Інвертор: Перетворення постійного струму в змінний
Інвертори є важливими компонентами в системах сонячної енергії, перетворюючи постійний струм (DC) з сонячних панелей або акумуляторів у змінний струм (AC), сумісний з побутовими пристроями та електричною мережею. Це перетворення є життєво важливим, оскільки більшість побутових пристроїв та мереж працюють на змінному струмі.
Постійний струм проти змінного струму: Основи
Постійний струм (DC) характеризується сталою напругою та струмом, що тече в одному напрямку. Постійний струм зазвичай використовується в електроніці, такі як акумулятори, датчики та мотори, де потрібне стабільне живлення.
Змінний струм (AC), навпаки, коливається з часом, слідуючи синусоїдальній хвилі, що представлена зеленою лінією на графіку. У більшості країн змінний струм працює на частоті 50 або 60 Гц, що означає, що він завершує 50 або 60 циклів за секунду. Змінний струм є стандартом для побутових приладів та електричних мереж, оскільки його можна легко трансформувати в різні напруги та рівні потужності за допомогою трансформаторів та інверторів.
Чиста синусоїда проти модифікованої синусоїди
Коли йдеться про інвертори, форма виходу є критично важливим фактором для розгляду. Інвертори чистої синусоїди виробляють гладку, періодичну хвилю, яка близька до змінного струму, що постачається мережею. Цей тип інвертора є ідеальним для чутливої електроніки та приладів, включаючи холодильники, кондиціонери та комп’ютери. Ці пристрої призначені для роботи з чистою синусоїдою, забезпечуючи оптимальну продуктивність та довговічність.
Графік c) показує чисту (чисту, точну) синусоїду. Чиста синусоїда є сигналом, який математично описується синусовою функцією і має гладку періодичну форму. Її графік нагадує хвилю, яка постійно повторюється з однаковим періодом, амплітудою та фазою.
Однак інвертори модифікованої синусоїди генерують хвилю, яка не така гладка і може викликати проблеми з певними приладами. Хоча їх можна використовувати із простішими пристроями, такими як світлодіодні лампи, зарядні пристрої для телефонів та електричні плитки, їх не рекомендується використовувати для обладнання з індуктивними навантаженнями або моторами, оскільки це може призвести до неправильного функціонування, збільшеного шуму та потенційних пошкоджень з часом.
Графіки a) та b) показують модифіковані синусоїди, які мають різні відхилення в порівнянні з чистою синусоїдою. Модифікована синусоїда є типом струму, який нагадує синусоїду, але має меншу точність і нерівні переходи між піками та нулями. Вона може бути вироблена з використанням набору прямокутних сигналів, що складаються з різних частот і амплітуд.
Які параметри місцевої мережі та побутових приладів?
Місцеві мережі та побутові прилади були розроблені десятиліттями для роботи з чистими синусоїдами, тому важливо придбати інвертор, який забезпечує чисту синусоїду.
Що трапиться, якщо побутовий прилад підключити до інвертора з модифікованою синусоїдою? Більшість побутових приладів з індуктивними навантаженнями та моторами (газові котли, холодильники, кондиціонери, насоси, комп’ютери) не працюватимуть належним чином і можуть виробляти незвичний шум, зрештою призводячи до несправності.
Пристрої, які можуть працювати на модифікованій синусоїді, включають світлодіодні лампи, зарядні пристрої для телефонів та електричні плити, які можуть нормально працювати з модифікованою синусоїдою.
Більшість побутових приладів розроблені для роботи з чистою синусоїдою, що робить важливим вибір інвертора, який відповідає специфікаціям електричної мережі вашого дому.
Типи інверторів з чистою синусоїдою
Оскільки побутові прилади зазвичай вимагають чисту синусоїду, ми зосередимося лише на інверторах, які забезпечують це.
Інвертори класифікуються на такі типи:
Інтерактивний OFF-line безперебійний блок живлення (UPS): Це включає інвертор, іноді стабілізатор напруги для мережі (AVR), “вхідний” кабель з мережі (AC in), “вихідний” роз’єм для навантаження (AC out), кабелі живлення для UPS з зовнішньою батареєю та зарядний пристрій з мережі.
