Inverter: DC áram AC árammá alakítása
Az inverterek alapvető komponensek a napelemes rendszerekben, mivel azokat a napelemekből vagy akkumulátorokból származó egyenáramot (DC) váltakozó árammá (AC) alakítják, amely kompatibilis a háztartási készülékekkel és az elektromos hálózattal. Ez az átalakítás elengedhetetlen, mivel a legtöbb háztartási készülék és a hálózat AC áramot használ.
DC vs. AC: Az alapok
Az egyenáram (DC) olyan áram, amely állandó feszültséggel és árammal rendelkezik, és egy irányban áramlik. Az egyenáramot gyakran használják az elektronikában, például akkumulátorokban, érzékelőkben és motorokban, ahol stabil energiaellátás szükséges.
A váltakozó áram (AC) ezzel szemben idővel ingadozik, és szinuszos hullámot követ, amelyet zöld vonal ábrázol a grafikonon. A legtöbb országban az AC áram 50 vagy 60 Hz-es frekvencián működik, ami azt jelenti, hogy 50 vagy 60 ciklust végez másodpercenként. Az AC áram az alapértelmezett a háztartási készülékekhez és az elektromos hálózatokhoz, mivel könnyen átalakítható különböző feszültségekre és teljesítmény-szintekre transzformátorok és inverterek segítségével.
Tiszta vs. Módosított Szinuszhullám
Az inverterek esetében a kimeneti hullámforma kulcsfontosságú tényező. A tiszta szinuszhullámú inverterek sima, periódikus hullámot hoznak létre, amely szorosan hasonlít a hálózat által biztosított AC áramhoz. Ez a típusú inverter ideális érzékeny elektronikák és háztartási gépek számára, beleértve a hűtőszekrényeket, légkondicionálókat és számítógépeket. Ezeket az eszközöket tiszta szinuszhullámmal tervezték, biztosítva ezzel a legjobb teljesítményt és hosszú élettartamot.
A c) grafikon egy tiszta (pontos, pontos) szinuszhullámot ábrázol. A tiszta szinuszhullám egy olyan jel, amelyet matematikailag a szinuszfüggvény ír le, és sima, periódikus alakja van. A grafikona olyan hullámot ábrázol, amely folyamatosan ismétlődik ugyanazzal az időtartammal, amplitúdóval és fázissal.
A módosított szinuszhullámú inverterek viszont olyan hullámot generálnak, amely nem olyan sima, és bizonyos készülékekkel problémákat okozhat. Bár egyszerűbb eszközökkel, például LED lámpákkal, telefon töltőkkel és elektromos főzőlapokkal működhetnek, nem ajánlottak induktív terheléssel vagy motorokkal rendelkező készülékekhez, mivel ezek nem megfelelő működést, megnövekedett zajt és potenciális károsodást okozhatnak hosszú távon.
Az a) és b) grafikonok módosított szinuszhullámokat mutatnak, amelyek eltérnek a tiszta szinuszhullámtól. A módosított szinuszhullám egy olyan áram, amely hasonlít a szinuszhullámhoz, de kevésbé pontos, és egyenetlen átmeneteket mutat a csúcsok és zérusok között. Olyan téglalap alakú jelekből áll, amelyek különböző frekvenciákat és amplitúdókat tartalmaznak.
Melyek a helyi hálózat és a háztartási készülékek paraméterei?
A helyi hálózatok és háztartási készülékek évtizedek óta úgy vannak tervezve, hogy tiszta szinuszhullámú áramot használjanak, ezért elengedhetetlen olyan inverter vásárlása, amely tiszta szinuszhullámot biztosít.
Mi történik, ha egy háztartási készüléket módosított szinuszhullámú inverterhez csatlakoztatunk? A legtöbb, induktív terheléssel és motorral rendelkező készülék (gáztüzelésű kazánok, hűtőszekrények, légkondicionálók, szivattyúk, számítógépek) nem fog megfelelően működni, és szokatlan zajt okozhat, ami végül meghibásodáshoz vezethet.
Azok az eszközök, amelyek módosított szinuszhullámon működhetnek, például LED lámpák, telefon töltők és elektromos tűzhelyek, megfelelően működhetnek módosított szinuszhullámon.
A legtöbb háztartási készülék tiszta szinuszhullámra van tervezve, ezért fontos olyan inverter kiválasztása, amely megfelel az otthoni elektromos hálózat paramétereinek.
Tiszta szinuszhullámú inverterek típusai
Mivel a háztartási készülékek általában tiszta szinuszhullámot igényelnek, csak azokat az invertereket vizsgáljuk, amelyek ezt biztosítják.
