Pe măsură ce lumea avansează în căutarea unor soluții energetice durabile și curate, energia solară a devenit un lider în cursa către un viitor mai ecologic. Valorificând energia abundentă și regenerabilă a soarelui, sistemele solare fotovoltaice (PV) au câștigat o popularitate largă, deschizând calea pentru o transformare remarcabilă a modului în care generăm electricitate. 
În inima fiecărui sistem solar fotovoltaic se află o componentă crucială care permite transformarea luminii solare în energie utilizabilă:invertor solarAcționând ca o punte între panourile solare și rețeaua electrică, invertoarele solare joacă un rol vital în utilizarea eficientă a energiei solare. Înțelegerea principiului lor de funcționare și explorarea diferitelor tipuri sunt esențiale pentru înțelegerea mecanismelor fascinante din spatele conversiei energiei solare. HCum face A?SolarIinvertorWork? Un invertor solar este un dispozitiv electronic care transformă curentul electric continuu (CC) produs de panourile solare în curent alternativ (CA) care poate fi utilizat pentru alimentarea aparatelor electrocasnice și poate fi introdus în rețeaua electrică. Principiul de funcționare al unui invertor solar poate fi împărțit în trei etape principale: conversie, control și ieșire. Conversie: Invertorul solar primește mai întâi electricitatea continuă generată de panourile solare. Această electricitate continuă este de obicei sub forma unei tensiuni fluctuante care variază în funcție de intensitatea luminii solare. Sarcina principală a invertorului este de a converti această tensiune continuă variabilă într-o tensiune alternativă stabilă, potrivită pentru consum. Procesul de conversie implică două componente cheie: un set de comutatoare electronice de putere (de obicei tranzistoare bipolare cu poartă izolată sau IGBT) și un transformator de înaltă frecvență. Comutatoarele sunt responsabile pentru comutarea rapidă a tensiunii continue (DC), creând un semnal de impuls de înaltă frecvență. Transformatorul crește apoi tensiunea la nivelul de tensiune alternativă dorit. Controla: Etapa de control a unui invertor solar asigură că procesul de conversie funcționează eficient și în siguranță. Aceasta implică utilizarea unor algoritmi de control sofisticați și a unor senzori pentru a monitoriza și regla diverși parametri. Câteva funcții importante de control includ: a. Urmărirea punctului de putere maximă (MPPT): Panourile solare au un punct optim de funcționare numit punct de putere maximă (MPP), unde produc puterea maximă pentru o anumită intensitate a luminii solare. Algoritmul MPPT ajustează continuu punctul de funcționare al panourilor solare pentru a maximiza puterea de ieșire prin urmărirea MPP. b. Reglarea tensiunii și frecvenței: Sistemul de control al invertorului menține o tensiune și o frecvență de ieșire CA stabile, de obicei respectând standardele rețelei electrice. Acest lucru asigură compatibilitatea cu alte dispozitive electrice și permite integrarea perfectă cu rețeaua. c. Sincronizarea rețelei: Invertoarele solare conectate la rețea sincronizează faza și frecvența ieșirii de curent alternativ cu rețeaua publică. Această sincronizare permite invertorului să reintroducă excesul de energie în rețea sau să extragă energie din rețea atunci când producția solară este insuficientă. Ieșire: În etapa finală, invertorul solar livrează energia electrică alternativă convertită către consumatorii electrici sau către rețeaua electrică. Producția poate fi utilizată în două moduri: a. Sisteme conectate la rețea sau conectate la rețea: În sistemele conectate la rețea, invertorul solar alimentează electricitatea de curent alternativ direct în rețeaua electrică. Acest lucru reduce dependența de centralele electrice pe bază de combustibili fosili și permite contorizarea netă, unde excesul de electricitate generat în timpul zilei poate fi creditat și utilizat în perioadele de producție solară redusă. b. Sisteme independente de rețea: În sistemele independente de rețea, invertorul solar încarcă un banc de baterii pe lângă furnizarea de energie sarcinilor electrice. Bateriile stochează excesul de energie solară, care poate fi utilizat în perioadele de producție solară scăzută sau noaptea, când panourile solare nu generează electricitate. Caracteristicile invertoarelor solare: Eficienţă: Invertoarele solare sunt proiectate să funcționeze cu o eficiență ridicată pentru a maximiza randamentul energetic al sistemului fotovoltaic solar. O eficiență mai mare are ca rezultat o pierdere de energie mai mică în timpul procesului de conversie, asigurând că o proporție mai mare din energia solară este utilizată eficient. Putere de ieșire: Invertoarele solare sunt disponibile în