Hlutverk inverters í PV kerfum

Í bylgju alþjóðlegrar orkubreytingar hefur sólframleiðsla sólar PV orðið mikilvægt afl með hreinum og endurnýjanlegum eiginleikum. Í PV kerfum, þrátt fyrir að inverter virðist áberandi, gegnir það mikilvægu hlutverki og er hægt að kalla það „hjartað“ og „heila“ í öllu kerfinu. Það gerir sér ekki aðeins grein fyrir lykilaflsbreytingu, heldur tekur einnig að sér margar aðgerðir eins og kerfisreglugerð og öryggisatryggingu, sem hefur mikil áhrif á orkuframleiðslu, stöðugleika og hagkerfi PV kerfa. ​

Sólarplötur umbreyta ljósorku í beina straum (DC) í gegnum ljósafbrigði, en hvort sem það er tengt við raforkukerfið eða akstur daglegra tækja þarf það að nota skiptisstraum (AC).

Grundvallaratriði og kjarnastarfsemi invertersins er að umbreyta DC sem myndast af sólarplötunni í AC sem uppfyllir kröfurnar. ​

Taktu PV kerfið heima sem dæmi. Sólarplöturnar á þakinu framleiða stöðugt DC á daginn. Strengur með metnum krafti 5kW notar innra rafeindabúnað (svo sem einangruð hlið tvíhverfa smára IGBT) til að umbreyta DC afl í sinusoidal AC afl með tíðni 50Hz og spennu 220V (eða 380V) með hátíðni skiptingu. Hægt er að nota þennan AC-kraft beint af ísskápum, loftkælingum, sjónvörpum og öðrum tækjum á heimilinu og hægt er að tengja umframkraftinn við raforkukerfið til að ná „sjálfs kynslóð fyrir sjálfsnotkun og afgangsstyrk fyrir ristina“. ​

Í stórfelldum PV virkjunum á jörðu niðri er umfang kraftbreytinga miðstýrðra inverters enn ótrúlegri. Til dæmis, á megawatt stigi PV stöð í vesturhluta Kína, getur einn miðstýrður inverter með afkastagetu 1MW umbreytt milljónum watts af DC afl í AC afl á klukkustund, sem jafngildir því að mæta raforkuþörf þúsunda heimila. Þessir inverters nota flókin topological mannvirki og stjórna reikniritum til að tryggja að framleiðsla AC aflsins hafi afar lágt samhljóða röskunarhlutfall (venjulega minna en 5%), uppfylla strangar kröfur um gæði raforku og forðast mengun á ristinni.

Ljósstyrkur, hitastig, rykþekja og aðrir þættir munu valda því að framleiðsla kraftur sólarplötur breytast allan tímann og hámarks raforkupunkt (MPPT) aðgerð inverter getur aðlagað vinnustað sólarplötunnar í rauntíma svo að það gefur alltaf hámarksafl. ​

Gerum ráð fyrir að hámarksafl sólarborðs við venjulegar prófunarskilyrði (STC, geislun 1000W\/m², hitastig 25 gráðu) sé 500W, en í raun og veru mun veikt ljós snemma morguns, háhitastig á hádegi og skýþekju síðdegis valda því að afköst sólarborðsins sveiflast.

Á þessum tíma mun inverter búin með háþróuðum MPPT reikniritum (svo sem truflunaraðferð og leiðni aukningaraðferð) stöðugt að breyta vinnuspennu og straumi sólarplötunnar og læsa nákvæmlega hámarksaflspunkt í gegnum skjótan „prófunaraðlögun“ hringrás.

Samkvæmt tölfræði geta inverters með skilvirka MPPT aðgerð aukið heildar orkuframleiðslu skilvirkni PV kerfa um 5% - 15%.

