што такое сонечны інвертар?

Па меры таго, як свет рухаецца наперад у пошуку ўстойлівых і чыстых энергетычных рашэнняў, сонечная энергія стала лідэрам у гонцы за больш зялёную будучыню. Выкарыстоўваючы багатую і аднаўляльную энергію сонца, сонечныя фотаэлектрычныя (ФЭ) сістэмы набылі шырокую папулярнасць, праклаўшы шлях да значнай трансфармацыі ў спосабе вытворчасці электраэнергіі. У аснове кожнай сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы ляжыць найважнейшы кампанент, які дазваляе пераўтвараць сонечнае святло ў карысную энергію:сонечны інвертарВыступаючы ў якасці маста паміж сонечнымі панэлямі і электрычнай сеткай, сонечныя інвертары адыгрываюць жыццёва важную ролю ў эфектыўным выкарыстанні сонечнай энергіі. Разуменне іх прынцыпу працы і вывучэнне розных тыпаў з'яўляецца ключом да разумення захапляльнай механікі пераўтварэння сонечнай энергіі. HЯк гэта робіць АSалярныIінвертарWорк? Сонечны інвертар — гэта электронная прылада, якая пераўтварае пастаянны ток (DC), які выпрацоўваецца сонечнымі панэлямі, у пераменны ток (AC), які можна выкарыстоўваць для харчавання бытавых прыбораў і падаваць у электрычную сетку. Прынцып працы сонечнага інвертара можна падзяліць на тры асноўныя этапы: пераўтварэнне, кіраванне і выхад. Канверсія: Сонечны інвертар спачатку атрымлівае пастаянны ток, які выпрацоўваецца сонечнымі панэлямі. Гэты пастаянны ток звычайна мае форму вагальнага напружання, якое змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці сонечнага святла. Асноўная задача інвертара — пераўтварыць гэтае зменнае пастаяннае напружанне ў стабільнае пераменнае напружанне, прыдатнае для спажывання. Працэс пераўтварэння ўключае ў сябе два ключавыя кампаненты: набор сілавых электронных перамыкачоў (звычайна біпалярных транзістараў з ізаляванай засаўкай або IGBT) і высокачастотны трансфарматар. Перамыкачы адказваюць за хуткае ўключэнне і выключэнне пастаяннага напружання, ствараючы высокачастотны імпульсны сігнал. Затым трансфарматар павышае напружанне да патрэбнага ўзроўню пераменнага напружання. Кантроль: Этап кіравання сонечным інвертарам забяспечвае эфектыўную і бяспечную працу працэсу пераўтварэння. Ён прадугледжвае выкарыстанне складаных алгарытмаў кіравання і датчыкаў для маніторынгу і рэгулявання розных параметраў. Некаторыя важныя функцыі кіравання ўключаюць: a. Адсочванне кропкі максімальнай магутнасці (MPPT): Сонечныя панэлі маюць аптымальную рабочую кропку, якая называецца кропкай максімальнай магутнасці (MPP), дзе яны выпрацоўваюць максімальную магутнасць для зададзенай інтэнсіўнасці сонечнага святла. Алгарытм MPPT пастаянна рэгулюе рабочую кропку сонечных панэляў, каб максымізаваць выходную магутнасць, адсочваючы MPP. b. Рэгуляванне напружання і частаты: сістэма кіравання інвертарам падтрымлівае стабільнае выходнае напружанне і частату пераменнага току, звычайна ў адпаведнасці са стандартамі электрасеткі. Гэта забяспечвае сумяшчальнасць з іншымі электрычнымі прыладамі і дазваляе бесперашкодна інтэгравацца з сеткай. c. Сінхранізацыя з сеткай: падлучаныя да сеткі сонечныя інвертары сінхранізуюць фазу і частату выхаднога пераменнага току з энергасістэмай. Гэтая сінхранізацыя дазваляе інвертару падаваць лішнюю энергію назад у сетку або атрымліваць энергію з сеткі, калі вытворчасці сонечнай энергіі недастаткова. Выхад: На заключным этапе сонечны інвертар падае пераўтвораную пераменную электрычнасць на электрычныя нагрузкі або ў сетку. Выхадная энергія можа быць выкарыстана двума спосабамі: а. Сістэмы, падключаныя да сеткі або да сеткі: у сеткавых сістэмах сонечны інвертар