Měnič: Převod DC na AC energii

Měniče jsou nezbytnými komponenty v solárních energetických systémech, které převádějí stejnosměrný proud (DC) z solárních panelů nebo baterií na střídavý proud (AC), kompatibilní s domácími spotřebiči a elektrickou sítí. Tento převod je životně důležitý, protože většina domácích zařízení a sítí funguje na AC energii.

DC vs. AC: Základy

Stejnosměrný proud (DC) se vyznačuje konstantním napětím a proudem, který teče jedním směrem. DC energie se běžně používá v elektronice, jako jsou baterie, senzory a motory, kde je požadováno stabilní napájení.

Na druhé straně střídavý proud (AC) kolísá v průběhu času, sleduje sinusoidní vlnu, která je na grafu znázorněna zelenou čarou. Většina zemí používá AC energii s frekvencí 50 nebo 60 Hz, což znamená, že dokončuje 50 nebo 60 cyklů za sekundu. AC energie je standardem pro domácí spotřebiče a elektrické sítě, protože ji lze snadno transformovat na různé napětí a úrovně výkonu pomocí transformátorů a měničů.

Čistá vs. Modifikovaná sinusoid

Srovnávací grafika ukazující rozdíl mezi výstupy čisté sinusoidy a modifikované sinusoidy, ilustrující hladší a stabilnější výkon z měničů čisté sinusoidy v porovnání s více stupňovým výstupem měničů modifikované sinusoidy

Pokud jde o měniče, tvar výstupní vlny je klíčovým faktorem, který je třeba zvážit. Měniče čisté sinusoidy produkují hladkou, periodickou vlnu, která těsně připomíná AC energii dodávanou sítí. Tento typ měniče je ideální pro citlivou elektroniku a spotřebiče, včetně chladniček, klimatizací a počítačů. Tyto zařízení jsou navržena pro provoz s čistou sinusoidou, což zajišťuje optimální výkon a dlouhou životnost.

Graf c) ukazuje čistou (čistou, přesnou) sinusoidu. Čistá sinusoid je signál, který je matematicky popsán sinusovou funkcí a má hladký periodický tvar. Její graf připomíná vlnu, která se neustále opakuje se stejným obdobím, amplitudou a fází.

Měniče modifikované sinusoidy však generují vlnu, která není tak hladká a může způsobit problémy s některými spotřebiči. I když mohou být použity s jednoduššími zařízeními, jako jsou LED osvětlení, nabíječky telefonů a elektrické sporáky, nejsou doporučovány pro zařízení s induktivními zátěžemi nebo motory, protože to může vést k nesprávné funkci, zvýšenému hluku a potenciálnímu poškození v průběhu času.

Grafy a) a b) ukazují modifikované sinusové vlny, které mají odlišné odchylky ve srovnání s čistou sinusoidou. Modifikovaná sinusoid je typ proudu, který připomíná sinusoidu, ale má menší přesnost a nerovnoměrné přechody mezi vrcholy a nulami. Může být vyprodukována pomocí sady obdélníkových signálů složených z různých frekvencí a amplitud.

Jaké jsou parametry místní sítě a domácích spotřebičů?

Místní sítě a domácí spotřebiče byly navrženy po desetiletí, aby pracovaly s čistými sinusoidami, takže je nezbytné zakoupit měnič, který poskytuje čistou sinusoidu.

Co se stane, když je domácí spotřebič připojen k měniči s modifikovanou sinusoidou? Většina spotřebičů s induktivními zátěžemi a motory (plynové kotle, chladničky, klimatizace, čerpadla, počítače) nebude fungovat správně a může produkovat neobvyklý hluk, což nakonec povede k poruše.

Zařízení, která mohou fungovat na modifikované sinusoidě, zahrnují LED lampy, nabíječky telefonů a elektrické sporáky, které mohou s modifikovanou sinusoidou fungovat dobře.

Většina domácích spotřebičů je navržena pro práci s čistou sinusoidou, což činí výběr měniče, který odpovídá specifikacím elektrické sítě vaší domácnosti, rozhodujícím.

Typy měničů s čistou sinusoidou

Protože domácí spotřebiče obvykle vyžadují čistou sinusoidu, zaměříme se pouze na měniče, které tuto sinusoidu poskytují.

