція контролю відстеження максимальної потужності Потужність модуля сонячної батареї змінюється залежно від інтенсивності сонячного випромінювання та температури самого модуля сонячної батареї (температура мікросхеми). Крім того, оскільки модуль сонячної батареї має характеристику, що напруга зменшується зі збільшенням струму, тому існує оптимальна робоча точка, яка може отримати максимальну потужність. Інтенсивність сонячного випромінювання змінюється, очевидно, найкраща робоча точка також змінюється. Відносно цих змін робоча точка модуля сонячної батареї завжди знаходиться в точці максимальної потужності, і система завжди отримує максимальну вихідну потужність від модуля сонячної батареї. Цей вид контролю є контролем відстеження максимальної потужності. Найбільшою особливістю інвертора, який використовується в системі виробництва сонячної енергії, є функція відстеження точки максимальної потужності (MPPT). Основні технічні показники фотоелектричного інвертора 1. Стабільність вихідної напруги У фотоелектричній системі електрична енергія, вироблена сонячним елементом, спочатку накопичується батареєю, а потім перетворюється в змінний струм 220 В або 380 В через інвертор. Однак на акумулятор впливає власний заряд і розряд, і його вихідна напруга коливається в широкому діапазоні. Наприклад, номінальна батарея 12 В має значення напруги, яке може коливатися від 10,8 до 14,4 В (вихід за межі цього діапазону може призвести до пошкодження батареї). Для кваліфікованого інвертора, коли напруга на вхідній клемі змінюється в межах цього діапазону, зміна вихідної напруги в усталеному стані не повинна перевищувати Plusmn; 5% від номінальної вартості. При цьому при раптовій зміні навантаження відхилення його вихідної напруги не повинно перевищувати ±10% від номінального значення. 2. Спотворення форми сигналу вихідної напруги Для інверторів синусоїдальної хвилі слід вказати максимально допустиме спотворення форми сигналу (або вміст гармонік). Зазвичай він виражається сумарним спотворенням форми вихідної напруги, і його значення не повинно перевищувати 5% (для однофазного виходу допускається 10%). Оскільки вихід гармонійного струму високого порядку інвертора призведе до додаткових втрат, таких як вихрові струми на індуктивному навантаженні, якщо спотворення форми сигналу інвертора занадто велике, це призведе до серйозного нагрівання компонентів навантаження, що не сприяє безпеки електричного обладнання та серйозно впливає на систему. ефективність роботи. 3. Номінальна вихідна частота Для навантажень, включаючи двигуни, такі як пральні машини, холодильники тощо, оскільки оптимальна робоча частота двигунів становить 50 Гц, занадто високі або занадто низькі частоти призведуть до нагрівання обладнання, що зменшить ефективність роботи системи та термін служби, тому вихідна частота інвертора має бути відносно стабільним значенням, як правило, частотою живлення 50 Гц, і її відхилення має бути в межах Plusmn;l% за нормальних робочих умов. 4. Коефіцієнт потужності навантаження Охарактеризуйте здатність інвертора з індуктивним навантаженням або ємнісним навантаженням. Коефіцієнт потужності навантаження синусоїдального інвертора становить 0,7~0,9, а номінальне значення — 0,9. У разі певної потужності навантаження, якщо коефіцієнт потужності інвертора низький, потужність необхідного інвертора збільшиться. З одного боку, збільшиться вартість, і в той же час збільшиться повна потужність ланцюга змінного струму фотоелектричної системи. Зі збільшенням струму втрати неминуче зростуть, а ефективність системи також зменшиться. 5. ККД інвертора Ефективність інвертора означає відношення його вихідної потужності до вхідної потужності за заданих умов роботи, виражене у відсотках. Загалом, номінальна ефективність фотоелектричного інвертора відноситься до навантаження чистого опору. За умови 80% ККД навантаження. Оскільки загальна вартість фотоелектричної системи є високою, ефективність фотоелектричного інвертора повинна бути максимально збільшена, щоб зменшити вартість системи та підвищити економічність фотоелектричної системи. В даний час номінальний ККД основних інверторів становить від 80% до 95%, а ККД малопотужних інверторів повинен бути не менше 85%. У фактичному процесі проектування фотоелектричної системи слід не тільки вибрати високоефективний інвертор, але також слід використовувати розумну конфігурацію системи, щоб навантаження фотоелектричної системи працювало якомога ближче до точки найкращої ефективності. . 6. Номінальний вихідний струм (або номінальна вихідна потужність) Вказує номінальний вихідний струм інвертора в межах заданого діапазону коефіцієнта потужності навантаження. Деякі інверторні продукти вказують номінальну вихідну потужність, а її одиниці виражаються у ВА або кВА. Номінальна потужність інвертора є добутком номінальної вихідної напруги та номінального вихідного струму, коли коефіцієнт вихідної потужності дорівнює 1 (тобто чисто резистивне навантаження). 7. Заходи захисту Інвертор із відмінною продуктивністю також повинен мати повні функції захисту або заходи для вирішення різних ненормальних ситуацій, які виникають під час фактичного використання, щоб захистити сам інвертор та інші компоненти системи від пошкодження. 1) Введіть рахунок страхування від зниженої напруги: Якщо напруга на вхідній клемі нижча за 85% від номінальної напруги, інвертор повинен мати захист і дисплей. 2) Вхідний захист від перенапруги: Якщо напруга на вхідній клемі перевищує 130% від номінальної напруги, інвертор повинен мати захист і дисплей. 3) Захист від перевантаження по струму: Захист інвертора від перевантаження по струму повинен забезпечувати своєчасну дію, коли навантаження є коротким замиканням або струм перевищує допустиме значення, щоб запобігти його пошкодженню імпульсним струмом. Коли робочий струм перевищує 150% від номінального значення, інвертор повинен мати можливість автоматичного захисту. 4) вихідний захист від короткого замикання Час дії захисту від короткого замикання інвертора не повинен перевищувати 0,5 с. 5) Захист від зворотної полярності входу: Коли позитивний і негативний полюси вхідної клеми поміняні місцями, інвертор повинен мати функцію захисту та дисплей. 6) Захист від блискавки: Інвертор повинен мати блискавкозахист. 7) Захист від перегріву тощо. Крім того, для інверторів без засобів стабілізації напруги інвертор також повинен мати засоби захисту від перенапруги на виході, щоб захистити навантаження від пошкодження через перенапругу. 8. Пускові характеристики Охарактеризувати здатність інвертора запускатися з навантаженням і продуктивність під час динамічної роботи. Інвертор повинен забезпечувати надійний пуск при номінальному навантаженні. 9. Шум Такі компоненти, як трансформатори, котушки індуктивності фільтрів, електромагнітні перемикачі та вентилятори силового електронного обладнання створюють шум. Коли інвертор працює нормально, його шум не повинен перевищувати 80 дБ, а шум малого інвертора не повинен перевищувати 65 дБ. Навички вибору сонячних інверторів