Inverter: Kubadilisha Nishati ya DC kuwa AC

Inverters ni sehemu muhimu katika mifumo ya nishati ya jua, zinazobadilisha mkondo wa moja kwa moja (DC) kutoka kwa paneli za jua au betri kuwa mkondo wa watu (AC) unaofaa kwa vifaa vya nyumbani na gridi ya umeme. Uongofu huu ni muhimu kwani vifaa vingi vya nyumbani na gridi vinatumia umeme wa AC.

DC vs. AC: Misingi

Mkondo wa moja kwa moja (DC) una sifa ya voltage na mkondo unaotembea katika mwelekeo mmoja. Nishati ya DC inatumika sana katika vifaa vya umeme kama vile betri, sensor, na motors, ambapo inahitajika kutoa nishati thabiti.

Mkondo wa watu (AC), kwa upande mwingine, unatetemeka kwa wakati, ukifuatisha wimbi la sinusoidal, linalowakilishwa kwa mstari wa kijani kwenye chati. Katika nchi nyingi, umeme wa AC unafanya kazi kwa frequency ya 50 au 60 Hz, ambayo ina maana inakamilisha mizunguko 50 au 60 kwa sekunde. Umeme wa AC ni kiwango kwa vifaa vya nyumbani na gridi za umeme kwa sababu unaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa voltage na ngazi tofauti za nishati kwa kutumia transfoma na inverters.

Wimbi Safi vs. Wimbi la Sine Lililorekebishwa

Grafu ya kulinganisha inaonyesha tofauti kati ya matokeo ya wimbi safi la sine na wimbi la sine lililorekebishwa, ikionyesha nguvu laini na thabiti kutoka kwa inverters za wimbi safi la sine dhidi ya matokeo ya ngazi zaidi ya inverters za wimbi la sine lililorekebishwa

Mara inapotokea kuhusu inverters, muundo wa mawimbi ya pato ni jambo muhimu la kuzingatia. Inverters za wimbi safi la sine huzalisha wimbi laini, la kawaida ambalo linafanana karibu na umeme wa AC unaotolewa na gridi. Aina hii ya inverter ni bora kwa vifaa nyeti vya umeme na vifaa, ikiwa ni pamoja na friji, vipepeo, na kompyuta. Vifaa hivi vimeundwa kufanya kazi kwa wimbi safi la sine, na kuhakikisha utendaji bora na kuegemea kwa muda mrefu.

Grafu c) inaonyesha wimbi safi (safi, sahihi) la sine. Wimbi safi la sine ni ishara ambayo in وصف في الرياضيات بواسطة دالة الجيب ولها شكل دوري سلس. Chati yake inaonekana kama wimbi linaloendelea kujirudia na kipindi, amplitude, na awamu sawa.

Kwa upande mwingine, inverters za wimbi la sine lililorekebishwa, huzalisha wimbi ambalo si laini na linaweza kuleta matatizo kwa vifaa fulani. Ingawa zinaweza kutumiwa na vifaa rahisi kama vile taa za LED, chaja za simu, na jiko za umeme, hazipendekezwi kwa vifaa vyenye mzigo wa inductive au motors, kwani hii inaweza kusababisha uendeshaji usio sawa, kuongezeka kwa kelele, na uharibifu wa muda mrefu.

Grafu a) na b) zinaonyesha mawimbi ya sine yaliyorekebishwa, ambayo yana tofauti tofauti ikilinganishwa na wimbi safi la sine. Wimbi la sine lililorekebishwa ni aina ya mkondo ambayo inaonekana kama wimbi la sine lakini ina usahihi mdogo na mpito usio sawa kati ya kilele na sifuri. Inaweza kuzalishwa kwa kutumia mseto wa ishara za mraba zenye masafa na amplitudes tofauti.

Ni Vigezo Gani vya Gridi ya Mitaa na Vifaa vya Nyumbani?