Měniče se dělí na následující typy:

  1. Interaktivní OFF-line UPS (nepřerušovaný zdroj energie): To zahrnuje měnič, někdy stabilizátor napětí pro síť (AVR), “vstupní” kabel ze sítě (AC in), “výstupní” zásuvku pro zátěž (AC out), kabely pro připojení baterie pro UPS s externí baterií a nabíječ ze sítě. Obrázek nepřerušovaného zdroje energie (UPS), používaného k poskytování záložní energie a ochraně elektronických zařízení před přepětím a výpadky

    • OFF-line vs. ON-line UPS: Kromě OFF-line UPS existují také ON-line UPS nebo UPS s dvojitou konverzí. Rozdíl je v tom, že OFF-line UPS přepíná na provoz na baterie za 20 ms, když dojde k výpadku sítě, zatímco ON-line UPS přepíná za 0 ms, což je zásadní pro některé citlivé zařízení.
    • UPS malé kapacity: Tyto jsou často vybaveny vestavěnou baterií s dostatečnou kapacitou pro napájení zátěže po dobu 5-15 minut, což poskytuje dostatek času na řádné vypnutí počítače, stroje nebo podobně. Takové UPS obvykle mají modifikovanou sinusoidu, takže je nebudeme podrobněji rozebírat.

  2. Autonomní OFF-line solární měnič (UPS pro solární panely): Ten se skládá z měniče, nabíječky ze sítě, PWM nebo MPPT solárního regulátoru nabíjení (jedna nebo více vstupů), vstupu pro baterii, vstupu z AC sítě (jedna nebo více), výstupu zátěže AC (jedna nebo více) a různých komunikačních portů. Existují také ON-line verze takových měničů, ačkoli technologie je často pseudo-online. Obrázek offline solárního měniče, zařízení, které převádí DC elektřinu ze solárních panelů na AC elektřinu pro domácí použití, obvykle se používá v systémech, kde je síť primárním zdrojem energie a solární energie je doplňková

  3. Síťově připojený invertor (online): Tento typ zahrnuje invertor, MPPT solární regulátor (jeden nebo více) a synchronizační jednotku se sítí. K tomuto typu invertoru nelze připojit baterii.

    • Aplikace:

      • Výroba energie pro prodej do sítě.
      • Pokud je připojen k speciálnímu omezovači výroby, většina modelů může napájet domácí spotřebitele, když je síť připojena.
      • Pro společnosti s vysokými tarify snižuje náklady na elektřinu, když je připojen k omezovači výroby.
      • Může zvýšit výkon pro vlastní spotřebu, když je síťová energie omezená (vyžaduje omezovač výroby).

    • Nevýhody: Hlavní nevýhodou tohoto invertoru je, že přestane fungovat, když dojde k výpadku sítě, a neumožňuje připojení baterie.

    • Mikroinvertory: Toto je podkategorie síťově připojených invertorů, ale připojují se k jednomu nebo dvěma solárním panelům místo velkého pole.

  4. Hybridní invertor (síťový + offline): Tento typ kombinuje všechny ostatní typy invertorů a má schopnost vyrábět energii pro síť. Obsahuje invertor, MPPT solární regulátor (jeden nebo více), vstup baterie, synchronizační jednotku se sítí, vstup ze sítě AC in (jeden nebo více), výstup zátěže AC out (jeden nebo více) a různé komunikační porty.

    • Důležité: Někteří prodejci mohou nesprávně označit jakýkoli invertor se solárním vstupem jako hybridní invertor, ale to není správné.
    • Aplikace:
      • Výroba energie pro prodej do sítě.
      • Úspora energie pro domácnosti nebo firmy, částečně nebo zcela spotřebovávající solární energii.
    • Výhody: Kombinuje všechny ostatní typy invertorů, funguje, když je síť dostupná, i když není, a některé modely mohou fungovat bez baterie, využívají pouze solární panely.
    • Nevýhody: Hlavní nevýhodou je, že tyto invertory jsou dražší než jiné typy.

Na závěr je vhodný konkrétní typ invertoru pro každý úkol, nebo univerzální hybridní invertor může nahradit jakýkoli typ invertoru za mírně vyšší cenu.

Závěr

Výběr správného invertoru pro váš domov nebo firmu je zásadní pro zajištění efektivity a dlouhověkosti vašeho solárního energetického systému. I když invertory s upravenou sinusovou vlnou mohou být levnější, nejsou vhodné pro všechny aplikace. Invertory s čistou sinusovou vlnou jsou lepší volbou pro většinu domácích spotřebičů, zejména pro ty, které mají motory nebo citlivou elektroniku. Pro nejlepší výkon a spolehlivost zvažte své specifické energetické potřeby a typy zařízení, která chcete napájet při výběru invertoru.