인버터: DC를 AC로 변환
인버터는 태양광 에너지 시스템에서 중요한 구성 요소로, 태양광 패널이나 배터리에서 나오는 직류(DC)를 가정용 기기 및 전력망과 호환되는 교류(AC)로 변환합니다. 이 변환은 대부분의 가전 기기와 전력망이 AC 전원을 사용하므로 필수적입니다.
DC와 AC: 기초
직류(DC)는 일정한 전압과 전류가 하나의 방향으로 흐르는 것이 특징입니다. DC 전원은 배터리, 센서, 모터와 같은 전자 기기에서 주로 사용되며, 안정적인 전원 공급이 필요합니다.
반면 교류(AC)는 시간이 지남에 따라 변동하며, 사인파 형태로 나타나며, 그래프에서 초록색 선으로 표시됩니다. 대부분의 국가에서는 AC 전력이 50Hz 또는 60Hz의 주파수로 작동하며, 이는 1초에 50번 또는 60번 주기를 완성한다는 의미입니다. AC 전력은 변압기와 인버터를 사용해 다양한 전압과 전력 수준으로 쉽게 변환할 수 있기 때문에 가전 기기와 전력망에서 표준으로 사용됩니다.
순수 정현파 vs. 수정된 정현파
인버터에서 출력 파형은 중요한 요소입니다. 순수 정현파 인버터는 전력망에서 공급되는 AC 전력과 유사한 부드럽고 주기적인 파형을 생성합니다. 이 유형의 인버터는 냉장고, 에어컨, 컴퓨터 등과 같은 민감한 전자 기기와 가전 제품에 이상적입니다. 이러한 장치들은 순수 정현파로 작동하도록 설계되어 최적의 성능과 내구성을 보장합니다.
그래프 c)는 순수(청정, 정확한) 정현파를 보여줍니다. 순수 정현파는 수학적으로 사인 함수로 설명되며 부드럽고 주기적인 형태를 갖습니다. 그 그래프는 동일한 주기, 진폭 및 위상으로 계속 반복되는 파형을 닮고 있습니다.
수정된 정현파 인버터는 그러나 덜 부드러운 파형을 생성하며 일부 기기에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 수정된 정현파는 LED 조명, 전화 충전기 및 전기 레인지와 같은 간단한 장치에서는 사용할 수 있지만, 유도성 부하나 모터가 있는 장비에는 권장되지 않습니다. 이는 부적절한 작동, 증가된 소음 및 시간이 지남에 따라 손상될 수 있습니다.
그래프 a)와 b)는 수정된 정현파를 보여주며, 이는 순수 정현파와 비교하여 다른 편차를 가집니다. 수정된 정현파는 사인파를 닮았지만 정확성이 떨어지고 피크와 제로 간에 고르지 않은 전환을 가집니다. 이는 다양한 주파수와 진폭을 가진 직사각형 신호 세트를 사용하여 생성될 수 있습니다.
지역 전력망 및 가전기기의 파라미터는 무엇인가요?
지역 전력망과 가전기기는 수십 년 동안 순수 정현파와 함께 작동하도록 설계되었으므로 순수 정현파를 제공하는 인버터를 구입하는 것이 중요합니다.
수정된 정현파 인버터에 가전기기를 연결하면 어떻게 될까요? 유도성 부하와 모터가 있는 대부분의 기기(가스 보일러, 냉장고, 에어컨, 펌프, 컴퓨터)는 제대로 작동하지 않으며 이상한 소음을 발생시킬 수 있으며 결국 고장이 날 수 있습니다.
수정된 정현파로 작동할 수 있는 장치에는 LED 조명, 전화 충전기 및 전기 레인지가 포함됩니다. 이들 장치는 수정된 정현파에서도 잘 작동할 수 있습니다.
대부분의 가전 기기는 순수 정현파에서 작동하도록 설계되었으므로, 가정의 전력망 사양에 맞는 인버터를 선택하는 것이 중요합니다.
순수 정현파를 제공하는 인버터의 종류
가전 기기는 일반적으로 순수 정현파를 필요로 하므로, 순수 정현파를 제공하는 인버터만을 다루겠습니다.
인버터는 다음과 같은 유형으로 분류됩니다:
인터랙티브 OFF-line 무정전 전원 공급 장치(UPS): 이 유형은 인버터, 때로는 전압 안정기(AVR), 전력망에서 입력을 받는 ‘입력’ 코드(AC in), 부하를 위한 ‘출력’ 소켓(AC out), 외부 배터리를 사용하는 UPS의 배터리 입력 케이블, 그리고 전력망에서 충전할 수 있는 충전기로 구성됩니다.
