太陽光発電システムには、太陽光パネルで発電された直流を交流に変換するインバーターも搭載されています。太陽光発電システムは、送電網の有無にかかわらず、効率的に動作するために太陽光インバーターが必要です。今日は、グリッド タイ インバーター、その価格、および主電源に接続する方法について学びます。しかし、その前に、グリッド タイ インバーターの動作原理から始めましょう。
グリッドタイインバーターとは何ですか？また、その機能は何ですか？
これは、太陽光発電システムで太陽エネルギーを利用するために使用される電子部品です。GTI（グリッドタイドインバーター）は、太陽光発電パネルに接続され、発電された直流（DC）を交流（AC）に変換します。グリッドシステムはバッテリーなしで動作し、グリッドタイドインバーターは太陽光発電パネル、風力タービン、水力発電所などに使用できます。
グリッドタイドインバータは、地域の発電機で一般的に使用される 60Hz ～ 50Hz の電力網周波数に合わせて電流を適切に変換できます。GTI は、ソーラーパネルアレイから可変の非調整電圧を受け取り、それを主電源と同期した AC に変換します。ただし、グリッドがダウンすると、GTI は電力線への電力供給を自動的に停止します。
グリッドタイインバーターの動作原理は何ですか?
系統連系インバータの動作原理を学ぶ前に、その回路を理解する必要があります。コンデンサ（C）、ダイオード（D）、インダクタ（L）、トランス（T）、MOSFET（Q）が回路の構成要素です。全体のプロセスは3つの変換ステップに分かれています。系統連系インバータは、周波数、振幅、波形を電力会社と同期させ、正弦波電流を負荷に供給する必要があります。
注：グリッド接続型インバーターは、出力電圧（ボルト）が商用電源電圧よりも高い場合、過負荷状態になります。また、出力電圧が低い場合は、GTIが電力供給ではなく吸収を行う可能性があります。
1stステージ
この段階で、直流（DC）入力は60Hzの交流（AC）に変換されます。入力電圧は、C2（コンデンサ）、Q1（MOSFET）、L1（インダクタ）、D1（ダイオード）で構成される昇圧コンバータによって最初に昇圧されます。50Vを超える太陽光発電アレイの場合、入力直流バスの1つを接地する必要があります。理論的には、2つのバスのどちらかを接地できますが、通常はマイナス側を接地します。
電力系統連系構成における出力交流導体は、直流入力が接地への導通経路を持つ場合に備えて、直流から絶縁されなければならない。
2ndステージ
得られた交流電流は、低周波昇圧トランスによって必要なレベルに変換されます。これは、パルス幅変調DC-DCコンバータ段であり、基本的には絶縁コンバータを備えたHブリッジです。この段は、C3（コンデンサ）、Q2～Q5（MOSFET）、T1（トランス）、L2（インダクタ）、およびD2～D5（ダイオード）で構成されています。1000ワット未満の電力レベルの場合は、ハーフブリッジまたはフォワードコンバータを使用することもできます。
出力ACインバータへのDCリンクが提供され、その値は商用AC電圧のピーク値よりも高くなければなりません。たとえば、120VACの場合、VDCは>120° ∝ 2 = 168Vである必要があり、通常は180Vから200Vの間であり、240VACの場合は350～400VDCが必要です。グリッドタイインバータの動作原理におけるもう1つの重要なステップ。
一部の商用インバータ モデルでは、DC-DC セクションの高周波トランスの代わりに、出力段に低周波 (LF) トランスも使用されています。この方法では、入力が 60 Hz AC に変換され、トランスによって必要なレベルに変更され、同時に絶縁が行われます。
