Os sistemas solares também são apoiados por inversores para converter a corrente contínua gerada pelos painéis solares em corrente alternada. Os sistemas solares precisam de um inversor solar para funcionar eficientemente em conexão com ou sem a rede. Hoje aprenderemos sobre o inversor grid tie, seu preço e maneiras de conectá-lo à rede elétrica. Mas antes disso, começaremos com o princípio de funcionamento do inversor grid tie.
O que é um inversor Grid Tie e qual é sua função?
É um componente eletrônico usado para aproveitar a energia solar por sistemas de painéis solares. Um GTI ou inversor grid-tied é conectado a painéis solares para converter corrente contínua (CC) gerada por painéis solares em corrente alternada (CA). Um sistema de rede funciona sem baterias e inversores grid-tied podem ser usados para painéis solares, turbinas eólicas e usinas hidrelétricas.
Os inversores conectados à rede elétrica podem converter adequadamente a corrente para a frequência da rede elétrica de 60 Hz a 50 Hz, comumente usada para geradores elétricos locais. Um GTI pega uma voltagem variável não regulada de um conjunto de painéis solares para invertê-la para CA sincronizada com a rede elétrica. Mas quando a rede elétrica está inativa, um GTI deve interromper automaticamente o fornecimento elétrico para as linhas de energia.
Qual é o princípio de funcionamento do inversor Grid Tie?
Antes de aprender sobre o princípio de funcionamento de um inversor de conexão à rede, você precisa entender seu o circuito. Capacitores (C), diodos (D), indutores (L), transformadores (T) e MOSFETs (Q), são os componentes do seu circuito. O processo inteiro é dividido em três etapas de conversão. Um inversor grid-tied tem que sincronizar sua frequência, amplitude e onda com a utilidade e alimentar uma corrente de onda senoidal na carga.
Observação: O Grid Tied Inverter ficará sobrecarregado se a saída (Volt) for maior que a tensão da rede elétrica. E se for menor, o GTI pode afundar em vez de fornecê-lo.
Estágio 1st
Neste ponto, a entrada de corrente contínua (CC) é convertido em corrente alternada de 60 Hz (CA). A tensão de entrada é inicialmente elevada por um conversor boost formado com C2 (capacitor), Q1 (MOSFET), L1 (indutor) e D1 (diodo). Um dos barramentos de corrente contínua de entrada deve ser aterrado para uma matriz fotovoltaica de mais de 50 V. Teoricamente, qualquer um dos dois barramentos pode ser conectado à Terra, geralmente o negativo.
A saída corrente alternada condutores em configurações interativas de utilidade pública devem ser isolados da corrente contínua caso a entrada de corrente contínua tenha passagem de condução para o solo.
2nd stage
A corrente alternada obtida é então convertido para o nível requerido por um transformador elevador de baixa frequência. Este é um estágio conversor DC-DC modulado por largura de pulso, basicamente uma ponte H, com conversor isolante. Este estágio compreende C3 (capacitor), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (transformador), L2 (indutor) e D2-D5 (diodo). Um conversor de meia ponte ou direto também pode ser usado para níveis de potência menores que 1000 watts.
É fornecido um link CC para o inversor CA de saída e seu valor deve ser maior que o pico da rede elétrica. Voltagem AC. Por exemplo, para 120VAC o VDC deve ser >120° √2 = 168V, tipicamente entre 180V e 200V, e para 240VAC você precisaria de 350-400 VDC. Outro passo importante no princípio de funcionamento do inversor grid tie.
Transformadores de baixa frequência (LF) também são usados em alguns modelos de inversores comerciais no estágio de saída em vez de um de alta frequência na seção CC-CC. Neste método, a entrada é convertida para CA de 60 Hz e um transformador a altera para os níveis necessários, fornecendo isolamento simultaneamente.
Observação: Condutores de painéis fotovoltaicos em projeto não isolado não podem ser ligados à Terra.
No entanto, com um aumento Aumento T1 (transformador), o estágio convertido (1º estágio) pode ser omitido. Mas isso pode levar a uma grande indutância de vazamento, levando a picos de tensão em retificadores e FETs e outros efeitos indesejáveis. Esse é o caso principalmente com sistemas sem transformador.