Az inverterek a következő típusokba sorolhatók:
Interaktív OFF-line szünetmentes tápegység (UPS): Ez egy invertert, néha egy hálózati feszültségstabilizátort (AVR), egy “bemeneti” kábelt a hálózatról (AC in), egy “kimeneti” aljzatot a terheléshez (AC out), UPS akkumulátor kábelt külső akkumulátorral és egy hálózati töltőt tartalmaz.
- OFF-line vs. ON-line UPS: Az OFF-line UPS mellett léteznek ON-line UPS vagy dupla konverziós UPS is. A különbség az, hogy az OFF-line UPS 20 ms alatt vált akkumulátoros üzemmódra, amikor a hálózat megszakad, míg az ON-line UPS 0 ms alatt vált, ami fontos lehet egyes érzékeny eszközöknél.
- Kis kapacitású UPS: Ezek gyakran beépített akkumulátorral rendelkeznek, amely elegendő kapacitással rendelkezik ahhoz, hogy 5-15 percig ellássa árammal a terhelést, így elegendő idő áll rendelkezésre a számítógép, gép vagy hasonló megfelelő leállításához. Az ilyen UPS-ek jellemzően módosított szinusz jelet használnak, ezért ezeket nem fogjuk részletesen tárgyalni.
Autonóm OFF-line napelemes inverter (UPS napelemes panelekhez): Ez egy invertert, hálózati töltőt, PWM vagy MPPT napelemes töltésszabályozót (egy vagy több bemenettel), akkumulátor bemenetet, hálózati bemenetet AC in (egy vagy több), terhelés kimenetet AC out (egy vagy több), és különféle kommunikációs portokat tartalmaz. Léteznek ON-line verziók is, de a technológia gyakran pseudo-online.
Hálózatra kötött inverter (online): Ez egy invertert, MPPT napelemes szabályozót (egy vagy több), és egy szinkronizáló egységet tartalmaz a hálózathoz. Akkumulátor nem csatlakoztatható ehhez a típusú inverterhez.
Alkalmazások:
- Energia termelése a hálózatra történő eladás céljából.
- Ha egy speciális termelési korlátozóval van csatlakoztatva, a legtöbb modell képes árammal ellátni a háztartási fogyasztókat, amikor a hálózat elérhető.
- Magas tarifájú cégek esetén csökkenti az áramszámlát, ha termelési korlátozóval van csatlakoztatva.
- Képes növelni az önfogyasztást, amikor a hálózati áram korlátozott (termelési korlátozó szükséges).
Hátrányok: Az inverter legnagyobb hátránya, hogy amikor a hálózat megszakad, nem működik, és nem lehet akkumulátort csatlakoztatni.
Mikroinverterek: Ezek a hálózatra kötött inverterek egy alkategóriája, de egy vagy két napelemes panelhez csatlakoznak, nem pedig egy nagy panelekkel rendelkező rendszerhez.
Hibrid inverter (hálózatra kötött + offline): Ez kombinálja az összes többi típusú invertert, és képes energiát termelni a hálózatra. Tartalmaz egy invertert, MPPT napelemes szabályozót (egy vagy több), akkumulátor bemenetet, szinkronizáló egységet a hálózattal, hálózati bemenetet AC in (egy vagy több), terhelés kimenetet AC out (egy vagy több), és különféle kommunikációs portokat.
- Fontos: Egyes eladók tévesen hibrid inverternek neveznek minden olyan invertert, amely napelemes bemenettel rendelkezik, de ez nem pontos.
- Alkalmazások:
- Energia termelése a hálózatra történő eladás céljából.
- Energia megtakarítása háztartások vagy cégek számára a napelemes energia részleges vagy teljes felhasználásával.
- Előnyök: Kombinálja az összes többi invertertípust, működik, amikor a hálózat elérhető és amikor nem, és egyes modellek akkumulátor nélkül is működhetnek, csak napelemeket használva.
- Hátrányok: A legnagyobb hátrány, hogy ezek az inverterek drágábbak, mint más típusok.
Összefoglalva, minden feladathoz egy adott inverter típus illik, vagy egy univerzális hibrid inverter helyettesítheti bármelyik invertert egy valamivel magasabb áron.
Összegzés
A megfelelő inverter kiválasztása az otthonához vagy vállalkozásához elengedhetetlen a napelemes rendszer hatékonyságának és élettartamának biztosításához. Míg a módosított szinuszos inverterek olcsóbbak lehetnek, nem minden alkalmazásra alkalmasak. A tiszta szinuszos inverterek a jobb választás a legtöbb háztartási eszközhöz, különösen azokhoz, amelyek motorokkal vagy érzékeny elektronikával rendelkeznek. A legjobb teljesítmény és megbízhatóság érdekében vegye figyelembe specifikus energiaigényeit és azokat az eszközöket, amelyeket működtetni szeretne, amikor invertert választ.
