Invertoare: Conversia Energiei DC în AC

Invertoarele sunt componente esențiale în sistemele de energie solară, convertind curentul continuu (DC) de la panouri solare sau baterii în curent alternativ (AC) compatibil cu aparatele de uz casnic și rețeaua electrică. Această conversie este vitală, deoarece majoritatea dispozitivelor casnice și rețelelor funcționează cu energie AC.

DC vs. AC: Noțiunile de Bază

Curentul continuu (DC) este caracterizat printr-o tensiune constantă și un curent care curge într-o singură direcție. Energia DC este utilizată frecvent în electronice, cum ar fi bateriile, senzorii și motoarele, unde este necesară o alimentare stabilă.

Curentul alternativ (AC), pe de altă parte, fluctuează în timp, urmând o undă sinusoidală, reprezentată printr-o linie verde pe un grafic. În cele mai multe țări, energia AC funcționează la o frecvență de 50 sau 60 Hz, ceea ce înseamnă că finalizează 50 sau 60 de cicluri pe secundă. Energia AC este standardul pentru aparatele de uz casnic și rețelele electrice, deoarece poate fi ușor transformată în diferite tensiuni și niveluri de putere folosind transformatoare și invertoare.

Undă Sinusoidală Pură vs. Modificată

Grafic de comparație care arată diferența dintre ieșirile undelor sinusoidale pure și modificate, ilustrând puterea mai netedă și mai stabilă a invertoarelor cu undă sinusoidală pură comparativ cu ieșirea mai pătrată a invertoarelor cu undă sinusoidală modificată

Atunci când vine vorba de invertoare, forma de undă de ieșire este un factor critic de considerat. Invertoarele cu undă sinusoidală pură produc o undă periodică netedă care seamănă foarte mult cu energia AC furnizată de rețea. Acest tip de invertor este ideal pentru electronice sensibile și aparate, inclusiv frigidere, aer condiționat și computere. Aceste dispozitive sunt concepute să funcționeze cu o undă sinusoidală pură, asigurând performanțe optime și longevitate.

Graficul c) arată o undă sinusoidală pură (curată, exactă). O undă sinusoidală pură este un semnal care este descris matematic prin funcția sinus și are o formă periodică netedă. Graficul său seamănă cu o undă care se repetă continuu cu aceeași perioadă, amplitudine și fază.

Invertoarele cu undă sinusoidală modificată, pe de altă parte, generează o undă care nu este la fel de netedă și poate cauza probleme cu anumite aparate. Deși pot fi utilizate cu dispozitive mai simple, cum ar fi luminile LED, încărcătoarele de telefon și plitele electrice, nu sunt recomandate pentru echipamente cu sarcini inductive sau motoare, deoarece aceasta poate duce la funcționarea incorectă, zgomote sporite și daune potențiale în timp.

Graficele a) și b) arată unde sinusoidale modificate, care au deviații diferite comparativ cu o undă sinusoidală pură. O undă sinusoidală modificată este un tip de curent care seamănă cu o undă sinusoidală, dar are mai puțină precizie și tranziții neregulate între vârfuri și zerouri. Poate fi produsă folosind un set de semnale dreptunghiulare compuse din frecvențe și amplitudini diferite.

Care sunt Parametrii Rețelei Locale și ai Aparatelor de Uz Casnic?

Rețelele locale și aparatele de uz casnic au fost concepute timp de decenii pentru a funcționa cu unde sinusoidale pure, așa că este esențial să achiziționați un invertor care oferă o undă sinusoidală pură.

Ce se întâmplă dacă un aparat de uz casnic este conectat la un invertor cu o undă sinusoidală modificată? Cele mai multe aparate cu sarcini inductive și motoare (boilere pe gaz, frigidere, aer condiționat, pompe, computere) nu vor funcționa corect și pot produce zgomote neobișnuite, conducând în cele din urmă la defectare.

Dispozitivele care pot funcționa pe o undă sinusoidală modificată includ lămpile LED, încărcătoarele de telefon și plitele electrice, care pot funcționa bine cu o undă sinusoidală modificată.

Cele mai multe aparate de uz casnic sunt concepute să funcționeze cu o undă sinusoidală pură, ceea ce face crucial să selectați un invertor care se potrivește specificațiilor rețelei electrice a casei dumneavoastră.

Tipuri de Invertoare cu Undă Sinusoidală Pură

Deoarece aparatele de uz casnic necesită de obicei o undă sinusoidală pură, ne vom concentra doar asupra invertoarelor care oferă acest tip.