падае пераменны ток непасрэдна ў энергасістэму. Гэта змяншае залежнасць ад электрастанцый, якія працуюць на выкапнёвым паліве, і дазваляе весці чысты ўлік, калі лішак электраэнергіі, выпрацаванай на працягу дня, можа быць залічаны і выкарыстаны ў перыяды нізкай вытворчасці сонечнай энергіі. б. Аўтасеткавыя сістэмы: У аўтаномных сістэмах сонечны інвертар, акрамя падачы энергіі на электрычныя нагрузкі, зараджае акумулятарную батарэю. Батарэі назапашваюць лішнюю сонечную энергію, якую можна выкарыстоўваць у перыяды нізкай выпрацоўкі сонечнай энергіі або ўначы, калі сонечныя панэлі не выпрацоўваюць электрычнасць. Характарыстыкі сонечных інвертараў: Эфектыўнасць: Сонечныя інвертары распрацаваны для працы з высокай эфектыўнасцю, каб максымізаваць энергааддачу сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Больш высокая эфектыўнасць прыводзіць да меншых страт энергіі падчас працэсу пераўтварэння, што забяспечвае эфектыўнае выкарыстанне большай долі сонечнай энергіі. Выхадная магутнасць: Сонечныя інвертары выпускаюцца з рознай магутнасцю, ад невялікіх жылых сістэм да буйных камерцыйных установак. Выхадная магутнасць інвертара павінна быць адпаведнай магутнасці сонечных панэляў для дасягнення аптымальнай прадукцыйнасці. Даўгавечнасць і надзейнасць: Сонечныя інвертары падвяргаюцца ўздзеянню розных умоў навакольнага асяроддзя, у тым ліку ваганняў тэмпературы, вільготнасці і патэнцыйных электрычных скачкоў. Таму інвертары павінны быць выраблены з трывалых матэрыялаў і распрацаваны так, каб вытрымліваць гэтыя ўмовы, забяспечваючы доўгатэрміновую надзейнасць. Маніторынг і камунікацыя: Многія сучасныя сонечныя інвертары абсталяваны сістэмамі маніторынгу, якія дазваляюць карыстальнікам адсочваць прадукцыйнасць сваёй сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Некаторыя інвертары таксама могуць мець зносіны з знешнімі прыладамі і праграмнымі платформамі, забяспечваючы дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу і дазваляючы дыстанцыйны маніторынг і кіраванне. Асаблівасці бяспекі: Сонечныя інвертары маюць розныя функцыі бяспекі для абароны як сістэмы, так і людзей, якія з ёй працуюць. Да гэтых функцый адносяцца абарона ад перанапружання, абарона ад перагрузкі па току, выяўленне замыкання на зямлю і абарона ад аварыйнага выхаду, якая не дазваляе інвертару падаваць энергію ў сетку падчас адключэння электраэнергіі. Класіфікацыя сонечных інвертараў па магутнасці Сонечныя інвертары, таксама вядомыя як фотаэлектрычныя інвертары, можна класіфікаваць на розныя тыпы ў залежнасці ад іх канструкцыі, функцыянальнасці і прымянення. Разуменне гэтых класіфікацый можа дапамагчы ў выбары найбольш прыдатнага інвертара для канкрэтнай сонечнай фотаэлектрычнай сістэмы. Ніжэй прыведзены асноўныя тыпы фотаэлектрычных інвертараў, класіфікаваных па ўзроўні магутнасці: Інвертар па ўзроўні магутнасці: у асноўным падзяляецца на размеркаваны інвертар (стрункавы інвертар і мікраінвертар), цэнтралізаваны інвертар Інвертаваць радокэры: Струнныя інвертары — найбольш распаўсюджаны тып фотаэлектрычных інвертараў у жылых і камерцыйных сонечных установках. Яны прызначаны для кіравання некалькімі сонечнымі панэлямі, падлучанымі паслядоўна, утвараючы «ланцуг». Фотоэлектрычны ланцуг (1-5 кВт) стаў самым папулярным інвертарам на міжнародным рынку ў наш час дзякуючы інвертару з максімальным адсочваннем пікавай магутнасці на баку пастаяннага току і паралельным падключэннем да сеткі на баку пераменнага току. Пастаянны ток, які выпрацоўваецца сонечнымі панэлямі, падаецца ў струнны інвертар, які пераўтварае яго