Kas ir saules invertors?

Pasaulei virzoties uz priekšu ilgtspējīgu un tīru enerģijas risinājumu meklējumos, saules enerģija ir kļuvusi par līderi sacensībās par zaļāku nākotni. Izmantojot bagātīgo un atjaunojamo saules enerģiju, saules fotoelektriskās (PV) sistēmas ir ieguvušas plašu popularitāti, paverot ceļu ievērojamām pārmaiņām elektroenerģijas ražošanas veidā. Katras saules fotoelektriskās sistēmas centrā ir būtiska sastāvdaļa, kas ļauj pārvērst saules gaismu izmantojamā enerģijā:saules invertorsSaules invertori, kas darbojas kā tilts starp saules paneļiem un elektrotīklu, spēlē būtisku lomu saules enerģijas efektīvā izmantošanā. Izpratne par to darbības principu un dažādo veidu izpēte ir būtiska, lai izprastu aizraujošo saules enerģijas pārveidošanas mehāniku. HKā ASolaraIinvertorsWorks? Saules invertors ir elektroniska ierīce, kas pārveido saules paneļu saražoto līdzstrāvu (DC) maiņstrāvā (AC), ko var izmantot mājsaimniecības ierīču darbināšanai un padot elektrotīklā. Saules invertora darbības principu var iedalīt trīs galvenajos posmos: pārveidošana, vadība un izeja. Konversija: Saules invertors vispirms saņem saules paneļu radīto līdzstrāvu. Šī līdzstrāva parasti ir svārstīga sprieguma veidā, kas mainās atkarībā no saules gaismas intensitātes. Invertora galvenais uzdevums ir pārveidot šo mainīgo līdzstrāvas spriegumu stabilā maiņstrāvas spriegumā, kas ir piemērots patēriņam. Pārveidošanas process ietver divus galvenos komponentus: jaudas elektronisko slēdžu komplektu (parasti izolētu vārtu bipolārus tranzistorus jeb IGBT) un augstfrekvences transformatoru. Slēdži ir atbildīgi par līdzstrāvas sprieguma ātru ieslēgšanu un izslēgšanu, radot augstfrekvences impulsa signālu. Pēc tam transformators palielina spriegumu līdz vēlamajam maiņstrāvas sprieguma līmenim. Kontrole: Saules invertora vadības posms nodrošina, ka pārveidošanas process darbojas efektīvi un droši. Tas ietver sarežģītu vadības algoritmu un sensoru izmantošanu dažādu parametru uzraudzībai un regulēšanai. Dažas svarīgas vadības funkcijas ietver: a. Maksimālās jaudas punkta izsekošana (MPPT): Saules paneļiem ir optimāls darbības punkts, ko sauc par maksimālās jaudas punktu (MPP), kur tie rada maksimālo jaudu pie noteiktas saules gaismas intensitātes. MPPT algoritms nepārtraukti pielāgo saules paneļu darbības punktu, lai maksimāli palielinātu jaudas izvadi, izsekojot MPP. b. Sprieguma un frekvences regulēšana: Invertora vadības sistēma uztur stabilu maiņstrāvas izejas spriegumu un frekvenci, parasti ievērojot elektrotīkla standartus. Tas nodrošina saderību ar citām elektriskajām ierīcēm un ļauj nemanāmi integrēties tīklā. c. Tīkla sinhronizācija: Tīklam pieslēgtie saules invertori sinhronizē maiņstrāvas izejas fāzi un frekvenci ar komunālo tīklu. Šī sinhronizācija ļauj invertoram atgriezt tīklā lieko jaudu vai ņemt jaudu no tīkla, ja saules enerģijas ražošana nav pietiekama. Izvade: Pēdējā posmā saules invertors piegādā pārveidoto maiņstrāvas elektroenerģiju elektriskajām slodzēm vai tīklam. Jaudu var izmantot divos veidos: a. Tīklam pieslēgtas vai tīklam pieslēgtas sistēmas: Tīklam pieslēgtās sistēmās saules invertors maiņstrāvas elektroenerģiju tieši padod komunālajam tīklam. Tas samazina atkarību no fosilā