Zonne-energiesystemen worden ook ondersteund door omvormers om de gelijkstroom die door zonnepanelen wordt gegenereerd om te zetten in wisselstroom. Zonne-energiesystemen hebben een zonne-omvormer nodig om efficiënt te kunnen werken in verbinding met of zonder het net. Vandaag leren we over de netgekoppelde omvormer, de prijs ervan en manieren om deze aan te sluiten op het net. Maar voordat we dat doen, beginnen we met het werkingsprincipe van de netgekoppelde omvormer.
Wat is een Grid Tie Inverter en wat is zijn functie?
Het is een elektronisch onderdeel dat wordt gebruikt om zonne-energie op te vangen via zonnepanelensystemen. Een GTI, ofwel netgekoppelde omvormer, is aangesloten op zonnepanelen om de gelijkstroom (DC) die door de zonnepanelen wordt opgewekt, om te zetten in wisselstroom (AC). Een netgekoppeld systeem werkt zonder batterijen en netgekoppelde omvormers kunnen worden gebruikt voor zonnepanelen, windturbines en waterkrachtcentrales.
Netgekoppelde omvormers kunnen stroom op geschikte wijze omzetten voor de frequentie van het elektriciteitsnet van 60 Hz-50 Hz die gewoonlijk wordt gebruikt voor lokale elektrische generatoren. Een GTI neemt een variabele ongereguleerde spanning van een zonnepaneelarray om deze om te zetten in wisselstroom die gesynchroniseerd is met het lichtnet. Maar wanneer het net uitvalt, zou een GTI automatisch de elektriciteitstoevoer naar de elektriciteitsleidingen moeten stoppen.
Wat is het werkingsprincipe van een Grid Tie Inverter?
Voordat je het werkingsprincipe van een netgekoppelde omvormer leert kennen, moet je eerst de schakeling begrijpen . Condensatoren (C), diodes (D), spoelen (L), transformatoren (T) en MOSFET's (Q) zijn de componenten van de schakeling. Het hele proces is verdeeld in drie conversiestappen. Een netgekoppelde omvormer moet zijn frequentie, amplitude en golfvorm synchroniseren met het elektriciteitsnet en een sinusvormige stroom aan de belasting leveren.
Let op: Een netgekoppelde omvormer raakt overbelast als de uitgangsspanning (Volt) hoger is dan de netspanning. Als de uitgangsspanning lager is, kan de omvormer de spanning juist onttrekken in plaats van leveren.
1st fase
Op dit punt wordt de gelijkstroom (DC) omgezet in wisselstroom (AC) van 60 Hz. De ingangsspanning wordt aanvankelijk verhoogd door een boostconverter bestaande uit C2 (condensator), Q1 (MOSFET), L1 (spoel) en D1 (diode). Een van de gelijkstroomaansluitingen moet geaard zijn voor een fotovoltaïsche installatie met een spanning van meer dan 50V. Theoretisch kan een van de twee aansluitingen met de aarde verbonden worden, meestal de negatieve aansluiting.
De uitgangsgeleiders voor wisselstroom in op het elektriciteitsnet aangesloten systemen moeten worden geïsoleerd van gelijkstroom, voor het geval de gelijkstroomingang een geleidingsverbinding met aarde heeft.
2e fase
De verkregen wisselstroom wordt vervolgens door een laagfrequente opwaartse transformator omgezet naar het gewenste niveau. Dit is een pulsbreedtemodulatie DC-naar-DC-omzetter, in principe een H-brug met een isolerende omvormer. Deze schakeling bestaat uit C3 (condensator), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (transformator), L2 (spoel) en D2-D5 (diode). Voor vermogensniveaus lager dan 1000 watt kan ook een halfbrug- of voorwaartse omvormer worden gebruikt.
Er wordt een DC-koppeling naar de AC-uitgang van de omvormer aangelegd, waarvan de waarde hoger moet zijn dan de piekspanning van het elektriciteitsnet . Bijvoorbeeld, voor 120 VAC moet de VDC >120° ≈ 168 V zijn, doorgaans tussen 180 V en 200 V, en voor 240 VAC is 350-400 VDC nodig. Dit is een belangrijke stap in het werkingsprincipe van een netgekoppelde omvormer.
Laagfrequente (LF) transformatoren worden ook gebruikt in sommige commerciële invertermodellen in de uitgangstrap in plaats van een hoogfrequente in de DC-DC-sectie. Bij deze methode wordt de invoer omgezet naar 60 Hz AC en verandert een transformator deze naar de vereiste niveaus, waardoor er tegelijkertijd isolatie ontstaat.
Let op: Geleiders van fotovoltaïsche panelen in een niet-geïsoleerde uitvoering kunnen niet met aarde worden verbonden.
Met een step-up T1 (transformator) boost kan de geconverteerde trap (1e trap) echter worden weggelaten . Dit kan echter leiden tot een grote lekinductantie, wat spanningspieken op gelijkrichters en FET's en andere ongewenste effecten kan veroorzaken. Dit is vooral het geval bij transformatorloze systemen.