diverse puteri nominale, de la sisteme rezidențiale mici până la instalații comerciale la scară largă. Puterea de ieșire a unui invertor trebuie să fie adaptată în mod corespunzător la capacitatea panourilor solare pentru a obține performanțe optime. Durabilitate și fiabilitate: Invertoarele solare sunt expuse la diverse condiții de mediu, inclusiv fluctuații de temperatură, umiditate și potențiale supratensiuni electrice. Prin urmare, invertoarele ar trebui construite din materiale robuste și proiectate pentru a rezista la aceste condiții, asigurând fiabilitatea pe termen lung. Monitorizare și comunicare: Multe invertoare solare moderne sunt echipate cu sisteme de monitorizare care permit utilizatorilor să urmărească performanța sistemului lor fotovoltaic. Unele invertoare pot comunica, de asemenea, cu dispozitive externe și platforme software, furnizând date în timp real și permițând monitorizarea și controlul de la distanță. Caracteristici de siguranță: Invertoarele solare încorporează diverse caracteristici de siguranță pentru a proteja atât sistemul, cât și persoanele care lucrează cu acesta. Aceste caracteristici includ protecție la supratensiune, protecție la supracurent, detectarea defectelor de împământare și protecție anti-insulare, care împiedică invertorul să alimenteze rețeaua electrică în timpul pene de curent. Clasificarea invertoarelor solare după puterea nominală Invertoarele fotovoltaice, cunoscute și sub denumirea de invertoare solare, pot fi clasificate în diferite tipuri în funcție de design, funcționalitate și aplicație. Înțelegerea acestor clasificări poate ajuta la selectarea celui mai potrivit invertor pentru un anumit sistem solar fotovoltaic. Următoarele sunt principalele tipuri de invertoare fotovoltaice clasificate în funcție de nivelul de putere: Invertor în funcție de nivelul de putere: împărțit în principal în invertor distribuit (invertor de șir și microinvertor), invertor centralizat Inversare șirers: Invertoarele de tip șir sunt cel mai frecvent utilizat tip de invertoare fotovoltaice în instalațiile solare rezidențiale și comerciale, fiind concepute pentru a gestiona mai multe panouri solare conectate în serie, formând un „șir”. Șirul fotovoltaic (1-5kw) a devenit cel mai popular invertor pe piața internațională în zilele noastre, datorită unui invertor cu urmărire a vârfurilor de putere maxime pe partea de curent continuu și conexiune paralelă la rețea pe partea de curent alternativ. Electricitatea continuă generată de panourile solare este introdusă în invertorul de șir, care o transformă în electricitate alternativă pentru utilizare imediată sau pentru export în rețea. Invertoarele de șir sunt cunoscute pentru simplitatea, rentabilitatea și ușurința instalării lor. Cu toate acestea, performanța întregului șir depinde de panoul cu cea mai slabă performanță, ceea ce poate afecta eficiența generală a sistemului. Microinvertoare: Microinvertoarele sunt invertoare mici care sunt instalate pe fiecare panou solar individual dintr-un sistem fotovoltaic. Spre deosebire de invertoarele de șir, microinvertoarele convertesc curentul electric continuu în curent alternativ direct la nivel de panou. Acest design permite fiecărui panou să funcționeze independent, optimizând producția totală de energie a sistemului. Microinvertoarele oferă mai multe avantaje, inclusiv urmărirea punctului de putere maximă (MPPT) la nivel de panou, performanță îmbunătățită a sistemului în panouri umbrite sau nepotrivite, siguranță sporită datorită tensiunilor continue mai mici și monitorizarea detaliată a performanței individuale a panourilor. Cu toate acestea, costul inițial mai mare și complexitatea potențială a instalării sunt factori de luat în considerare. Invertoare centralizate: Invertoarele centralizate, cunoscute și sub denumirea de invertoare de mari dimensiuni sau de utilitate publică (>10 kW), sunt utilizate în mod obișnuit în instalațiile fotovoltaice de mari dimensiuni, cum ar fi fermele solare sau proiectele solare comerciale. Aceste invertoare sunt concepute pentru a gestiona intrări de curent continuu ridicat de la mai multe șiruri sau matrici de panouri solare și a le converti în curent alternativ pentru conectarea la rețea. Cea mai importantă caracteristică a sistemului este puterea mare și costul redus, însă, deoarece tensiunea și curentul de ieșire ale diferitelor șiruri fotovoltaice adesea nu sunt exact egale (în special atunci când șirurile fotovoltaice sunt parțial umbrite din cauza norilor, umbrei, petelor etc.), utilizarea unui invertor centralizat va duce la o eficiență mai scăzută a procesului de inversare și la un consum mai mic de energie electrică al gospodăriei. Invertoarele centralizate