kurināmā spēkstacijām un ļauj veikt neto uzskaiti, kur dienas laikā saražoto elektroenerģijas pārpalikumu var ieskaitīt un izmantot zemas saules enerģijas ražošanas periodos. b. Bezvadu sistēmas: Bezvadu sistēmās saules invertors uzlādē akumulatoru banku papildus strāvas padevei elektriskajām slodzēm. Baterijas uzglabā lieko saules enerģiju, ko var izmantot zemas saules enerģijas ražošanas laikā vai naktī, kad saules paneļi neražo elektroenerģiju. Saules invertoru raksturojums: Efektivitāte: Saules invertori ir paredzēti darbībai ar augstu efektivitāti, lai maksimāli palielinātu saules fotoelektriskās sistēmas enerģijas ražu. Augstāka efektivitāte nodrošina mazākus enerģijas zudumus pārveidošanas procesā, nodrošinot, ka tiek efektīvi izmantota lielāka saules enerģijas daļa. Jauda: Saules invertori ir pieejami ar dažādu jaudu, sākot no mazām dzīvojamām sistēmām līdz liela mēroga komerciālām instalācijām. Lai sasniegtu optimālu veiktspēju, invertora jaudai ir jābūt atbilstoši saskaņotai ar saules paneļu jaudu. Izturība un uzticamība: Saules invertori ir pakļauti dažādiem vides apstākļiem, tostarp temperatūras svārstībām, mitrumam un iespējamiem elektriskās strāvas pārsprieguma faktoriem. Tāpēc invertori jāražo no izturīgiem materiāliem un jāprojektē tā, lai tie izturētu šos apstākļus, nodrošinot ilgtermiņa uzticamību. Uzraudzība un komunikācija: Daudzi mūsdienu saules invertori ir aprīkoti ar uzraudzības sistēmām, kas ļauj lietotājiem izsekot saules fotoelektrisko sistēmu veiktspēju. Daži invertori var arī sazināties ar ārējām ierīcēm un programmatūras platformām, nodrošinot reāllaika datus un nodrošinot attālinātu uzraudzību un vadību. Drošības funkcijas: Saules invertoros ir iekļautas dažādas drošības funkcijas, lai aizsargātu gan sistēmu, gan ar to strādājošās personas. Šīs funkcijas ietver pārsprieguma aizsardzību, pārslodzes aizsardzību, zemējuma kļūmes noteikšanu un aizsardzību pret salu veidošanos, kas neļauj invertoram padot enerģiju tīklam strāvas padeves pārtraukumu laikā. Saules invertora klasifikācija pēc jaudas vērtējuma PV invertorus, kas pazīstami arī kā saules invertori, var iedalīt dažādos veidos, pamatojoties uz to dizainu, funkcionalitāti un pielietojumu. Šo klasifikāciju izpratne var palīdzēt izvēlēties vispiemērotāko invertoru konkrētai saules PV sistēmai. Tālāk ir norādīti galvenie PV invertoru veidi, kas klasificēti pēc jaudas līmeņa: Invertors pēc jaudas līmeņa: galvenokārt iedalīts izkliedētajā invertorā (virknes invertorā un mikro invertorā), centralizētajā invertorā Stīgu apgriezters: Virknes invertori ir visbiežāk izmantotais PV invertoru veids dzīvojamās un komerciālās saules enerģijas instalācijās, un tie ir paredzēti, lai apstrādātu vairākus virknē savienotus saules paneļus, veidojot "virkni". PV virkne (1–5 kW) mūsdienās ir kļuvusi par populārāko invertoru starptautiskajā tirgū, pateicoties invertoram ar maksimālās jaudas maksimuma izsekošanu līdzstrāvas pusē un paralēlu tīkla savienojumu maiņstrāvas pusē. Saules paneļu saražotā līdzstrāvas elektroenerģija tiek padota virknes invertorā, kas to pārveido maiņstrāvas elektroenerģijā tūlītējai lietošanai vai eksportēšanai uz tīklu. Virknes invertori ir pazīstami ar savu vienkāršību, rentabilitāti un ērtu