- OFF-line проти ON-line UPS: Окрім OFF-line UPS, існують ON-line UPS або UPS з двократним перетворенням. Різниця полягає в тому, що OFF-line UPS переходить на роботу від батареї за 20 мс, коли мережа виходить з ладу, тоді як ON-line UPS переключається за 0 мс, що є вирішальним для деяких чутливих пристроїв.
- UPS невеликої потужності: Як правило, ці UPS оснащені вбудованою батареєю з достатньою потужністю для живлення навантаження на 5-15 хвилин, що дозволяє достатньо часу для належного завершення роботи комп’ютера, машини або подібного. Такі UPS зазвичай мають модифіковану синусоїду, тому ми не будемо обговорювати їх детально.
Автономний OFF-line сонячний інвертор (UPS для сонячних панелей): Цей інвертор складається з інвертора, зарядного пристрою з мережі, контролера сонячного заряду PWM або MPPT (один або кілька входів), вхідного кабелю батареї, вхідного кабелю мережі AC in (один або кілька), виходу навантаження AC out (один або кілька) та різних комунікаційних портів. Є також ON-line версії таких інверторів, хоча технологія часто є псевдо-онлайн.
Інвертор з прив’язкою до мережі (онлайн): Це включає інвертор, контролер сонячного MPPT (один або кілька) та одиницю синхронізації з мережею. До цього типу інвертора не можна підключати батарею.
Застосування:
- Генерація енергії для продажу в мережу.
- Коли підключено до спеціального генераційного лімітера, більшість моделей можуть живити домашніх споживачів, коли мережа підключена.
- Для компаній з високими тарифами знижує витрати на електрику при підключенні до генераційного ліміту.
- Може збільшити потужність для власного споживання, коли потужність мережі обмежена (потребує генераційного лімітера).
Недоліки: Основний недолік цього інвертора в тому, що він перестає працювати, коли мережа виходить з ладу та не дозволяє підключати батарею.
Мікроінвертори: Це підкатегорія інверторів з прив’язкою до мережі, але вони підключаються до одного або двох сонячних панелей замість великої масиву.
Гібридний інвертор (прив’язка до мережі + офлайн): Це комбінація всіх інших типів інверторів з можливістю генерувати енергію для мережі. Він включає інвертор, контролер сонячного MPPT (один або кілька), вхід для батареї, одиницю синхронізації з мережею, вхідний кабель мережі AC in (один або кілька), вихідний кабель навантаження AC out (один або кілька) та різні комунікаційні порти.
- Важливо: Деякі продавці можуть неправильно маркувати будь-який інвертор з сонячним входом як гібридний інвертор, але це не точно.
- Застосування:
- Генерація енергії для продажу мережі.
- Зберігання енергії для домогосподарств або компаній, частково або повністю споживаючи сонячну енергію.
- Переваги: Поєднує всі інші типи інверторів, працює, коли мережа доступна, і коли її немає, деякі моделі можуть працювати без батареї, використовуючи лише сонячні панелі.
- Недоліки: Основний недолік полягає в тому, що ці інвертори дорожчі за інші типи.
На завершення, конкретний тип інвертора підходить для кожного завдання, або універсальний гібридний інвертор може замінити будь-який тип інвертора за трохи вищу ціну.
Висновок
Вибір правильного інвертора для вашого дому або бізнесу є критично важливим для забезпечення ефективності та довговічності вашої системи сонячної енергії. Хоча інвертори модифікованої синусоїди можуть бути дешевшими, вони не підходять для всіх застосувань. Інвертори чистої синусоїди є кращим вибором для більшості побутових приладів, особливо тих, які містять мотори або чутливу електроніку. Для досягнення найкращої продуктивності та надійності розгляньте свої конкретні потреби в енергії та типи пристроїв, які ви плануєте живити, коли вибираєте інвертор.