Invertoarele sunt împărțite în următoarele tipuri:

  1. Sursa de Alimentare Neîntreruptibilă (UPS) Interactivă OFF-line: Acesta include un invertor, uneori un stabilizator de tensiune pentru rețea (AVR), un cablu de „intrare” de la rețea (AC in), o priză de „ieșire” pentru sarcină (AC out), cabluri de intrare pentru baterie pentru UPS cu baterie externă și un încărcător de la rețea. Imagine a unei unități de sursă de alimentare neîntreruptibilă (UPS), utilizată pentru a oferi energie de rezervă și a proteja dispozitivele electronice de supratensiuni și întreruperi

    • UPS OFF-line vs. ON-line: Pe lângă UPS OFF-line, există UPS ON-line sau UPS cu dublă conversie. Diferența este că UPS OFF-line comută pe funcționarea cu baterie în 20 ms atunci când rețeaua se întrerupe, în timp ce UPS ON-line comută în 0 ms, ceea ce este crucial pentru unele echipamente sensibile.
    • UPS cu Capacitate Mică: Acestea sunt adesea echipate cu o baterie integrată cu suficientă capacitate pentru a alimenta sarcina timp de 5-15 minute, oferind suficient timp pentru a închide corespunzător un computer, o mașină sau similar. Un astfel de UPS are de obicei o undă sinusoidală modificată, așa că nu le vom discuta în detaliu.

  2. Invertor Solar Autonom OFF-line (UPS pentru panouri solare): Acesta include un invertor, un încărcător din rețea, un regulator de încărcare solară PWM sau MPPT (cu una sau mai multe intrări), intrare pentru acumulatori, intrare rețea AC in (una sau mai multe), ieșire sarcină AC out (una sau mai multe) și diverse porturi de comunicație. Există și versiuni ON-line ale acestui tip de invertoare, deși tehnologia este adesea pseudo-online.

  3. Invertor de Tip Grid-Tie (online): Acesta include un invertor, un regulator solar MPPT (unul sau mai multe) și o unitate de sincronizare cu rețeaua. Nu se poate conecta un acumulator la acest tip de invertor.

    • Aplicații:

      • Generarea de energie pentru vânzare către rețea.
      • Când este conectat la un limitator special de generare, majoritatea modelelor pot alimenta consumatorii casnici atunci când rețeaua este conectată.
      • Pentru companiile cu tarife mari, reduce costurile la electricitate când este conectat la un limitator de generare.
      • Poate crește puterea pentru autoconsum atunci când energia din rețea este limitată (este necesar un limitator de generare).

    • Dezavantaje: Principalul dezavantaj al acestui tip de invertor este că acesta se oprește atunci când rețeaua cade și nu permite conectarea unui acumulator.

    • Microinvertoare: Acestea sunt o subcategorie a invertoarelor grid-tie, dar se conectează la unul sau două panouri solare, nu la un sistem mare de panouri.

  4. Invertor Hibrid (grid tie + offline): Acesta combină toate celelalte tipuri de invertoare cu abilitatea de a genera energie pentru rețea. Include un invertor, un regulator solar MPPT (unul sau mai multe), intrare pentru acumulatori, o unitate de sincronizare cu rețeaua, intrare rețea AC in (una sau mai multe), ieșire sarcină AC out (una sau mai multe) și diverse porturi de comunicație.

    • Important: Unii vânzători pot eticheta greșit orice invertor cu intrare solară drept un invertor hibrid, dar acest lucru nu este corect.
    • Aplicații:
      • Generarea de energie pentru vânzare către rețea.
      • Economisirea energiei pentru gospodării sau firme prin consumul parțial sau total al energiei solare.
    • Avantaje: Combină toate celelalte tipuri de invertoare, funcționează atât când rețeaua este disponibilă, cât și când nu este, iar unele modele pot funcționa fără acumulator, folosind doar panouri solare.
    • Dezavantaje: Principalul dezavantaj este că aceste invertoare sunt mai scumpe decât alte tipuri.

În concluzie, un tip specific de invertor este potrivit pentru fiecare sarcină sau un invertor hibrid universal poate înlocui orice tip de invertor la un preț ușor mai mare.

Concluzie

Alegerea invertorului potrivit pentru casa sau afacerea dumneavoastră este esențială pentru a asigura eficiența și durata de viață a sistemului solar. Deși invertoarele cu undă sinusoidală modificată pot fi mai ieftine, ele nu sunt potrivite pentru toate aplicațiile. Invertoarele cu undă sinusoidală pură sunt alegerea mai bună pentru majoritatea aparatelor electrocasnice, în special pentru cele cu motoare sau electronice sensibile. Pentru cea mai bună performanță și fiabilitate, luați în considerare nevoile specifice de energie și tipurile de dispozitive pe care intenționați să le alimentați atunci când alegeți un invertor.