uzstādīšanu. Tomēr visas virknes veiktspēja ir atkarīga no vismazāk jaudīgā paneļa, kas var ietekmēt kopējo sistēmas efektivitāti. Mikro invertori: Mikroinvertori ir mazi invertori, kas tiek uzstādīti uz katra atsevišķa saules paneļa PV sistēmā. Atšķirībā no virkņu invertoriem, mikroinvertori pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā tieši paneļa līmenī. Šī konstrukcija ļauj katram panelim darboties neatkarīgi, optimizējot sistēmas kopējo enerģijas ražošanu. Mikroinvertori piedāvā vairākas priekšrocības, tostarp paneļa līmeņa maksimālās jaudas punkta izsekošanu (MPPT), uzlabotu sistēmas veiktspēju noēnotos vai nesaskaņotos paneļos, paaugstinātu drošību zemāka līdzstrāvas sprieguma dēļ un detalizētu atsevišķu paneļu veiktspējas uzraudzību. Tomēr jāņem vērā augstākās sākotnējās izmaksas un iespējamā uzstādīšanas sarežģītība. Centralizētie invertori: Centralizētie invertori, kas pazīstami arī kā lielie vai lietderīgās lietošanas (>10 kW) invertori, parasti tiek izmantoti liela mēroga saules fotoelektriskajās instalācijās, piemēram, saules bateriju fermās vai komerciālos saules enerģijas projektos. Šie invertori ir paredzēti, lai apstrādātu lielu līdzstrāvas jaudu no vairākām saules paneļu virknēm vai blokiem un pārveidotu to maiņstrāvas enerģijā tīkla pieslēgumam. Lielākā priekšrocība ir sistēmas augstā jauda un zemās izmaksas, taču, tā kā dažādu PV virkņu izejas spriegums un strāva bieži vien nav precīzi saskaņota (īpaši, ja PV virknes ir daļēji noēnotas mākoņainības, ēnas, traipu utt. dēļ), centralizēta invertora izmantošana novedīs pie zemākas invertēšanas procesa efektivitātes un zemāka mājsaimniecības elektroenerģijas patēriņa. Centralizētajiem invertoriem parasti ir lielāka jauda salīdzinājumā ar citiem veidiem, sākot no vairākiem kilovatiem līdz vairākiem megavatiem. Tie tiek uzstādīti centrālā vietā vai invertora stacijā, un tiem paralēli ir pievienotas vairākas saules paneļu virknes vai bloki. Ko dara saules invertors? Fotoelektriskie invertori veic vairākas funkcijas, tostarp maiņstrāvas pārveidošanu, saules bateriju veiktspējas optimizēšanu un sistēmas aizsardzību. Šīs funkcijas ietver automātisku darbību un izslēgšanu, maksimālās jaudas izsekošanas kontroli, pretizsalošanas funkciju (tīklam pieslēgtām sistēmām), automātisku sprieguma regulēšanu (tīklam pieslēgtām sistēmām), līdzstrāvas noteikšanu (tīklam pieslēgtām sistēmām) un līdzstrāvas zemējuma noteikšanu (tīklam pieslēgtām sistēmām). Īsumā izpētīsim automātiskās darbības un izslēgšanas funkciju un maksimālās jaudas izsekošanas vadības funkciju. 1) Automātiska darbība un izslēgšanas funkcija Pēc rīta saullēkta saules starojuma intensitāte pakāpeniski palielinās, un attiecīgi palielinās saules bateriju jauda. Kad tiek sasniegta invertora nepieciešamā izejas jauda, ​​invertors sāk darboties automātiski. Pēc darbības uzsākšanas invertors visu laiku uzraudzīs saules bateriju komponentu jaudu, un, kamēr saules bateriju komponentu izejas jauda būs lielāka par invertora nepieciešamo izejas jaudu, invertors turpinās darboties; līdz saulrietam apstāsies, pat ja līst lietus. Invertors darbojas arī tad, kad saules bateriju moduļa jauda samazinās un invertora jauda tuvojas 0, invertors pāries gaidīšanas režīmā. 