Gridi za mitaa na vifaa vya nyumbani zimeundwa kwa miongo kadhaa kufanya kazi na mawimbi safi ya sine, hivyo ni muhimu kununua inverter inayotoa wimbi safi la sine.

Je, kuna nini kinatokea ikiwa kifaa cha nyumbani kimeunganishwa na inverter yenye wimbi la sine lililorekebishwa? Vifaa vingi vyenye mzigo wa inductive na motors (boilers za gesi, friji, vipepeo, pampu, kompyuta) vitaweza kufanya kazi vizuri na yanaweza kutoa kelele isiyo ya kawaida, hatimaye kusababisha kushindwa.

Vifaa vinavyoweza kufanya kazi kwenye wimbi la sine lililorekebishwa ni pamoja na vichoma vya LED, chaja za simu, na jiko za umeme, ambavyo vinaweza kufanya kazi vizuri na wimbi la sine lililorekebishwa.

Vifaa vingi vya nyumbani vinaundwa kufanya kazi na wimbi safi la sine, jambo ambalo linaifanya iwe muhimu kuchagua inverter inayolingana na vigezo vya gridi ya umeme ya nyumbani.

Aina za Inverters zenye Wimbi Safi la Sine

Kwa sababu vifaa vya nyumbani kwa kawaida vinahitaji wimbi safi la sine, tutazingatia tu inverters zinazotoa hii.

Inverters zinagawanywa katika aina zifuatazo:

  1. Utaratibu wa Nguvu ya Dharura (UPS) wa OFF-line: Hii inajumuisha inverter, wakati mwingine stabilizer ya voltage kwa gridi (AVR), kebo ya “ingizo” kutoka kwa gridi (AC in), soketi ya “pato” kwa mzigo (AC out), kebo za ingizo za betri kwa UPS yenye betri ya nje, na chaja kutoka kwa gridi. Picha ya kifaa cha usambazaji wa nishati isiyo nafasi (UPS), kinachotumiwa kutoa nishati ya akiba na kulinda vifaa vya umeme dhidi ya ongezeko la nguvu na kukatika

    • OFF-line vs. ON-line UPS: Mbali na UPS za OFF-line, kuna UPS za ON-line au UPS za mabadiliko maradufu. Tofauti ni kwamba UPS za OFF-line hubadilisha moja kwa moja kwenye uendeshaji wa betri kwa milisekunde 20 wakati gridi inashuka, wakati UPS za ON-line hubadilisha kwa milisekunde 0, jambo ambalo ni muhimu kwa baadhi ya vifaa nyeti.
    • UPS za uwezo mdogo: Hizi mara nyingi zina betri iliyo ndani yenye uwezo wa kutosha kutoa nishati kwa mzigo kwa dakika 5-15, na kutoa muda wa kutosha kufunga vizuri kompyuta, mashine, au kama hiyo. UPS kama hizo kwa kawaida zina wimbi la sine lililorekebishwa, hivyo hatutazungumzia kwa undani.

  2. Inverter Huru ya Jua (UPS kwa paneli za jua): Hii ina inverter, chaja kutoka kwa gridi, udhibiti wa chaji ya jua wa PWM au MPPT (ingizo moja au zaidi), ingizo la betri, ingizo la gridi ya AC in (moja au zaidi), pato la mzigo AC out (moja au zaidi), na bandari mbalimbali za mawasiliano. Pia kuna matoleo ya ON-line ya inverters kama hizi, ingawa teknolojia mara nyingi huwa ni pseudo-online. Picha ya inverter ya jua isiyo na mtandao, kifaa kinachobadilisha umeme wa DC kutoka kwa paneli za jua kuwa umeme wa AC kwa matumizi ya nyumbani, ambayo kwa kawaida hutumiwa katika mifumo ambapo gridi ndiyo chanzo kikuu cha umeme na nguvu ya jua ni ya ziada