注：非絶縁設計の太陽光発電アレイの導体は、アースに接続することはできません。
しかし、昇圧トランスT1を使用すれば、変換段（第1段）を省略できます。ただし、これにより大きなリークインダクタンスが発生し、整流器やFETに電圧スパイクなどの望ましくない影響が生じる可能性があります。これは主にトランスレスシステムの場合に当てはまります。
3rdステージ
残りの交流を第2段の出力に変換するための別の変換も含まれています。この段では、別のフルブリッジを使用して直流を交流に変換します。IGBT Q6-Q9（MOSFET）、C4（コンデンサ）、およびL3（インダクタ）で構成されています。この段のMOSFETは、PWM（パルス幅変調）モードで動作する電子スイッチとして機能します。このトポロジーでは、スイッチがオフのときに電流の代替経路を提供する逆並列フリーホイーリングダイオードが必要です。Hブリッジ内の異なるスイッチを使用することで、L3（インダクタ）に正、負、またはゼロの電位を印加できます。その後、出力LCフィルタが高周波高調波を低減して正弦波を生成します。
- 追加インダクタ: 回路は、負荷に流れ込み、ラインに戻る電流を制限できる必要があります。グリッドは非常にインピーダンスの高いソースとして機能するため、GTE は電圧ソースではなく電流制御ソースとして機能します。GTE とメイン ラインの間に L グリッド (追加の結合インダクタ) が使用され、余分な AC 電圧を吸収し、パルス幅変調 (PWM) によって生成される電流高調波をさらに低減します。
注：電流ループに余分な極が導入されると、システムが不安定になる可能性があります。
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グリッド接続インバーターをインストールするにはどのようなコンポーネントが必要ですか?
グリッド タイ インバーターの動作原理を学んだら、そのコンポーネントについて理解しましょう。グリッド タイ インバーターは設置と保守が簡単なため、最小限の機器と平均的な保守が必要です。GTI の設置時に必要な現場のコンポーネントと配線は次のとおりです。
1.アイソレーター
これらは、低電圧に敏感な制御回路 (マイクロコントローラ) と高電圧コンポーネント (パワートランジスタ) 間の通信を可能にするため、太陽光発電インバータで使用される重要な電子部品です。
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2. ネットメーター
これは、家庭と主電力網の間の電力交換を監視する追跡システムのようなものです。太陽光発電システムから電力網に供給される電気を計算し、ソーラーパネル システムの所有者にクレジットします。
3. 保護ユニット
系統連系型インバーターには、他の内蔵保護機能に加えて、系統分離防止機能が備わっています。しかし、充電コントローラー、安全スイッチ、ケーブルなどの保護装置を追加すると、システム全体にさらにセキュリティ層が加わります。
4.ソーラーパネル
インバーターは太陽光パネルで発電された直流電力を、電化製品の稼働に適した交流電力に変換する機能を持つため、これらは最も重要なコンポーネントです。
5.配線
ソーラーパネル、主電源パネル、ネットメーターへの接続には適切な配線が必要です。配線の長さ、幅、品質は、使用目的に応じて最適なものでなければなりません。次に、グリッドタイインバーターを主電源に接続する方法を見てみましょう。
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グリッドタイインバーターを主電源に接続するにはどうすればいいですか?