2) Maksimālās jaudas izsekošanas vadības funkcija Saules bateriju moduļa jauda mainās atkarībā no saules starojuma intensitātes un paša saules bateriju moduļa temperatūras (mikroshēmas temperatūras). Turklāt, tā kā saules bateriju modulim ir īpašība, ka spriegums samazinās, palielinoties strāvas stiprumam, pastāv optimāls darbības punkts, kurā var iegūt maksimālo jaudu. Mainoties saules starojuma intensitātei, protams, mainās arī labākais darba punkts. Attiecībā uz šīm izmaiņām saules bateriju moduļa darbības punkts vienmēr atrodas maksimālās jaudas punktā, un sistēma vienmēr iegūst maksimālo jaudu no saules bateriju moduļa. Šāda veida vadība ir maksimālās jaudas izsekošanas vadība. Saules enerģijas ražošanas sistēmā izmantotā invertora lielākā iezīme ir maksimālās jaudas punkta izsekošanas (MPPT) funkcija. Fotoelektriskā invertora galvenie tehniskie rādītāji 1. Izejas sprieguma stabilitāte Fotoelektriskajā sistēmā saules baterijas ģenerētā elektriskā enerģija vispirms tiek uzkrāta akumulatorā un pēc tam, izmantojot invertoru, pārveidota 220 V vai 380 V maiņstrāvā. Tomēr akumulatoru ietekmē tā uzlāde un izlāde, un tā izejas spriegums mainās plašā diapazonā. Piemēram, nominālā 12 V akumulatora sprieguma vērtība var svārstīties no 10,8 līdz 14,4 V (pārsniegšana var izraisīt akumulatora bojājumus). Kvalificētam invertoram, mainoties ieejas spailes spriegumam šajā diapazonā, tā pastāvīgā izejas sprieguma svārstības nedrīkst pārsniegt ±5 % no nominālās vērtības. Tajā pašā laikā, pēkšņi mainoties slodzei, tā izejas sprieguma novirze nedrīkst pārsniegt ±10 % no nominālās vērtības. 2. Izejas sprieguma viļņu formas kropļojumi Sinusoidālajiem invertoriem jānorāda maksimāli pieļaujamais viļņu formas kropļojums (vai harmoniskais saturs). To parasti izsaka kā izejas sprieguma kopējo viļņu formas kropļojumu, un tā vērtība nedrīkst pārsniegt 5% (vienfāzes izejai ir atļauts 10%). Tā kā invertora izvadītā augstas kārtas harmoniskā strāva radīs papildu zudumus, piemēram, virpuļstrāvas induktīvajā slodzē, ja invertora viļņu formas kropļojums ir pārāk liels, tas izraisīs nopietnu slodzes komponentu uzkaršanu, kas neveicina elektroiekārtu drošību un nopietni ietekmē sistēmas darbības efektivitāti. 3. Nominālā izejas frekvence Slodzēm, tostarp motoriem, piemēram, veļas mašīnām, ledusskapjiem utt., tā kā motoru optimālais frekvences darbības punkts ir 50 Hz, pārāk augstas vai pārāk zemas frekvences izraisīs iekārtas uzkaršanu, samazinot sistēmas darbības efektivitāti un kalpošanas laiku, tāpēc invertora izejas frekvencei jābūt relatīvi stabilai, parasti jaudas frekvencei 50 Hz, un tās novirzei normālos darba apstākļos jābūt plus 1 % robežās. 4. Slodzes jaudas koeficients Raksturojiet invertora spēju ar induktīvo vai kapacitatīvo slodzi. Sinusoidālā invertora slodzes jaudas koeficients ir 0,7–0,9, un nominālā vērtība ir 0,9. Noteiktas slodzes jaudas gadījumā, ja invertora jaudas koeficients ir zems, nepieciešamā invertora jauda palielināsies. No vienas puses, palielināsies izmaksas, un vienlaikus palielināsies fotoelektriskās sistēmas maiņstrāvas ķēdes šķietamā jauda. Palielinoties strāvai, neizbēgami palielināsies zudumi, un samazināsies arī sistēmas efektivitāte. 