ў пераменны ток для неадкладнага выкарыстання або для экспарту ў сетку. Струнныя інвертары вядомыя сваёй прастатой, эканамічнай эфектыўнасцю і лёгкасцю ўстаноўкі. Аднак прадукцыйнасць усяго ланцуга залежыць ад панэлі з найменшай прадукцыйнасцю, што можа паўплываць на агульную эфектыўнасць сістэмы. Мікраінвертары: Мікраінвертары — гэта невялікія інвертары, якія ўсталёўваюцца на кожнай асобнай сонечнай панэлі ў фотаэлектрычнай сістэме. У адрозненне ад струнных інвертараў, мікраінвертары пераўтвараюць пастаянны ток у пераменны непасрэдна на ўзроўні панэлі. Такая канструкцыя дазваляе кожнай панэлі працаваць незалежна, аптымізуючы агульную энергапрадукцыйнасць сістэмы. Мікраінвертары прапануюць некалькі пераваг, у тым ліку адсочванне кропкі максімальнай магутнасці (MPPT) на ўзроўні панэлі, палепшаную прадукцыйнасць сістэмы ў зацененых або неадпаведных панэлях, павышаную бяспеку дзякуючы больш нізкім напружанням пастаяннага току і падрабязны маніторынг прадукцыйнасці асобных панэляў. Аднак варта ўлічваць больш высокія першапачатковыя выдаткі і патэнцыйную складанасць усталёўкі. Цэнтралізаваныя інвертары: Цэнтралізаваныя інвертары, таксама вядомыя як буйныя або камунальныя (>10 кВт) інвертары, звычайна выкарыстоўваюцца ў буйных сонечных фотаэлектрычных установках, такіх як сонечныя электрастанцыі або камерцыйныя сонечныя праекты. Гэтыя інвертары прызначаны для апрацоўкі высокай пастаяннай магутнасці ад некалькіх ланцугоў або масіваў сонечных панэляў і пераўтварэння яе ў пераменны ток для падключэння да сеткі. Найбольшай асаблівасцю з'яўляецца высокая магутнасць і нізкі кошт сістэмы, але паколькі выходнае напружанне і ток розных фотаэлектрычных ланцугоў часта не зусім супадаюць (асабліва калі фотаэлектрычныя ланцугі часткова зацененыя з-за воблачнасці, ценю, плям і г.д.), выкарыстанне цэнтралізаванага інвертара прывядзе да зніжэння эфектыўнасці працэсу інвертавання і зніжэння спажывання электраэнергіі ў хатніх гаспадарках. Цэнтралізаваныя інвертары звычайна маюць большую магутнасць у параўнанні з іншымі тыпамі, ад некалькіх кілават да некалькіх мегават. Яны ўсталёўваюцца ў цэнтральным месцы або на інвертарнай станцыі, і да іх паралельна падключаюцца некалькі ланцугоў або масіваў сонечных панэляў. Што робіць сонечны інвертар? Фотаэлектрычныя інвертары выконваюць мноства функцый, у тым ліку пераўтварэнне пераменнага току, аптымізацыю прадукцыйнасці сонечных батарэй і абарону сістэмы. Гэтыя функцыі ўключаюць аўтаматычную працу і выключэнне, кантроль максімальнай магутнасці, абарону ад ізаляцыі (для сістэм, падлучаных да сеткі), аўтаматычную рэгуляванне напружання (для сістэм, падлучаных да сеткі), выяўленне пастаяннага току (для сістэм, падлучаных да сеткі) і выяўленне зазямлення пастаяннага току (для сістэм, падлучаных да сеткі). Давайце коратка разгледзім функцыю аўтаматычнай працы і выключэння, а таксама функцыю кантролю максімальнай магутнасці. 1) Функцыя аўтаматычнай працы і адключэння Пасля ўзыходу сонца раніцай інтэнсіўнасць сонечнага выпраменьвання паступова павялічваецца, і адпаведна павялічваецца магутнасць сонечных элементаў. Калі дасягаецца патрэбная інвертару выходная магутнасць, інвертар пачынае працаваць аўтаматычна. Пасля ўключэння інвертар будзе пастаянна кантраляваць магутнасць кампанентаў сонечных элементаў, і пакуль выходная магутнасць кампанентаў сонечных элементаў перавышае неабходную інвертару выходную магутнасць, інвертар будзе працягваць працаваць да заходу сонца, нават калі ідзе дождж. Калі магутнасць модуля сонечных элементаў памяншаецца і магутнасць інвертара набліжаецца да 0, інвертар пераходзіць у рэжым чакання. 