グリッドタイインバーターを主電源に接続する前に、理解しておくべきことがいくつかあります。
1。 周波数
主電源の周波数は正確に 50 Hz に維持されており、わずかに変化しますが、ほとんどの場合は 49.9 Hz から 50.1 Hz の間です。
2. 二乗平均平方根
これは50Hz信号の電圧の実効値であり、実際の信号は最大325Vに達します。インバータを接続する際に、プラグに電流を流すためにこのような高温が発生するため、このことを知っておくことは非常に重要です。グリッドタイインバータの動作原理だけでなく、それを主電源に接続するには、これらの要素に関する深い知識が必要です。
3. 電圧降下
家庭内のコンセントには、電圧が変動します。これは、コネクタ、ヒューズ、変圧器、電線などの抵抗による電圧降下、およびその他の回路部品が原因です。近くの大きな負荷をオン/オフすると、急激な電圧変動や変化に気づくでしょう。主電源の電圧はさらに変動が大きく、例えば、特定の場所では、許容誤差が±10%/-6%の230Vとなっています。
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4. 正弦波
供給される信号は、きれいで明瞭な正弦波であるべきですが、正弦波のサイクル内の特定のポイントで、一部の非線形機器は特定のポイントから電力を吸収します。これにより歪みが生じ、信号は完全な正弦波にはなりません。コンピューター、蛍光灯、掃除機などの機器は非線形負荷です。インバーターを主電源に接続するには、正弦波を維持する必要があります。
グリッドタイインバータを主電源に接続する方法については、電源またはインバータの周波数、振幅、位相が同期している必要があることを理解しておく必要があります。また、負荷には正弦波電流を供給する必要があります。そうでない場合、出力が高いか低いかを検出できず、問題が発生する可能性があります。システムとグリッドの間には、余分な交流電圧を吸収するための別の結合インダクタLグリッドが必要です。インバータと上下左右の壁の間、および2つのインバータの間には、約500ミリメートルの距離を確保する必要があります。
ここでは接続手順について説明します。これらの手順で参照している系統連系インバータはLuminous社の系統連系インバータですが、ほとんどのインバータで同様の手順となります。
ステップ1：まず、主電源を切ります。AC配電ボックス内の交流MCB（小型回路ブレーカー）をオフにします。
ステップ2：次に、インバーターからの系統出力線をAC配電盤に接続します。接続を行う際は、系統連系インバーターの動作原理を念頭に置いてください。
ステップ3：AC配電ボックスからの出力線をAC MCBボックスに接続します。
ステップ4：これで、AC MCBボックスとネットメーター、そして家の中のさまざまな電化製品との接続が自動的に確立されます。
注：このような作業は、技術者や電気技師に依頼することをお勧めします。
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グリッドタイインバーターの価格はいくらですか?
グリッドタイインバータの価格は、ワット数と位相、および選択したグリッドタイインバータの種類によって異なります。一般的に、 約911ドル以上を費やす グリッドタイインバーターの場合。しかし、ほとんどの場合、インバーターは太陽光発電システムの一部として提供され、システム全体のコストの約20％を占めることがあります。ただし、グリッドタイインバーターの動作原理を学んだ後、価格に関する知識は役に立ちます。
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グリッド接続インバーターの種類は何ですか?
グリッドタイインバーターを理解した後、選択できるタイプを確認してください。
1. セントラルインバーター：動作原理はストリングインバーターと似ていますが、容量範囲が広いのが特徴です。環境による損傷に強く、大規模な太陽光発電所に適しています。
2. マイクロメーター：これは、太陽光パネルの背面から直接直流を交流に変換する最新の技術を搭載した装置です。配線が不要なため、パネルに影がかかりません。マイクロメーターは個別のモニタリングシステムを提供し、必要に応じて拡張できます。設置スペースが限られている場合に最適ですが、高価です。
3. パワーオプティマイザー：これらもソーラーパネルの背面に取り付けられ、マイクロメーターと同様の働きをします。システム全体の性能に加え、個々のパネルのモニタリングも可能です。パワーオプティマイザーはマイクロメーターよりも安価です。
4. ストリングインバータ：これは最も一般的な系統連系型インバータです。ストリングインバータは直列に接続され、各ストリングの機能は直流（DC）を交流（AC）に変換することです。これらのインバータは信頼性が高く、価格も手頃で、主に商業施設や小規模家庭に適しています。
今日は、グリッド タイ インバーターの動作原理について学びました。これは非常に興味深いことだと思います。グリッド タイ インバーターに使用されるコンポーネントを考慮すると、その価格を決定できますが、場所、メーカー、ブランド、およびその他の要因によって異なる場合があります。グリッド タイ インバーターを主電源に接続するにはどうすればよいでしょうか。答えは簡単です。上記の手順を実行するだけですが、それでも、セルフインストールはお勧めしません。
