Inverter: Menukar Kuasa DC ke AC

Inverter adalah komponen penting dalam sistem tenaga solar, menukarkan arus terus (DC) dari panel solar atau bateri menjadi arus sesalur (AC) yang serasi dengan peralatan rumah tangga dan grid elektrik. Penukaran ini adalah penting kerana kebanyakan peranti rumah tangga dan grid beroperasi menggunakan kuasa AC.

DC vs. AC: Asas

Arus terus (DC) dicirikan oleh voltan dan arus yang tetap dan mengalir dalam satu arah. Kuasa DC sering digunakan dalam elektronik seperti bateri, sensor, dan motor, di mana sumber kuasa yang stabil diperlukan.

Sebaliknya, arus sesalur (AC) berfluktuasi dari semasa ke semasa, mengikuti gelombang sinusoidal, yang diwakili oleh garis hijau dalam graf. Di kebanyakan negara, kuasa AC beroperasi pada frekuensi 50 atau 60 Hz, yang bermakna ia melengkapkan 50 atau 60 kitaran setiap saat. Kuasa AC adalah standard untuk peralatan rumah tangga dan grid elektrik kerana ia mudah diubah menjadi pelbagai voltan dan tahap kuasa menggunakan transformer dan inverter.

Gelombang Sinus Murni vs. Gelombang Sinus Terubah

Grafik perbandingan yang menunjukkan perbezaan antara output gelombang sinus murni dan gelombang sinus terubah, menggambarkan kuasa yang lebih lancar dan stabil dari inverter gelombang sinus murni berbanding output yang lebih bertangga dari inverter gelombang sinus terubah

Apabila membincangkan inverter, bentuk gelombang output adalah faktor penting untuk dipertimbangkan. Inverter gelombang sinus murni menghasilkan gelombang yang halus dan berkala yang menyerupai kuasa AC yang dibekalkan oleh grid. Jenis inverter ini adalah ideal untuk elektronik dan peralatan sensitif, termasuk peti sejuk, penyaman udara, dan komputer. Peranti-peranti ini direka untuk beroperasi dengan gelombang sinus murni, memastikan prestasi dan ketahanan yang optimum.

Graf c) menunjukkan gelombang sinus yang murni (bersih, tepat). Gelombang sinus murni adalah isyarat yang diterangkan secara matematik oleh fungsi sinus dan mempunyai bentuk berkala yang lancar. Grafnya menyerupai gelombang yang terus mengulang dengan tempoh, amplitud, dan fasa yang sama.

Namun, inverter gelombang sinus terubah menghasilkan gelombang yang tidak begitu lancar dan mungkin menyebabkan masalah dengan peralatan tertentu. Walaupun ia boleh digunakan dengan peranti yang lebih mudah seperti lampu LED, pengecas telefon, dan dapur elektrik, ia tidak disyorkan untuk peralatan dengan beban induktif atau motor, kerana ini boleh menyebabkan operasi yang tidak betul, peningkatan bunyi, dan kerosakan yang berpotensi dari semasa ke semasa.

Graf a) dan b) menunjukkan gelombang sinus terubah, yang mempunyai penyimpangan yang berbeza berbanding dengan gelombang sinus murni. Gelombang sinus terubah adalah jenis arus yang menyerupai gelombang sinus tetapi mempunyai ketepatan yang kurang dan peralihan yang tidak sekata antara puncak dan sifar. Ia boleh dihasilkan menggunakan satu set isyarat segi empat tepat yang terdiri daripada pelbagai frekuensi dan amplitud.

Apakah Parameter Grid Tempatan dan Peralatan Rumah Tangga?

Grid tempatan dan peralatan rumah tangga telah direka selama beberapa dekad untuk beroperasi dengan gelombang sinus murni, jadi adalah penting untuk membeli inverter yang menyediakan gelombang sinus murni.

Apa yang berlaku jika peralatan rumah sambungkan kepada inverter dengan gelombang sinus terubah? Kebanyakan peralatan dengan beban induktif dan motor (pemanas gas, peti sejuk, penyaman udara, pam, komputer) tidak akan berfungsi dengan baik dan mungkin menghasilkan bunyi luar biasa, akhirnya menyebabkan kegagalan.

Peranti yang boleh beroperasi dengan gelombang sinus terubah termasuk lampu LED, pengecas telefon, dan dapur elektrik, yang mungkin berfungsi dengan baik dengan gelombang sinus terubah.

Kebanyakan peralatan rumah direka untuk berfungsi dengan gelombang sinus murni, menjadikannya penting untuk memilih inverter yang sepadan dengan spesifikasi grid elektrik rumah anda.

Jenis-Jenis Inverter dengan Gelombang Sinus Murni

Oleh kerana peralatan rumah biasanya memerlukan gelombang sinus murni, kami akan memberi tumpuan hanya kepada inverter yang menyediakan ini.

