Солнечные системы также поддерживаются инверторами для преобразования постоянного тока, вырабатываемого солнечными панелями, в переменный ток. Солнечным системам нужен солнечный инвертор для эффективной работы с сетью или без нее. Сегодня мы узнаем о сетевом инверторе, его цене и способах подключения к сети. Но перед этим мы начнем с принципа работы сетевого инвертора.
Что такое сетевой инвертор и каковы его функции?
Это электронный компонент, используемый для преобразования солнечной энергии в энергию с помощью солнечных панелей. Сетевой инвертор (GTI) подключается к солнечным панелям для преобразования постоянного тока (DC), вырабатываемого солнечными панелями, в переменный ток (AC). Сетевая система работает без батарей, и сетевые инверторы могут использоваться для солнечных панелей, ветряных турбин и гидроэлектростанций.
Сетевые инверторы могут соответствующим образом преобразовывать ток для частоты электросети от 60 Гц до 50 Гц, обычно используемой для местных электрогенераторов. GTI принимает переменное нерегулируемое напряжение от массива солнечных панелей, чтобы преобразовать его в переменный ток, синхронизированный с сетью. Но когда сеть отключается, GTI должен автоматически прекратить подачу электроэнергии на линии электропередач.
Каков принцип работы сетевого инвертора?
Прежде чем изучать принцип работы сетевого инвертора, необходимо понять его схему . В его состав входят конденсаторы (C), диоды (D), индукторы (L), трансформаторы (T) и MOSFET-транзисторы (Q) . Весь процесс преобразования делится на три этапа. Сетевой инвертор должен синхронизировать свою частоту, амплитуду и форму волны с сетью и подавать синусоидальный ток на нагрузку.
Примечание: Если выходное напряжение (вольт) выше напряжения сети, инвертор, подключенный к сети, будет перегружен. Если же напряжение ниже, инвертор может потреблять энергию, а не выдавать её.
1st этап
На этом этапе входной постоянный ток преобразуется в переменный ток частотой 60 Гц . Входное напряжение первоначально повышается повышающим преобразователем, состоящим из конденсатора C2, полевого транзистора Q1, индуктора L1 и диода D1. Для фотоэлектрической батареи с напряжением более 50 В одна из шин постоянного тока должна быть заземлена. Теоретически, к земле можно подключить любую из двух шин, обычно отрицательную.
В конфигурациях, взаимодействующих с энергосистемой, выходные проводники переменного тока должны быть изолированы от проводников постоянного тока в случае, если на входе постоянного тока имеется проводящий проводник, соединяющий проводник с землей.
2nd этап
Полученный переменный ток затем преобразуется до требуемого уровня с помощью низкочастотного повышающего трансформатора. Это каскад преобразователя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией, по сути, H-мост, с разделительным преобразователем. Этот каскад включает в себя C3 (конденсатор), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (трансформатор), L2 (индуктор) и D2-D5 (диод). Для уровней мощности менее 1000 Вт также может использоваться полумостовой или прямоходовой преобразователь.
Предусмотрено соединение постоянного тока с выходным инвертором переменного тока, и его напряжение должно быть выше пикового напряжения сети переменного тока . Например, для 120 В переменного тока напряжение постоянного тока должно быть >120 В −2 = 168 В, обычно от 180 В до 200 В, а для 240 В переменного тока потребуется 350-400 В постоянного тока. Это еще один важный шаг в принципе работы сетевого инвертора.
В некоторых коммерческих моделях инверторов в выходном каскаде вместо высокочастотного трансформатора в секции DC-DC также используются низкочастотные (НЧ) трансформаторы. При таком методе вход преобразуется в переменный ток частотой 60 Гц, а трансформатор изменяет его до требуемых уровней, одновременно обеспечивая изоляцию.
Примечание: Проводники фотоэлектрических панелей в неизолированной конструкции не могут быть заземлены.
Однако при использовании повышающего трансформатора T1 преобразовательный каскад (первый каскад) можно опустить . Но это может привести к большой индуктивности рассеяния, вызывающей скачки напряжения на выпрямителях и полевых транзисторах, а также к другим нежелательным эффектам. Чаще всего это происходит в бестрансформаторных системах.