3rd stage
Inclui outro conversão para a parte restante do AC na saída do segundo estágio. Neste estágio, outra ponte completa é usada para converter CC em CA. IGBT Q6-Q9 (MOSFET), C4 (capacitor) e L3 (indutor). O MOSFET neste estágio funciona como interruptores eletrônicos operando no modo PWM (modulação por largura de pulso). Diodos de roda livre antiparalelos são necessários para esta topografia que fornece um caminho alternativo para a corrente quando os interruptores estão desligados. Um potencial positivo, negativo ou zero pode ser aplicado em L3 (indutor) usando diferentes interruptores na ponte H. Então, o filtro LC de saída reduz harmônicos de alta frequência para produzir uma onda senoidal.
- Indutor adicional: Os circuitos devem permitir um fluxo de corrente limitado para as cargas e de volta para a linha. Um GTE funciona como uma fonte controlada por corrente em vez de uma fonte de tensão, já que a grade atua como uma fonte de impedância muito alta. Um L-Grid (indutor de acoplamento adicional) é usado entre um GTE e as linhas principais para absorver tensão CA extra, reduzindo ainda mais os harmônicos de corrente gerados pela modulação por largura de pulso (PWM).
Observação:Com a introdução de polos extras no circuito de corrente, há chances de instabilidade do sistema.
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Quais componentes são necessários para instalar um inversor conectado à rede elétrica?
Depois de aprender sobre o princípio de funcionamento do inversor grid-tied, conheça seus componentes. Sendo fáceis de instalar e manter, os inversores grid-tied exigem o mínimo de equipamento e manutenção média. Alguns componentes no local e fiação necessários durante a instalação do GTI são os seguintes.
1. Isoladores
Eles são componentes eletrônicos essenciais usados em inversores solares, pois permitem a comunicação entre circuitos de controle sensíveis de baixa tensão (microcontroladores) e componentes de alta tensão (transistores de potência).
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2. Medidor líquido
É como um sistema de rastreamento que monitora a troca de energia entre a casa e a rede elétrica principal. Ele calcula e credita os proprietários de sistemas de painéis solares pela eletricidade fornecida à rede elétrica a partir de seu sistema de energia solar.
3. Unidade de Proteção
Ligado à rede inversores têm proteção anti-ilhamento junto com outras funções de proteção embutidas. Mas adicionar dispositivos de proteção como controladores de carga, interruptores de segurança e cabeamento adiciona uma camada extra a todo o sistema.
4. Painéis Solares
Esses são os componentes mais essenciais porque os inversores funcionam convertendo a energia CC gerada pelos painéis solares em energia CA, adequada para o funcionamento dos aparelhos.
5. Fiação
É necessária uma fiação adequada com conexão a painéis solares, painel elétrico principal e medidor de rede. O comprimento, largura e qualidade do fio devem ser ótimos para a finalidade em que são usados. Depois disso, vamos ver como conectar o inversor grid tie à rede elétrica.
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Como conectar o inversor Grid Tie à rede elétrica?
Antes de conectar o inversor de rede à rede elétrica, há algumas coisas que você precisa entender.
1. Freqüência
A rede elétrica tem uma frequência precisa mantida em 50 Hz, e ela varia um pouco, mas geralmente fica entre 49.9 e 50.1 Hz.
2. Raiz quadrada média
É o RMS da tensão de Sinal de 50Hz e o sinal real vai até 325 V. É essencial saber porque ao conectar um inversor como temperaturas altas são produzidos para obter fluxos de corrente nos plugues. Não apenas o princípio de funcionamento do inversor grid tie, mas conectá-lo à rede elétrica requer conhecimento profundo sobre esses fatores.
3. Quedas de tensão
Os plugues da casa recebem tensões variáveis. Isso acontece por causa da queda de tensão na resistência em conectores, fusíveis, transformadores e fios, juntamente com outros componentes do circuito. Conforme você desliga/liga cargas grandes nas proximidades, você notará flutuações e mudanças repentinas. A tensão na rede elétrica é muito mais variável, por exemplo, em certos locais, ela deve ser de 230 V com uma tolerância de +10%/-6%.