3rd stadium
Het omvat nog een omzetting voor het resterende deel van de wisselstroom naar de uitgang van de tweede trap. In deze trap wordt een andere volbrug gebruikt om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom. IGBT Q6-Q9 (MOSFET), C4 (condensator) en L3 (spoel). De MOSFET's in deze trap werken als elektronische schakelaars in PWM-modus (pulsbreedtemodulatie). Antiparallelle vrijloopdiodes zijn nodig voor deze topologie, die een alternatief pad voor de stroom bieden wanneer de schakelaars uitgeschakeld zijn. Een positieve, negatieve of nulpotentiaal kan over L3 (spoel) worden aangelegd door verschillende schakelaars in de H-brug te gebruiken. Vervolgens reduceert het LC-uitgangsfilter hoogfrequente harmonischen om een sinusgolf te produceren.
- Extra inductor: Circuits moeten een beperkte stroomdoorstroming in de belastingen en terug in de lijn toestaan. Een GTE werkt als een stroomgestuurde bron in plaats van een spanningsbron, aangezien het rooster fungeert als een zeer impedantiebron. Een L-Grid (extra koppelingsinductor) wordt gebruikt tussen een GTE en hoofdlijnen om extra wisselspanning te absorberen, waardoor de stroomharmonischen die worden gegenereerd door de pulsbreedtemodulatie (PWM) verder worden verminderd.
Let op : Door de introductie van extra polen in de stroomkring bestaat de kans op systeeminstabiliteit.
Lees ook: Het werkingsprincipe van een off-grid zonne-energiesysteem begrijpen
Welke componenten zijn vereist om een netgekoppelde omvormer te installeren?
Nadat u meer te weten bent gekomen over het werkingsprincipe van grid tie inverter, leert u meer over de componenten. Omdat grid-tied inverters eenvoudig te installeren en onderhouden zijn, is er minimale apparatuur en gemiddeld onderhoud nodig. Enkele on-site componenten en bedrading die nodig zijn tijdens de installatie van GTI zijn als volgt.
1. Isolatoren
Het zijn belangrijke elektronische componenten die in zonneomvormers worden gebruikt, omdat ze de communicatie mogelijk maken tussen laagspanningsgevoelige regelcircuits (microcontrollers) en hoogspanningscomponenten (vermogenstransistoren).
Zie ook : 8 beste 3000 Watt omvormers
2. Nettometer
Het is als een volgsysteem dat de energie-uitwisseling tussen het huis en het hoofdnet bewaakt. Het berekent en crediteert de eigenaren van zonnepaneelsystemen voor de elektriciteit die aan het net wordt geleverd door hun zonne-energiesysteem.
3. Beschermingseenheid
Netgekoppelde omvormers hebben een eilandvormingsbeveiliging en andere ingebouwde beveiligingsfuncties. Maar het toevoegen van beveiligingscomponenten zoals laadregelaars, veiligheidsschakelaars en bekabeling voegt een extra beveiligingslaag toe aan het hele systeem.
4. Zonnepanelen
Dit zijn de belangrijkste onderdelen, omdat omvormers de door zonnepanelen gegenereerde gelijkstroom omzetten in wisselstroom die geschikt is voor de werking van apparaten.
5. Bedrading
Correcte bedrading met aansluiting op zonnepanelen, hoofdelektriciteitspaneel en netmeter is vereist. De lengte, breedte en kwaliteit van de draad moeten optimaal zijn voor het doel waarvoor ze worden gebruikt. Hierna gaan we kijken hoe we de netgekoppelde omvormer op het lichtnet aansluiten.
Zie ook: Hoe sluit je een 5000 Watt omvormer aan?
Hoe sluit ik een netomvormer aan op het lichtnet?
Voordat u de netomvormer op het lichtnet aansluit, moet u een aantal zaken begrijpen.
1. Frequentie
De frequentie van het lichtnet is nauwkeurig en ligt rond de 50 Hz. Deze varieert enigszins, maar ligt meestal tussen de 49.9 en 50.1 Hz.
2. Wortelgemiddelde kwadraten
Het is de RMS-waarde van de spanning van een 50 Hz-signaal , terwijl het werkelijke signaal tot 325V kan oplopen. Dit is essentieel om te weten, omdat er bij het aansluiten van een omvormer zulke hoge temperaturen ontstaan om stroom door de stekkers te laten lopen. Niet alleen het werkingsprincipe van een netgekoppelde omvormer is belangrijk, maar ook de aansluiting ervan op het lichtnet vereist diepgaande kennis van deze factoren.
3. Spanningsdalingen
Stopcontacten in huis ontvangen variabele spanningen. Dit komt door de spanningsval over de weerstand in connectoren, zekeringen, transformatoren en draden, samen met andere circuitcomponenten. Wanneer u grote apparaten in de buurt in- of uitschakelt, zult u plotselinge schommelingen en veranderingen opmerken. De netspanning is veel variabeler; zo hoort deze op sommige locaties bijvoorbeeld 230V te zijn met een tolerantie van +10%/-6%.
Lees ook: Heb ik een zekering nodig tussen de accu en de omvormer?