3rd этап
Он включает в себя еще одно преобразование оставшейся части переменного тока на выход второго каскада. На этом каскаде используется еще один полный мост для преобразования постоянного тока в переменный. В каскаде используются IGBT Q6-Q9 (MOSFET), C4 (конденсатор) и L3 (индуктор). MOSFET на этом каскаде работает как электронные переключатели, работающие в режиме ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Для этой топологии необходимы антипараллельные диоды свободного хода, которые обеспечивают альтернативный путь для тока, когда переключатели выключены. Положительный, отрицательный или нулевой потенциал может быть приложен к L3 (индуктору) с помощью различных переключателей в H-мосте. Затем выходной LC-фильтр подавляет высокочастотные гармоники, создавая синусоидальный сигнал.
- Дополнительный индуктор: Схемы должны допускать ограниченный ток в нагрузку и обратно в линию. GTE работает как источник, управляемый током, а не как источник напряжения, поскольку сетка действует как источник с большим импедансом. L-Grid (дополнительный индуктор связи) используется между GTE и основными линиями для поглощения дополнительного переменного напряжения, что дополнительно снижает гармоники тока, генерируемые широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).
Примечание : Введение дополнительных полюсов в контур тока может привести к нестабильности системы.
Читайте также: Принцип работы автономных солнечных энергосистем
Какие компоненты необходимы для установки сетевого инвертора?
После изучения принципа работы сетевого инвертора ознакомьтесь с его компонентами. Поскольку сетевые инверторы просты в установке и обслуживании, для них требуется минимальное оборудование и среднее обслуживание. Несколько локальных компонентов и проводки, необходимых при установке GTI, следующие.
1. Изоляторы
Они являются ключевыми электронными компонентами, используемыми в солнечных инверторах, поскольку обеспечивают связь между чувствительными к низкому напряжению цепями управления (микроконтроллерами) и высоковольтными компонентами (силовыми транзисторами).
См. также : 8 лучших инверторов мощностью 3000 Вт
2. Чистый счетчик
Это как система слежения, которая контролирует обмен электроэнергией между домом и основной коммунальной сетью. Она рассчитывает и кредитует владельцев систем солнечных панелей за электроэнергию, поставляемую в сеть их солнечной энергосистемой.
3. Подразделение защиты
Сетевые инверторы имеют защиту от островного режима, а также другие встроенные функции защиты. Но добавление защитных устройств, таких как контроллеры заряда, предохранительные выключатели и кабели, повышает уровень защиты всей системы.
4. Панели солнечных батарей
Это самые важные компоненты, поскольку инверторы работают по принципу преобразования постоянного тока, вырабатываемого солнечными панелями, в переменный ток, подходящий для работы бытовых приборов.
5. Электропроводка
Требуется правильная проводка с подключением к солнечным панелям, главной электрической панели и сетевому счетчику. Длина, ширина и качество провода должны быть оптимальными для цели, в которой они используются. После этого давайте посмотрим, как подключить сетевой инвертор к сети.
См. также: Как подключить инвертор мощностью 5000 Вт?
Как подключить сетевой инвертор к электросети?
Прежде чем подключить сетевой инвертор к электросети, необходимо понять несколько вещей.
1. частота
Частота электросети поддерживается на уровне 50 Гц, и она немного варьируется, но в основном находится в диапазоне от 49.9 до 50.1 Гц.
2. Среднеквадратичное значение
Это среднеквадратичное значение напряжения сигнала частотой 50 Гц , а фактическое напряжение сигнала достигает 325 В. Это важно знать, поскольку при подключении инвертора возникают высокие температуры, необходимые для протекания тока в розетках. Принцип работы сетевого инвертора, а также его подключение к сети требуют глубоких знаний об этих факторах.
3. Перепады напряжения
В розетках в доме переменное напряжение. Это происходит из-за падения напряжения на резисторах в разъемах, предохранителях, трансформаторах и проводах, а также в других компонентах цепи. При включении и выключении больших нагрузок поблизости вы заметите резкие колебания и изменения. Напряжение в сети гораздо более изменчиво, например, в некоторых местах оно должно составлять 230 В с допуском +10%/-6%.
Читайте также: Нужен ли предохранитель между аккумулятором и инвертором?