2) Функцыя кіравання адсочваннем максімальнай магутнасці Выхадная магутнасць модуля сонечных элементаў змяняецца ў залежнасці ад інтэнсіўнасці сонечнага выпраменьвання і тэмпературы самога модуля сонечных элементаў (тэмпературы чыпа). Акрамя таго, паколькі модуль сонечных элементаў мае характарыстыку памяншэння напружання з павелічэннем току, існуе аптымальная рабочая кропка, якая дазваляе атрымаць максімальную магутнасць. Інтэнсіўнасць сонечнага выпраменьвання змяняецца, відавочна, што найлепшая рабочая кропка таксама змяняецца. Адносна гэтых змен рабочая кропка модуля сонечных элементаў заўсёды знаходзіцца ў кропцы максімальнай магутнасці, і сістэма заўсёды атрымлівае максімальную выходную магутнасць ад модуля сонечных элементаў. Гэты тып кіравання называецца кіраваннем адсочваннем максімальнай магутнасці. Найбольш важнай асаблівасцю інвертара, які выкарыстоўваецца ў сістэме вытворчасці сонечнай энергіі, з'яўляецца функцыя адсочвання кропкі максімальнай магутнасці (MPPT). Асноўныя тэхнічныя паказчыкі фотаэлектрычнага інвертара 1. Стабільнасць выходнага напружання У фотаэлектрычнай сістэме электрычная энергія, якая выпрацоўваецца сонечным элементам, спачатку назапашваецца ў акумулятары, а затым пераўтвараецца ў пераменны ток 220 В або 380 В праз інвертар. Аднак на акумулят уплываюць яго ўласныя зарад і разрад, і яго выходнае напружанне вагаецца ў шырокім дыяпазоне. Напрыклад, намінальнае значэнне напружання акумулятара 12 В можа вагацца ад 10,8 да 14,4 В (перавышэнне гэтага дыяпазону можа прывесці да пашкоджання акумулятара). Для кваліфікаванага інвертара, калі ўваходнае напружанне змяняецца ў межах гэтага дыяпазону, змяненне яго стацыянарнага выходнага напружання не павінна перавышаць ±5% ад намінальнага значэння. У той жа час, пры рэзкай змене нагрузкі адхіленне яго выходнага напружання не павінна перавышаць ±10% ад намінальнага значэння. 2. Скажэнне формы сігналу выходнага напружання Для сінусоідных інвертараў неабходна ўказаць максімальна дапушчальнае скажэнне формы хвалі (або гармонікі). Звычайна яно выражаецца агульным скажэннем формы хвалі выходнага напружання, і яго значэнне не павінна перавышаць 5% (для аднафазнага выхаду дапускаецца 10%). Паколькі выхадны ток вышэйшага парадку гармонік інвертара будзе генераваць дадатковыя страты, такія як віхравыя токі на індуктыўнай нагрузцы, калі скажэнне формы хвалі інвертара занадта вялікае, гэта прывядзе да сур'ёзнага нагрэву кампанентаў нагрузкі, што не спрыяе бяспецы электраабсталявання і сур'ёзна ўплывае на эфектыўнасць сістэмы. 3. Намінальная выходная частата Для нагрузак, у тым ліку рухавікоў, такіх як пральныя машыны, халадзільнікі і г.д., аптымальная рабочая частата рухавікоў складае 50 Гц, таму занадта высокая або занадта нізкая частата прывядзе да нагрэву абсталявання, што знізіць эфектыўнасць працы і тэрмін службы сістэмы. Таму выхадная частата інвертара павінна быць адносна стабільнай, звычайна гэта частата сеткі 50 Гц, а яе адхіленне павінна быць у межах ±1% пры нармальных умовах працы. 4. Каэфіцыент магутнасці нагрузкі Ахарактарызуйце здольнасць інвертара працаваць з індуктыўнай або ёмістнай нагрузкай. Каэфіцыент магутнасці нагрузкі сінусоіднага інвертара складае 0,7~0,9, а намінальнае значэнне — 0,9. Пры пэўнай магутнасці нагрузкі, калі каэфіцыент магутнасці інвертара нізкі, магутнасць неабходнага інвертара павялічыцца. З аднаго боку, павялічыцца кошт, і адначасова павялічыцца бачная магутнасць ланцуга пераменнага току фотаэлектрычнай сістэмы. Па меры павелічэння току непазбежна павялічацца страты, а эфектыўнасць сістэмы таксама знізіцца. 