Inverter dikategorikan kepada jenis berikut:

  1. Bekalan Kuasa Tanpa Henti (UPS) Offline Interaktif: Ini merangkumi inverter, kadangkala penstabil voltan untuk grid (AVR), kabel “input” dari grid (AC in), soket “output” untuk beban (AC out), kabel input bateri untuk UPS dengan bateri luaran, dan pengecas dari grid. Gambar unit bekalan kuasa tanpa henti (UPS), digunakan untuk menyediakan kuasa sandaran dan melindungi peranti elektronik daripada lonjakan kuasa dan gangguan

    • UPS OFF-line vs. ON-line: Selain daripada UPS OFF-line, terdapat juga UPS ON-line atau UPS pengubah ganda. Perbezaannya adalah bahwa UPS OFF-line beralih kepada operasi bateri dalam 20 ms ketika grid turun, sementara UPS ON-line beralih dalam 0 ms, yang penting untuk beberapa peralatan sensitif.
    • UPS Kapasiti Kecil: Ini sering dilengkapi dengan bateri terbina dalam dengan kapasiti yang cukup untuk memberi kuasa kepada beban selama 5-15 minit, membolehkan masa yang cukup untuk mematikan komputer, mesin, atau yang serupa dengan betul. UPS seperti ini biasanya mempunyai gelombang sinus terubah, jadi kami tidak akan membincangkannya secara terperinci.

  2. Inverter Solar OFF-line Autonomi (UPS untuk panel solar): Ini terdiri daripada inverter, pengecas dari grid, pengawal pengecas solar PWM atau MPPT (satu atau lebih input), input bateri, input grid AC in (satu atau lebih), output beban AC out (satu atau lebih), dan pelbagai port komunikasi. Terdapat juga versi ON-line untuk inverter seperti ini, tetapi teknologi sering kali secara pseudo-on-line. Gambar inverter solar offline, sebuah peranti yang menukar elektrik DC dari panel solar menjadi elektrik AC untuk penggunaan di rumah, biasanya digunakan dalam sistem di mana grid adalah sumber kuasa utama dan tenaga solar adalah tambahan

  3. Inverter Grid-Tie (online): Ini termasuk inverter, pengawal solar MPPT (satu atau lebih), dan unit penyegerakan dengan grid. Bateri tidak boleh disambungkan kepada jenis inverter ini. Gambar inverter grid-tie, yang menukar elektrik DC dari panel solar menjadi elektrik AC dan menyegerakkannya dengan grid untuk penggunaan langsung atau eksport kembali ke grid elektrik

    • Aplikasi:

      • Penjanaan tenaga untuk dijual ke grid.
      • Apabila disambungkan kepada limiter penghasilan khas, kebanyakan model boleh memberi tenaga kepada pengguna rumah ketika grid disambungkan.
      • Untuk syarikat dengan tarif tinggi, ia mengurangkan kos elektrik apabila disambungkan kepada limiter penghasilan.
      • Boleh meningkatkan kuasa untuk penggunaan sendiri apabila kuasa grid terhad (memerlukan limiter penghasilan).

    • Kekurangan: Kelemahan utama inverter ini adalah ia berhenti berfungsi apabila grid turun dan tidak membenarkan sambungan bateri.

    • Mikroinverter: Ini adalah subkategori inverter grid-tie, tetapi ia disambungkan kepada satu atau dua panel solar dan bukan array yang besar. Gambar mikroinverter, sebuah peranti kecil yang dipasang pada setiap panel solar yang menukar elektrik DC kepada AC terus di tahap panel, membolehkan pengeluaran tenaga dan pemantauan yang lebih baik

  4. Inverter Hibrid (grid tie + offline): Ini menggabungkan semua jenis inverter lain dengan keupayaan untuk menjana kuasa untuk grid. Ia termasuk inverter, pengawal solar MPPT (satu atau lebih), input bateri, unit penyegerakan dengan grid, input grid AC in (satu atau lebih), output beban AC out (satu atau lebih), dan pelbagai port komunikasi.

    • Penting: Beberapa penjual mungkin salah melabelkan mana-mana inverter dengan input solar sebagai inverter hibrid, tetapi ini tidak tepat.
    • Aplikasi:
      • Menjana tenaga untuk dijual ke grid.
      • Menyimpan tenaga untuk isi rumah atau syarikat dengan sepenuhnya atau sebahagian menggunakannya dari tenaga solar.
    • Kelebihan: Menggabungkan semua jenis inverter lain, berfungsi apabila grid ada dan apabila tidak ada, dan beberapa model boleh beroperasi tanpa bateri, menggunakan hanya panel solar.
    • Kekurangan: Kelemahan utama adalah bahawa inverter ini lebih mahal daripada jenis lain.

Kesimpulannya, setiap tugas memerlukan jenis inverter tertentu, atau inverter hibrid universal boleh menggantikan mana-mana jenis inverter dengan harga yang sedikit lebih tinggi.

Kesimpulan

Memilih inverter yang tepat untuk rumah atau perniagaan anda adalah penting untuk memastikan kecekapan dan ketahanan sistem tenaga solar anda. Walaupun inverter gelombang sinus terubah mungkin lebih murah, ia tidak sesuai untuk semua aplikasi. Inverter gelombang sinus murni adalah pilihan yang lebih baik untuk kebanyakan peralatan rumah, terutama yang mempunyai motor atau elektronik sensitif. Untuk prestasi dan kebolehpercayaan terbaik, pertimbangkan keperluan tenaga khusus anda dan jenis peranti yang anda berhasrat untuk menggunakan ketika memilih inverter.