4. Синусоидальный
Подаваемый сигнал должен представлять собой ровную и чистую синусоидальную волну , но в определенных точках синусоидального цикла некоторые нелинейные электроприборы потребляют энергию из определенных источников. Это приводит к искажениям, поэтому сигнал не является идеальной синусоидой. Компьютеры, люминесцентные лампы, пылесосы и другие электроприборы являются нелинейными нагрузками. Для подключения инвертора к сети необходимо поддерживать синусоидальную волну.
Ответ на вопрос о том, как подключить сетевой инвертор к сети, заключается в том, что необходимо обеспечить синхронизацию частоты, амплитуды и фазы источника питания или инвертора. Кроме того, на нагрузку должен подаваться синусоидальный ток. В противном случае, система может не определить, высокий или низкий уровень выходного сигнала, что может создать проблемы. Между системой и сетью должен быть установлен дополнительный индуктор L-сетки для поглощения избыточного переменного напряжения. Расстояние между инвертором и верхней/нижней боковой стенкой, а также между двумя инверторами должно составлять около 500 миллиметров.
Здесь я описал шаги по подключению. В качестве примера сетевого инвертора здесь используется Luminous Grid Tie Inverter , но большинство инверторов имеют аналогичные шаги.
Шаг 1: Для начала отключите основное электропитание. Выключите автоматический выключатель переменного тока (миниатюрный автоматический выключатель) в распределительной коробке переменного тока.
Шаг 2 : Затем подключите выходной провод сети от инвертора к распределительной коробке переменного тока. При подключении помните о принципе работы сетевого инвертора.
Шаг 3 : Подключите выходной провод от распределительной коробки переменного тока к коробке с автоматическими выключателями переменного тока.
Шаг 4 : Теперь соединение между блоком автоматических выключателей переменного тока и счетчиком электроэнергии, а также с различными электроприборами в доме, будет устанавливаться автоматически.
Примечание: Для выполнения таких работ рекомендуется нанимать техников и электриков.
См. также: Как работает гибридный инвертор?
Какова цена сетевого инвертора?
Цена сетевого инвертора зависит от его мощности и фаз, а также от типа выбранного вами сетевого инвертора. Как правило, вам, возможно, придется потратить около 911 долларов или больше для сетевого инвертора. Но в основном инверторы поставляются как часть солнечных энергосистем и могут составлять около 20% от стоимости всей системы. Знание цены после изучения принципа работы сетевого инвертора полезно.
Читайте также: Можно ли соединять инверторы последовательно?
Какие существуют типы сетевых инверторов?
Разобравшись с сетевыми инверторами, рассмотрим, какие типы инверторов можно выбрать.
1. Центральные инверторы: По принципу работы аналогичны струнным инверторам, но обладают большей мощностью. Устойчивы к воздействию окружающей среды и подходят для крупных солнечных электростанций.
2. Микрометр : Это новейшие технологически продвинутые устройства, которые преобразуют постоянный ток в переменный непосредственно с обратной стороны солнечных панелей. К ним не прикреплены никакие провода, поэтому панели не затеняются. Микрометры предлагают индивидуальные системы мониторинга и могут быть расширены в соответствии с требованиями. Они лучше всего подходят для решений с ограниченным пространством, но стоят дорого.
3. Оптимизаторы мощности : Они также крепятся к обратной стороне солнечных панелей и работают как микрометры. Они обеспечивают мониторинг производительности на системном уровне, а также мониторинг отдельных панелей. Оптимизаторы мощности стоят дешевле, чем микрометры.
4. Сетевые инверторы : Это наиболее распространенный тип сетевых инверторов. Сетевые инверторы соединены последовательно , и функция каждой цепочки заключается в преобразовании постоянного тока (DC) в переменный ток (AC). Эти инверторы надежны и доступны по цене, в основном подходят для коммерческих предприятий и небольших домохозяйств.
Итак, сегодня вы узнали о принципе работы сетевого инвертора, что, я думаю, было довольно интересно. Учитывая компоненты, используемые для сетевых инверторов, их цену можно определить, но она может отличаться от места, производителя и бренда, а также от других факторов. Как подключить сетевой инвертор к сети? Ответ на этот вопрос прост, просто выполните шаги, указанные выше, но все же мы не рекомендуем самостоятельную установку.
Рекомендуется: Может ли гибридный инвертор работать без батареи?
