Inverter: Pretvorba DC u AC energiju

Inverteri su ključne komponente u sustavima solarnih panela, koji pretvaraju jednosmjernu struju (DC) s panela ili baterija u izmjeničnu struju (AC) kompatibilnu s kućanskim aparatima i električnom mrežom. Ova pretvorba je ključna jer većina kućanskih uređaja i mreža koristi AC energiju.

DC vs. AC: Osnove

Jednosmjerna struja (DC) karakterizira konstantni napon i struja koja teče u jednom smjeru. DC energija se obično koristi u elektronici poput baterija, senzora i motora, gdje je potrebna stabilna opskrba energijom.

Izmjenična struja (AC), s druge strane, fluktuira tijekom vremena, prateći sinusoidni val, prikazan zelenom linijom na grafu. U većini zemalja, AC energija radi na frekvenciji od 50 ili 60 Hz, što znači da završava 50 ili 60 ciklusa u sekundi. AC energija je standard za kućanske aparate i električne mreže jer se lako može transformirati u različite napone i razine energije pomoću transformatora i invertera.

Čisti vs. Modificirani sinusni val

Grafički prikaz koji pokazuje razliku između izlaza čistog sinusnog vala i modificiranog sinusnog vala, ilustrirajući glađu i stabilniju energiju iz invertera s čistim sinusnim valom u usporedbi s više stepenastim izlazom invertera s modificiranim sinusnim valom

Kada se radi o inverterima, izlazni val je ključni faktor koji treba uzeti u obzir. Inverteri s čistim sinusnim valom proizvode glatki, periodični val koji uvelike nalikuje AC energiji koja dolazi iz mreže. Ovaj tip invertera je idealan za osjetljivu elektroniku i aparate, uključujući hladnjake, klima uređaje i računala. Ovi uređaji su dizajnirani za rad s čistim sinusnim valom, čime se osigurava optimalna izvedba i dugovječnost.

Grafikon c) prikazuje čist (čist, točan) sinusni val. Čisti sinusni val je signal koji je matematički opisan sinusnom funkcijom i ima glatki periodični oblik. Njegov graf izgleda kao val koji se neprestano ponavlja s istim razdobljem, amplitudom i fazom.

Modificirani sinusni val inverteri, međutim, generiraju val koji nije tako gladak i može uzrokovati probleme s određenim uređajima. Iako se mogu koristiti s jednostavnijim uređajima poput LED lampica, punjača za telefone i električnih kuhala, nisu preporučljivi za opremu s induktivnim opterećenjima ili motorima jer to može dovesti do nepravilnog rada, povećane buke i mogućeg oštećenja s vremenom.

Grafikon a) i b) prikazuju modificirane sinusne valove, koji imaju različite odstupanja u odnosu na čisti sinusni val. Modificirani sinusni val je tip struje koji nalikuje sinusnom valu, ali ima manju točnost i neujednačene prijelaze između vrhova i nula. Može se proizvesti pomoću skupa pravokutnih signala sastavljenih od različitih frekvencija i amplituda.

Koji su parametri lokalne mreže i kućanskih aparata?

Lokalne mreže i kućanski aparati dizajnirani su desetljećima za rad s čistim sinusnim valovima, stoga je ključno kupiti inverter koji pruža čisti sinusni val.

Što se događa ako se kućanski aparat poveže s inverterom s modificiranim sinusnim valom? Većina aparata s induktivnim opterećenjima i motorima (plinske peći, hladnjaci, klima uređaji, pumpe, računala) neće ispravno raditi i mogu proizvoditi neobičnu buku, što na kraju može dovesti do kvara.

Uređaji koji mogu raditi na modificiranom sinusnom valu uključuju LED lampe, punjače za telefone i električna kuhala, koji mogu dobro funkcionirati s modificiranim sinusnim valom.

Većina kućanskih aparata dizajnirana je za rad s čistim sinusnim valom, što znači da je ključno odabrati inverter koji odgovara specifikacijama električne mreže vašeg doma.

Vrste invertera s čistim sinusnim valom

Budući da kućanski aparati obično zahtijevaju čisti sinusni val, usredotočit ćemo se samo na invertere koji pružaju ovaj val.