5. Invertora efektivitāte Invertora efektivitāte attiecas uz tā izejas jaudas attiecību pret ieejas jaudu noteiktos darba apstākļos, kas izteikta procentos. Kopumā fotoelektriskā invertora nominālā efektivitāte attiecas uz tīru pretestības slodzi. Ja slodzes efektivitāte ir 80%, tā ir maksimāli efektīva. Tā kā fotoelektriskās sistēmas kopējās izmaksas ir augstas, fotoelektriskā invertora efektivitāte ir jāpalielina, lai samazinātu sistēmas izmaksas un uzlabotu fotoelektriskās sistēmas izmaksu efektivitāti. Pašlaik galveno invertoru nominālā efektivitāte ir no 80% līdz 95%, un mazjaudas invertoru efektivitātei jābūt ne mazākai par 85%. Fotoelektriskās sistēmas faktiskajā projektēšanas procesā ne tikai jāizvēlas augstas efektivitātes invertors, bet arī jāizmanto saprātīga sistēmas konfigurācija, lai fotoelektriskās sistēmas slodze darbotos pēc iespējas tuvāk labākajam efektivitātes punktam. 6. Nominālā izejas strāva (vai nominālā izejas jauda) Norāda invertora nominālo izejas strāvu norādītajā slodzes jaudas koeficienta diapazonā. Daži invertoru produkti norāda nominālo izejas jaudu, un tās mērvienība ir VA vai kVA. Invertora nominālā jauda ir nominālā izejas sprieguma un nominālās izejas strāvas reizinājums, ja izejas jaudas koeficients ir 1 (t. i., tīri rezistīva slodze). 7. Aizsardzības pasākumi Invertoram ar izcilu veiktspēju jābūt arī pilnīgām aizsardzības funkcijām vai pasākumiem, lai risinātu dažādas neparastas situācijas, kas rodas faktiskās lietošanas laikā, lai pasargātu pašu invertoru un citas sistēmas sastāvdaļas no bojājumiem. 1) Ievadiet nepietiekamas sprieguma apdrošināšanas kontu: Ja ieejas spailes spriegums ir zemāks par 85% no nominālā sprieguma, invertoram jābūt aprīkotam ar aizsardzību un displeju. 2) Ieejas pārsprieguma aizsargs: Ja ieejas spailes spriegums pārsniedz 130% no nominālā sprieguma, invertoram jābūt aprīkotam ar aizsardzību un displeju. 3) Pārslodzes aizsardzība: Invertora pārslodzes aizsardzībai jāspēj nodrošināt savlaicīgu iejaukšanos, ja slodze ir īsslēgta vai strāva pārsniedz pieļaujamo vērtību, lai novērstu bojājumus pārsprieguma strāvas dēļ. Ja darba strāva pārsniedz 150% no nominālās vērtības, invertoram jāspēj automātiski aizsargāties. 4) izejas īsslēguma aizsardzība Invertora īsslēguma aizsardzības darbības laiks nedrīkst pārsniegt 0,5 s. 5) Ieejas apgrieztās polaritātes aizsardzība: Kad ieejas spailes pozitīvie un negatīvie poli ir apmainīti vietām, invertoram jābūt aizsardzības funkcijai un displejam. 6) Zibens aizsardzība: Invertoram jābūt aprīkotam ar zibens aizsardzību. 7) Aizsardzība pret pārkaršanu utt. Turklāt invertoriem bez sprieguma stabilizācijas pasākumiem invertoram jābūt aprīkotam arī ar izejas pārsprieguma aizsardzības pasākumiem, lai aizsargātu slodzi no pārsprieguma bojājumiem. 8. Sākuma raksturlielumi Lai raksturotu invertora spēju iedarbināties ar slodzi un veiktspēju dinamiskās darbības laikā, invertoram jānodrošina uzticama iedarbināšana pie nominālās slodzes. 9. Troksnis Spēka elektronikas iekārtu komponenti, piemēram, transformatori, filtra induktori, elektromagnētiskie slēdži un ventilatori, radīs troksni. Kad invertors darbojas normāli, tā troksnis nedrīkst pārsniegt 80 dB, un maza invertora troksnis nedrīkst pārsniegt 65 dB. Saules invertoru izvēles prasmes