5. Эфектыўнасць інвертара Эфектыўнасць інвертара адносіцца да суадносін яго выходнай магутнасці да ўваходнай магутнасці пры пэўных умовах працы, выражаная ў працэнтах. Як правіла, намінальная эфектыўнасць фотаэлектрычнага інвертара адносіцца да чыстай супраціўляльнай нагрузкі. Пры ўмове эфектыўнасці нагрузкі 80% эфектыўнасць складае 80%. Паколькі агульны кошт фотаэлектрычнай сістэмы высокі, эфектыўнасць фотаэлектрычнага інвертара павінна быць максімальна павялічана, каб знізіць кошт сістэмы і палепшыць яе эканамічную эфектыўнасць. У цяперашні час намінальная эфектыўнасць асноўных інвертараў складае ад 80% да 95%, а эфектыўнасць інвертараў з нізкай магутнасцю павінна быць не менш за 85%. У працэсе праектавання фотаэлектрычнай сістэмы неабходна не толькі выбраць высокаэфектыўны інвертар, але і выкарыстоўваць разумную канфігурацыю сістэмы, каб нагрузка фотаэлектрычнай сістэмы працавала як мага бліжэй да кропкі найлепшай эфектыўнасці. 6. Намінальны выходны ток (або намінальная выходная магутнасць) Паказвае намінальны выходны ток інвертара ў межах зададзенага дыяпазону каэфіцыента магутнасці нагрузкі. У некаторых інвертарах пазначана намінальная выходная магутнасць, адзінка вымярэння якой выражаецца ў ВА або кВА. Намінальная магутнасць інвертара — гэта здабытак намінальнага выходнага напружання і намінальнага выходнага току, калі каэфіцыент выходнай магутнасці роўны 1 (гэта значыць, чыста рэзістыўная нагрузка). 7. Меры абароны Інвертар з выдатнай прадукцыйнасцю павінен таксама мець поўны набор ахоўных функцый або мер для барацьбы з рознымі незвычайнымі сітуацыямі, якія ўзнікаюць падчас фактычнага выкарыстання, каб абараніць сам інвертар і іншыя кампаненты сістэмы ад пашкоджанняў. 1) Увядзіце рахунак страхавання ад паніжанага напружання: Калі напружанне на ўваходных клемах ніжэйшае за 85% ад намінальнага напружання, інвертар павінен мець абарону і дысплей. 2) Абарона ад перанапружання на ўваходзе: Калі напружанне на ўваходных клемах перавышае 130% ад намінальнага напружання, інвертар павінен мець абарону і дысплей. 3) Абарона ад перагрузкі па току: Абарона ад перагрузкі па току інвертара павінна своечасова рэагаваць на кароткае замыканне нагрузкі або перавышэнне току за дапушчальнае значэнне, каб прадухіліць пашкоджанне ад імпульснага току. Калі працоўны ток перавышае 150% ад намінальнага значэння, інвертар павінен аўтаматычна абараняцца. 4) абарона ад кароткага замыкання на выхадзе Час спрацоўвання абароны ад кароткага замыкання інвертара не павінен перавышаць 0,5 с. 5) Абарона ад зваротнай палярнасці ўваходу: Калі станоўчы і адмоўны полюсы ўваходнага вываду памяняюцца месцамі, інвертар павінен мець функцыю абароны і дысплей. 6) Абарона ад маланкі: Інвертар павінен мець абарону ад маланкі. 7) Абарона ад перагрэву і г.д. Акрамя таго, для інвертараў без мер стабілізацыі напружання, інвертар таксама павінен мець меры абароны ад перанапружання на выхадзе, каб абараніць нагрузку ад пашкоджанняў ад перанапружання. 8. Пачатковыя характарыстыкі Ахарактарызаваць здольнасць інвертара запускацца з нагрузкай і прадукцыйнасць падчас дынамічнай працы. Інвертар павінен забяспечваць надзейны запуск пры намінальнай нагрузцы. 9. Шум Такія кампаненты, як трансфарматары, фільтры, электрамагнітныя перамыкачы і вентылятары ў сілавым электронным абсталяванні, будуць генераваць шум. Пры нармальнай працы інвертара яго шум не павінен перавышаць 80 дБ, а шум невялікага інвертара не павінен перавышаць 65 дБ. Навыкі выбару сонечных інвертараў