Inverteri se kategoriziraju u sljedeće vrste:

  1. Interaktivni OFF-line UPS (Neprekidna napajanja): Ovo uključuje inverter, ponekad stabilizator napona za mrežu (AVR), “ulazni” kabel iz mreže (AC ulaz), “izlaznu” utičnicu za opterećenje (AC izlaz), kabel za ulaz baterije za UPS s vanjskom baterijom i punjač iz mreže. Slika neporemećenog napajanja (UPS) uređaja, koristi se za osiguravanje rezervnog napajanja i zaštitu elektroničkih uređaja od prenapona i nestanka struje

    • OFF-line vs. ON-line UPS: Uz OFF-line UPS, postoje i ON-line UPS ili UPS s dvostrukom konverzijom. Razlika je u tome što OFF-line UPS prelazi na baterijsko napajanje za 20 ms kada mreža nestane, dok ON-line UPS prelazi za 0 ms, što je ključno za neku osjetljivu opremu.
    • UPS male kapacitete: Obično dolaze s ugrađenom baterijom dovoljno kapaciteta za napajanje opterećenja 5-15 minuta, omogućujući dovoljno vremena za pravilno isključivanje računala, stroja ili sličnog uređaja. Ovi UPS obično imaju modificirani sinusni val, pa ih nećemo detaljnije razmatrati.

  2. Autonomni OFF-line solarni inverter (UPS za solarne panele): Ovo se sastoji od invertera, punjača iz mreže, PWM ili MPPT solarno-učinkovitog regulatora punjenja (jedan ili više ulaza), ulaza za bateriju, AC ulaz mreže (jedan ili više), AC izlaz opterećenja (jedan ili više) i raznih komunikacijskih portova. Postoje i ON-line verzije takvih invertera, iako je tehnologija često pseudo-on-line. Slika off-line solarni inverter, uređaj koji pretvara DC električnu energiju s solarnih panela u AC energiju za kućnu uporabu, obično se koristi u sustavima gdje je mreža glavni izvor energije, a solarna energija pomoćna

  3. Mrežni inverter (online): Ovaj uključuje inverter, MPPT solarni regulator (jedan ili više) i uređaj za sinkronizaciju s mrežom. Baterija se ne može povezati s ovom vrstom invertera.

    • Primjene:

      • Proizvodnja energije za prodaju mreži.
      • Kada se poveže s posebnim ograničivačem proizvodnje, većina modela može napajati kućanske potrošače kada je mreža povezana.
      • Za tvrtke s visokim tarifama smanjuje troškove struje kada je povezan s ograničivačem proizvodnje.
      • Može povećati proizvodnju energije za vlastitu potrošnju kada je mrežna energija ograničena (potreban je ograničivač proizvodnje).

    • Nedostaci: Glavni nedostatak ovog invertera je što prestaje raditi kada mreža padne i ne dopušta povezivanje baterije.

    • Mikroinverteri: Ovi su podkategorija mrežnih invertera, ali se povezuju s jednim ili dva solarna panela umjesto s velikim nizom panela.

  4. Hibridni inverter (mrežni + offline): Ovaj kombinira sve ostale vrste invertera s mogućnošću proizvodnje energije za mrežu. Sastoji se od invertera, MPPT solarne punjačice (jedan ili više), ulaza za bateriju, uređaja za sinkronizaciju s mrežom, ulaza za mrežu AC in (jedan ili više), izlaza za opterećenje AC out (jedan ili više) i raznih komunikacijskih portova.

    • Važno: Neki prodavači pogrešno označavaju bilo koji inverter sa solarnim ulazom kao hibridni inverter, ali to nije točno.
    • Primjene:
      • Proizvodnja energije za prodaju mreži.
      • Ušteda energije za kućanstva ili tvrtke dijelomičnim ili potpunim korištenjem solarne energije.
    • Prednosti: Kombinira sve druge vrste invertera, radi kada je mreža dostupna i kada nije, a neki modeli mogu raditi bez baterije, koristeći samo solarne panele.
    • Nedostaci: Glavni nedostatak je što su ovi inverteri skuplji od drugih vrsta.

Zaključno, za svaku je zadaću prikladan specifičan tip invertera, ili univerzalni hibridni inverter može zamijeniti bilo koju vrstu invertera uz nešto višu cijenu.

Zaključak

Odabir pravog invertera za vaš dom ili poslovanje ključan je za osiguranje učinkovitosti i dugovječnosti vašeg solarnog energetskog sustava. Iako inverteri s modificiranim sinusom mogu biti jeftiniji, nisu prikladni za sve primjene. Inverteri s čistim sinusom bolji su izbor za većinu kućanskih aparata, osobito one s motorima ili osjetljivom elektronikom. Za najbolju izvedbu i pouzdanost, uzmite u obzir svoje specifične energetske potrebe i vrste uređaja koje planirate napajati pri odabiru invertera.