4. Sinusvormig
Het aangeleverde signaal moet een mooie en zuivere sinusgolf zijn , maar op bepaalde punten in de sinusgolfcyclus onttrekken sommige niet-lineaire apparaten hun vermogen aan bepaalde waarden. Dit introduceert vervorming, waardoor het signaal geen perfecte sinusgolf is. Computers, tl-lampen, stofzuigers en andere apparaten zijn voorbeelden van niet-lineaire belastingen. Om een omvormer op het lichtnet aan te sluiten, moet de sinusgolf behouden blijven.
Het antwoord op de vraag hoe je een netgekoppelde omvormer op het lichtnet aansluit, is dat je moet weten dat de frequentie, amplitude en fase van de stroombron of omvormer gesynchroniseerd moeten zijn. Bovendien moet de omvormer een sinusvormige stroom aan de belasting leveren. Anders kan het zijn dat de omvormer niet detecteert of de uitgang hoog of laag is, wat problemen kan veroorzaken. Er moet een extra koppelinductor (L-grid) tussen het systeem en het net worden geplaatst om overtollige wisselstroomspanning op te vangen. Er moet een afstand van ongeveer 500 millimeter worden aangehouden tussen de omvormer en de boven-, onder- en zijwand, en ook tussen twee omvormers.
Hieronder beschrijf ik de stappen voor de aansluiting. De netgekoppelde omvormer waarnaar in deze stappen wordt verwezen, is de Luminous Grid Tie Inverter, maar de meeste omvormers hebben vergelijkbare stappen.
Stap 1: Schakel eerst de hoofdvoeding uit. Schakel de wisselstroom- MCB (miniatuurstroomonderbreker) in de wisselstroomverdeelkast uit.
Stap 2 : Sluit vervolgens de netuitgangsdraad van de omvormer aan op de AC-verdeelkast. Houd bij het aansluiten rekening met het werkingsprincipe van de netgekoppelde omvormer.
Stap 3 : Sluit de uitgangsdraad van de AC-verdeelkast aan op de AC-stroomonderbrekerkast.
Stap 4 : Nu wordt de verbinding tussen de AC-stroomonderbreker en de netmeter, en ook met de verschillende apparaten in huis, automatisch tot stand gebracht.
Let op: het is aan te raden technici en elektriciens in te huren voor dergelijke werkzaamheden.
Zie ook: Hoe werkt een hybride omvormer?
Wat is de prijs van een Grid Tie Inverter?
De prijs van een grid tie inverter hangt af van het wattage en de fasen, samen met het type grid tie inverter dat u kiest. Over het algemeen moet u mogelijk besteed ongeveer $ 911 of meer voor een grid tie inverter. Maar meestal worden inverters geleverd als onderdeel van zonne-energiesystemen en kunnen ze ongeveer 20% van de kosten van het hele systeem uitmaken. Kennis over de prijs na het leren van het werkprincipe van de grid tie inverter is echter nuttig.
Lees ook: Kun je omvormers in serie schakelen?
Welke soorten netgekoppelde omvormers zijn er?
Nu u meer weet over netgekoppelde omvormers, kunt u kijken welke typen u kunt kiezen.
1. Centrale omvormers: Deze werken vergelijkbaar met stringomvormers, maar hebben een hoger capaciteitsbereik. Ze zijn bestand tegen omgevingsinvloeden en geschikt voor grote zonneparken.
2. Micrometer : Dit zijn de nieuwste, technologisch geavanceerde apparaten die gelijkstroom (DC) rechtstreeks vanaf de achterkant van de zonnepanelen omzetten in wisselstroom (AC). Er zijn geen kabels nodig, waardoor de panelen niet in de schaduw komen te liggen. Micrometers bieden individuele monitoringsystemen en kunnen naar behoefte worden uitgebreid. Ze zijn het meest geschikt voor oplossingen met beperkte ruimte, maar zijn wel duur.
3. Power optimizers : Deze worden ook aan de achterkant van zonnepanelen bevestigd en werken net als micrometers. Ze bieden prestatiemetingen op systeemniveau, samen met monitoring van elk afzonderlijk paneel. Power optimizers zijn minder duur dan micrometers.
4. Stringomvormers : Dit zijn de meest voorkomende typen netgekoppelde omvormers. Stringomvormers zijn in serie geschakeld en de functie van elke string is het omzetten van gelijkstroom (DC) naar wisselstroom (AC). Deze omvormers zijn betrouwbaar en betaalbaar, en vooral geschikt voor commerciële toepassingen en kleine huishoudens.
Dus vandaag heb je geleerd over het werkingsprincipe van de grid tie inverter, wat ik denk dat best interessant was. Gezien de componenten die worden gebruikt voor grid-tied inverters, kan hun prijs worden bepaald, maar deze kan verschillen per locatie, fabrikant en merk, samen met andere factoren. Hoe sluit je een grid tie inverter aan op het lichtnet? Het antwoord hierop is simpel, volg gewoon de hierboven genoemde stappen, maar toch raden we zelfinstallatie af.
Aanbevolen: Kan een hybride omvormer werken zonder accu?