  3. Inverter ya Grid-Tie (mtandaoni): Hii inajumuisha inverter, kontroller ya jua ya MPPT (moja au zaidi), na kitengo cha usawazishaji na gridi. Betri haiwezi kuunganishwa na aina hii ya inverter. Picha ya inverter ya grid-tie, inayobadilisha umeme wa DC kutoka kwa paneli za jua kuwa umeme wa AC na kuisawazisha na gridi kwa matumizi ya moja kwa moja au kuuza nyuma kwenye gridi ya umeme

    • Maombi:

      • Uzalishaji wa nishati kwa ajili ya kuuza kwa gridi.
      • Wakati umeunganishwa na kikomo maalum cha uzalishaji, mifano mingi inaweza kutosheleza watumiaji wa nyumbani wakati gridi imeunganishwa.
      • Kwa kampuni zenye ada kubwa, inapata kupunguza gharama za umeme wakati imeunganishwa na kikomo cha uzalishaji.
      • Inaweza kuongezeka umeme kwa matumizi binafsi wakati nguvu ya gridi ni ndogo (inahitaji kikomo cha uzalishaji).

    • Hasara: Hasara kuu ya inverter hii ni kwamba inakoma kufanya kazi wakati gridi inashuka na haiwezeshi kuunganishwa kwa betri.

    • Microinverters: Hizi ni kundi la chini la inverters za grid-tie, lakini huunganisha na paneli moja au mbili badala ya mseto mkubwa. Picha ya microinverter, kifaa kidogo kilichounganishwa na kila paneli ya jua kinachobadilisha umeme wa DC kuwa AC moja kwa moja kwenye kiwango cha paneli, huku kikiruhusu uzalishaji wa nishati ulioboreshwa na ufuatiliaji

  4. Inverter ya Mseto (grid tie + offline): Hii inachanganya aina nyingine zote za inverters kwa uwezo wa kuzalisha nguvu kwa gridi. Inajumuisha inverter, kontroller ya jua ya MPPT (moja au zaidi), ingizo la betri, kitengo cha usawazishaji na gridi, ingizo la gridi ya AC in (moja au zaidi), pato la mzigo AC out (moja au zaidi), na bandari mbalimbali za mawasiliano.

    • Muhimu: Wauzaji wengine wanaweza kutoa vibaya inverter yoyote yenye ingizo la jua kama inverter ya mseto, lakini hii si sahihi.
    • Maombi:
      • Kizalishaji cha nishati kwa ajili ya kuuza kwa gridi.
      • Akiba ya nishati kwa nyumbani au kampuni kwa kutumia nishati ya jua kwa sehemu au kwa ukamilifu.
    • Faida: Inachanganya aina zote nyingine za inverters, inafanya kazi wakati gridi inapatikana na wakati haipatikani, na baadhi ya mifano inaweza kufanya kazi bila betri, ikitumia paneli za jua pekee.
    • Hasara: Hasara kuu ni kwamba inverters hizi ni ghali zaidi kuliko aina nyingine.

Katika hitimisho, kila aina maalum ya inverter inafaa kwa kila kazi, au inverter ya mseto ya ulimwengu wote inaweza kubadilisha aina yoyote ya inverter kwa gharama kidogo ya juu.

Hitimisho

Kuchagua inverter sahihi kwa nyumbani au biashara yako ni muhimu kwa kuhakikisha ufanisi na utembezi wa mfumo wako wa nishati ya jua. Ingawa inverters za wimbi la sine lililorekebishwa zinaweza kuwa za bei nafuu, hazifai kwa maombi yote. Inverters za wimbi safi la sine ni chaguo bora kwa vifaa vingi vya nyumbani, hasa vile vyenye motors au vifaa nyeti vya umeme. Kwa utendaji bora na uaminifu, zingatia mahitaji yako maalum ya nishati na aina za vifaa unavyokusudia kuwasha unapochagua inverter.