au de obicei o capacitate de putere mai mare în comparație cu alte tipuri, variind de la câțiva kilowați la câțiva megawați. Acestea sunt instalate într-o locație centrală sau într-o stație de invertoare, iar la acestea sunt conectate în paralel mai multe șiruri sau matrici de panouri solare. Ce face un invertor solar? Invertoarele fotovoltaice îndeplinesc multiple funcții, inclusiv conversia curentului alternativ, optimizarea performanței celulelor solare și protecția sistemului. Aceste funcții includ funcționarea și oprirea automată, controlul urmăririi puterii maxime, anti-insulare (pentru sistemele conectate la rețea), reglarea automată a tensiunii (pentru sistemele conectate la rețea), detectarea curentului continuu (pentru sistemele conectate la rețea) și detectarea curentului continuu la masă (pentru sistemele conectate la rețea). Să explorăm pe scurt funcția de funcționare și oprire automată și funcția de control al urmăririi puterii maxime. 1) Funcție automată de funcționare și oprire După răsăritul soarelui dimineața, intensitatea radiației solare crește treptat, iar puterea celulelor solare crește în mod corespunzător. Când se atinge puterea de ieșire necesară invertorului, invertorul începe să funcționeze automat. După intrarea în funcțiune, invertorul va monitoriza în permanență puterea componentelor celulei solare. Atâta timp cât puterea de ieșire a componentelor celulei solare este mai mare decât puterea de ieșire necesară invertorului, invertorul va continua să funcționeze; chiar dacă plouă, invertorul funcționează și până la apusul soarelui. Când puterea modulului de celule solare scade și puterea invertorului este aproape de 0, invertorul intră în stare de așteptare. 2) Funcția de control al urmăririi puterii maxime Puterea de ieșire a modulului de celule solare variază în funcție de intensitatea radiației solare și de temperatura modulului de celule solare în sine (temperatura cipului). În plus, deoarece modulul de celule solare are caracteristica ca tensiunea să scadă odată cu creșterea curentului, există un punct optim de funcționare care poate obține puterea maximă. Intensitatea radiației solare se schimbă, evident că și punctul optim de funcționare se schimbă. În raport cu aceste schimbări, punctul de funcționare al modulului de celule solare este întotdeauna la punctul de putere maximă, iar sistemul obține întotdeauna puterea maximă de ieșire de la modulul de celule solare. Acest tip de control este controlul de urmărire a puterii maxime. Cea mai importantă caracteristică a invertorului utilizat în sistemul de generare a energiei solare este funcția de urmărire a punctului de putere maximă (MPPT). Principalii indicatori tehnici ai invertorului fotovoltaic 1. Stabilitatea tensiunii de ieșire În sistemul fotovoltaic, energia electrică generată de celula solară este mai întâi stocată de baterie, apoi convertită în curent alternativ de 220V sau 380V prin intermediul invertorului. Cu toate acestea, bateria este afectată de propria încărcare și descărcare, iar tensiunea sa de ieșire variază într-un interval larg. De exemplu, o baterie nominală de 12V are o valoare a tensiunii care poate varia între 10,8 și 14,4V (dincolo de acest interval se poate deteriora bateria). Pentru un invertor calificat, atunci când tensiunea la bornele de intrare se modifică în acest interval, variația tensiunii sale de ieșire în regim staționar nu trebuie să depășească plus 5% din valoarea nominală. În același timp, atunci când sarcina se modifică brusc, abaterea tensiunii de ieșire nu trebuie să depășească ±10% peste valoarea nominală. 2. Distorsiunea formei de undă a tensiunii de ieșire Pentru invertoarele sinusoidale, trebuie specificată distorsiunea maximă admisă a formei de undă (sau conținutul armonic). Aceasta este de obicei exprimată prin distorsiunea totală a formei de undă a tensiunii de ieșire, iar valoarea acesteia nu trebuie să depășească 5% (10% este permis pentru ieșirea monofazată). Deoarece curentul armonic de ordin superior produs de invertor va genera pierderi suplimentare, cum ar fi curenții turbionari, pe sarcina inductivă, dacă distorsiunea formei de undă a invertorului este prea mare, aceasta va provoca o încălzire semnificativă a componentelor sarcinii, ceea ce nu este propice siguranței echipamentelor electrice și afectează serios eficiența de funcționare a sistemului. 3. Frecvența nominală de ieșire Pentru sarcini care includ motoare, cum ar fi mașini de spălat, frigidere etc., deoarece punctul optim de funcționare a frecvenței motoarelor este de 50 Hz, frecvențele prea mari sau prea joase vor cauza încălzirea echipamentului, reducând eficiența de funcționare și durata de viață a sistemului, așadar frecvența de ieșire a invertorului ar trebui să aibă o valoare relativ stabilă, de obicei frecvența de alimentare de 50 Hz, iar abaterea acesteia ar trebui să fie în limita a Plusmn;1% în condiții normale de funcționare. 