- OFF-line vs. ON-line UPS: OFF-line UPS 외에도 ON-line UPS 또는 더블 변환 UPS가 있습니다. 차이점은 OFF-line UPS는 전력망이 차단되면 20ms 안에 배터리 작동으로 전환되지만, ON-line UPS는 0ms 안에 전환되어 민감한 장비에 필수적입니다.
- 소형 UPS: 이러한 UPS는 내장 배터리를 장착하여 5-15분 동안 부하를 전력으로 공급하여 컴퓨터나 기계 등을 적절하게 종료할 수 있는 시간을 제공합니다. 이러한 UPS는 대개 수정된 사인파를 사용하므로 자세히 다루지 않습니다.
자율형 OFF-line 태양광 인버터(태양광 패널용 UPS): 인버터, 전력망에서 충전할 수 있는 충전기, PWM 또는 MPPT 태양광 충전 컨트롤러(하나 이상), 배터리 입력, 전력망 입력 AC in(하나 이상), 부하 출력 AC out(하나 이상), 다양한 통신 포트로 구성됩니다. 이 인버터의 ON-line 버전도 있지만, 기술적으로는 종종 의사 온라인 방식입니다.
그리드 연결형 인버터(온라인): 인버터, MPPT 태양광 컨트롤러(하나 이상), 전력망과의 동기화 장치로 구성됩니다. 이 유형의 인버터에는 배터리를 연결할 수 없습니다.
용도:
- 전력망에 에너지를 판매하기 위해 에너지를 생성.
- 특수 발전 제한기와 연결할 때, 대부분의 모델은 전력망이 연결된 상태에서 가정용 소비자에게 전력을 공급할 수 있음.
- 고율 요금을 적용받는 회사에서는 발전 제한기와 연결할 때 전기 요금을 절감.
- 전력망 전력이 제한된 경우 자체 소비를 위해 전력량을 증가시킬 수 있음(발전 제한기가 필요).
단점: 이 인버터의 주요 단점은 전력망이 중단되면 작동을 멈추고 배터리를 연결할 수 없다는 것입니다.
마이크로인버터: 마이크로인버터는 그리드 연결형 인버터의 하위 범주로, 대형 배열 대신 한두 개의 태양광 패널에 연결됩니다.
하이브리드 인버터(그리드 연결형 + 오프라인): 이 인버터는 전력망을 위한 전력을 생성할 수 있는 모든 다른 유형의 인버터를 결합한 형태입니다. 인버터, MPPT 태양광 컨트롤러(하나 이상), 배터리 입력, 전력망과의 동기화 장치, 전력망 입력 AC in(하나 이상), 부하 출력 AC out(하나 이상), 다양한 통신 포트로 구성됩니다.
- 중요: 일부 판매자는 태양광 입력이 있는 모든 인버터를 하이브리드 인버터로 잘못 표시할 수 있으나 이는 정확하지 않습니다.
- 용도:
- 전력망에 에너지를 판매하기 위한 에너지를 생성.
- 가정이나 회사에서 태양광 에너지를 부분적으로 또는 완전히 소비하여 에너지를 절약.
- 장점: 다른 모든 유형의 인버터를 결합하여 전력망이 있을 때와 없을 때 모두 작동하며, 일부 모델은 배터리 없이 태양광 패널만으로 작동할 수 있음.
- 단점: 주요 단점은 이러한 인버터가 다른 유형에 비해 더 비싸다는 것입니다.
결론적으로, 각 작업에 적합한 특정 유형의 인버터가 있으며, 약간 더 높은 가격으로 모든 유형의 인버터를 대체할 수 있는 범용 하이브리드 인버터를 선택할 수 있습니다.
결론
가정이나 비즈니스를 위한 적합한 인버터를 선택하는 것은 태양광 에너지 시스템의 효율성과 수명을 보장하는 데 중요합니다. 수정된 사인파 인버터는 저렴할 수 있지만 모든 응용 분야에 적합하지 않으며, 순수 사인파 인버터는 특히 모터나 민감한 전자 기기가 있는 가전 제품에 더 나은 선택입니다. 인버터를 선택할 때는 사용자의 에너지 요구 사항과 전원을 공급할 장치의 유형을 고려하여 최상의 성능과 신뢰성을 확보하십시오.