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4. Senoide
O sinal fornecido deve ser um onda senoidal agradável e clara mas em certos pontos do ciclo da onda senoidal, alguns aparelhos não lineares absorvem sua energia de alguns pontos. Isso introduz distorção, razão pela qual o sinal não é uma onda senoidal perfeita. Computadores, lâmpadas fluorescentes, aspiradores de pó e outros aparelhos são de cargas não lineares. Para conectar um inversor à rede elétrica, a onda senoidal deve ser mantida.
E a resposta para como conectar o inversor grid tie à rede elétrica é que você terá que saber que a frequência, amplitude e fase da fonte de energia ou inversor devem ser sincronizados. Além disso, ele deve alimentar uma corrente sinusoidal para a carga. Caso contrário, ele pode não detectar se a saída é alta ou baixa e isso pode ser problemático. Deve haver outro indutor de acoplamento L-grid entre o sistema e a rede para absorver tensão de corrente alternada extra. Uma distância de cerca de 500 milímetros deve ser mantida entre o inversor e a parede superior-inferior-lateral e entre dois inversores também.
Aqui mencionei as etapas para a conexão. O inversor de conexão à rede mencionado para essas etapas é Inversor de ligação à rede luminosa mas a maioria dos inversores tem etapas semelhantes.
Passo 1: Comece desligando a fonte principal agora. Desligue a corrente alternada MCB (disjuntor miniatura) na caixa de distribuição de CA.
Etapa 2: Em seguida, conecte o fio de saída da rede do inversor à caixa de distribuição CA. Lembre-se do princípio de funcionamento do inversor grid tie ao fazer a conexão.
Etapa 3: Conecte o fio de saída da caixa de distribuição CA à caixa MCB CA
Etapa 4:Agora, a conexão entre a caixa MCB do AC e o medidor de rede também será feita automaticamente para diferentes aparelhos na casa.
Observação: É recomendável contratar técnicos e eletricistas para esse trabalho.
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Qual é o preço do inversor Grid Tie?
O preço de um inversor grid tie depende de sua potência e fases, juntamente com o tipo de inversor grid tie que você escolher. Geralmente, você pode ter que gastar cerca de US$ 911 ou mais para um inversor grid tie. Mas, na maioria das vezes, os inversores são fornecidos como parte de sistemas de energia solar e podem ser responsáveis por cerca de 20% do custo de todo o sistema. No entanto, o conhecimento sobre o preço após aprender o princípio de funcionamento do inversor grid tie é útil.
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Quais são os tipos de inversores conectados à rede?
Depois de entender os inversores de conexão à rede, dê uma olhada nos tipos disponíveis para escolher.
1. Inversores centrais: Semelhante aos inversores de string em funcionamento, mas com uma faixa de alta capacidade. É resistente a danos ambientais e adequado para grandes fazendas solares.
2. Micrômetro: Estes são os mais recentes dispositivos tecnologicamente avançados que funcionam convertendo CC para CA diretamente da parte traseira dos painéis solares. Não há cordas presas, portanto os painéis não são sombreados. Os micrômetros oferecem sistemas de monitoramento individuais e podem ser estendidos conforme as necessidades. São melhores para soluções com restrição de espaço, mas são caros.
3. Otimizadores de energia: Eles também são fixados na parte traseira dos painéis solares e funcionam como micrômetros. Eles oferecem um desempenho de nível de sistema junto com monitoramento de painel individual. Os otimizadores de energia são menos dispendiosos do que os micrômetros.
4. Inversores de string: Eles são os tipos mais comuns de inversores conectados à rede. Os inversores de string são conectados em série e a função de cada string é converter Corrente Contínua (CC) em Corrente Alternada (CA). Esses inversores são confiáveis e acessíveis, principalmente adequados para residências comerciais e pequenas.
Então, hoje você aprendeu sobre o princípio de funcionamento do inversor grid tie, o que eu acho que foi bem interessante. Considerando os componentes usados para inversores grid-tied, seu preço pode ser determinado, mas pode diferir de lugar, fabricante e marca, junto com outros fatores. Como conectar o inversor grid tie à rede elétrica? A resposta para isso é simples, basta seguir os passos mencionados acima, mas ainda assim, não recomendamos a autoinstalação.
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