4. Factorul de putere al sarcinii Caracterizați capacitatea invertorului cu sarcină inductivă sau capacitivă. Factorul de putere al invertorului sinusoidal este de 0,7~0,9, iar valoarea nominală este de 0,9. În cazul unei anumite puteri de sarcină, dacă factorul de putere al invertorului este scăzut, capacitatea invertorului necesar va crește. Pe de o parte, costul va crește și, în același timp, puterea aparentă a circuitului de curent alternativ al sistemului fotovoltaic va crește. Pe măsură ce curentul crește, pierderile vor crește inevitabil, iar eficiența sistemului va scădea și ea. 5. Eficiența invertorului Randamentul invertorului se referă la raportul dintre puterea sa de ieșire și puterea de intrare în condiții de funcționare specificate, exprimat ca procent. În general, randamentul nominal al unui invertor fotovoltaic se referă la o sarcină de rezistență pură. În condițiile unei sarcini de 80%, eficiența este... Deoarece costul total al sistemului fotovoltaic este ridicat, eficiența invertorului fotovoltaic ar trebui maximizată pentru a reduce costul sistemului și a îmbunătăți performanța costurilor sistemului fotovoltaic. În prezent, randamentul nominal al invertoarelor obișnuite este între 80% și 95%, iar eficiența invertoarelor de putere mică este necesară pentru a fi de cel puțin 85%. În procesul de proiectare propriu-zis al unui sistem fotovoltaic, nu numai că ar trebui selectat un invertor de înaltă eficiență, dar ar trebui utilizată și o configurație rezonabilă a sistemului pentru a face ca sarcina sistemului fotovoltaic să funcționeze cât mai aproape de punctul de cea mai bună eficiență posibil. 6. Curentul nominal de ieșire (sau capacitatea nominală de ieșire) Indică curentul nominal de ieșire al invertorului în intervalul specificat al factorului de putere al sarcinii. Unele produse invertoare indică capacitatea nominală de ieșire, iar unitatea acesteia este exprimată în VA sau kVA. Capacitatea nominală a invertorului este produsul dintre tensiunea nominală de ieșire și curentul nominal de ieșire atunci când factorul de putere de ieșire este 1 (adică, sarcină pur rezistivă). 7. Măsuri de protecție Un invertor cu performanțe excelente ar trebui să aibă și funcții sau măsuri complete de protecție pentru a face față diverselor situații anormale care apar în timpul utilizării reale, astfel încât să protejeze invertorul în sine și alte componente ale sistemului de deteriorare. 1) Introduceți contul de asigurare pentru subtensiune: Când tensiunea la bornele de intrare este mai mică de 85% din tensiunea nominală, invertorul trebuie să fie prevăzut cu protecție și afișaj. 2) Protecție la supratensiune la intrare: Când tensiunea la bornele de intrare este mai mare de 130% din tensiunea nominală, invertorul trebuie să fie prevăzut cu protecție și afișaj. 3) Protecție la supracurent: Protecția la supracurent a invertorului ar trebui să poată asigura o reacție promptă atunci când sarcina este scurtcircuitată sau curentul depășește valoarea admisă, astfel încât să prevină deteriorarea acesteia din cauza curentului de supratensiune. Când curentul de lucru depășește 150% din valoarea nominală, invertorul ar trebui să poată proteja automat. 4) protecție la scurtcircuit la ieșire Timpul de acționare a protecției la scurtcircuit a invertorului nu trebuie să depășească 0,5 secunde. 5) Protecție la polaritate inversă la intrare: Când polii pozitivi și negativi ai terminalului de intrare sunt inversați, invertorul ar trebui să aibă funcție de protecție și afișaj. 6) Protecție împotriva trăsnetului: Invertorul ar trebui să aibă protecție la trăsnet. 7) Protecție la supraîncălzire etc. În plus, pentru invertoarele fără măsuri de stabilizare a tensiunii, invertorul ar trebui să aibă și măsuri de protecție la supratensiune la ieșire pentru a proteja sarcina de deteriorarea la supratensiune. 8. Caracteristici de pornire Pentru a caracteriza capacitatea invertorului de a porni cu sarcină și performanța în timpul funcționării dinamice. Invertorul ar trebui să asigure o pornire fiabilă sub sarcină nominală. 9. Zgomot Componentele precum transformatoarele, inductoarele de filtrare, comutatoarele electromagnetice și ventilatoarele din echipamentele electronice de putere vor genera zgomot. Când invertorul funcționează normal, zgomotul său nu ar trebui să depășească 80 dB, iar zgomotul unui invertor mic nu ar trebui să depășească 65 dB. Abilități de selecție a invertoarelor solare
Data publicării: 08 mai 2024