Í dreifðum PV atburðarásum eru kostir MPPT aðgerðarinnar augljósari. Til dæmis, í þaki PV -kerfi íbúðarhúsnæðis, eru framleiðsla einkenni spjalda í mismunandi strengjum mjög mismunandi vegna þess að sum spjöld eru lokuð af laufum og þakin af því að byggja skugga. Strengur inverters eða micro inverters eru búnir sjálfstæðum MPPT einingum fyrir hvern streng eða hvern spjald, sem getur hagrætt orkuframleiðslu hvers hluta fyrir sig, forðast „stutta borðáhrif“ og hámarkað orkuframleiðslu alls kerfisins. ​

PV kerfið verður fyrir útivist í langan tíma og stendur frammi fyrir ýmsum áhættu eins og frávikum um net, bilanir í búnaði og náttúrulegu umhverfi. Verndunaraðgerð invertersins er eins og „öryggisvörður“ til að tryggja stöðugan rekstur kerfisins. ​

Þegar rafmagnsnetið er af völdum vegna bilunar, ef PV kerfið heldur áfram að veita orku til staðbundins raforkukerfis, verður „eyja“ mynduð, sem mun ekki aðeins valda rafstuðhættu fyrir viðhaldsfólk, heldur einnig skemmir búnað. Eyjaverndarbúnaðinn sem er innbyggður í inverterinn getur fljótt greint óeðlilegar breytingar á tíðni, spennu og öðrum breytum á því augnabliki sem rafmagnsleysi og skorið af sér framleiðsluna innan 2 sekúndna til að forðast áhrif eyja.

Til dæmis, þegar typhoon olli raforkukerfinu á ákveðnu svæði lamað, virkjaði staðbundna PV kerfið sem tengist raforkukerfinu tafarlaust á eyjunni verndinni og tryggði á áhrifaríkan hátt öryggi viðgerðarstarfsmanna og heiðarleika búnaðarins. ​

Þegar úttaksspenna sólarplötunnar er of mikil (svo sem spennubreyting vegna skyndilegs lækkunar á hitastigi), á sér stað stutt hringrás bilun í hringrásinni, eða álagsstraumurinn er of mikill, mun inverterinn sjálfkrafa kveikja á verndarbúnaðinum til að skera af hringrásinni eða takmarka strauminn til að koma í veg fyrir skemmdir á búnaði og eldsvoða. Á sama tíma hefur inverter einnig verndaraðgerðir við hitastig. Þegar hitastig innra aflbúnaðarins er of hátt kólnar það með því að hefja kælingu viftu, draga úr framleiðsluorkunni osfrv., Til að tryggja að búnaðurinn gangi innan öruggs hitastigs.

Með stöðugri aukningu á PV uppsettu afkastagetu verður hlutverk inverters í samspili netsins sífellt mikilvægara. Það þarf ekki aðeins að samþætta rafmagnsorku vel í ristina, heldur þarf hann einnig að uppfylla kröfur ristarinnar um aflgæði, stöðugleika og reglugerðargetu. ​

Inverterinn stjórnar bylgjulögun og fasa framleiðslustraumsins þannig að framleiðsla AC aflsins er á sömu tíðni og fasa og ristunarspenna og stjórnar harmonískri innihaldi á mjög lágu stigi. Sem dæmi má nefna að nútíma snjalla inverters geta stjórnað núverandi harmonískum röskunarhlutfalli (THD) innan 3%, nálægt hugsjón sinusbylgju, dregið úr truflunum á ristinni og tryggt stöðugan rekstur ristarinnar. Að auki getur inverterinn einnig aðlagað aflþáttinn í samræmi við eftirspurn eftir ristinni til að komast nálægt 1 og þar með bætt flutnings skilvirkni ristarinnar.

Drifið áfram af hnattvæðingu græns raforku hafa PV -kerfin smám saman umbreytt úr einföldum orkuvinnslueiningum í greindan hnúta með stuðningsgetu netsins. Nýir inverters styðja aðgerðir eins og virka valdastjórnun og viðbragðs valdbætur. Þegar ristunarálagið er hámark getur inverterinn dregið virkan úr framleiðsluorku til að forðast áhrif á ristina; Þegar ristunarspennan er lítil getur inverterið sent frá sér viðbragðsafl til að auka spennustig ristarinnar. Í Þýskalandi hafa inverters sumra PV virkjana gert sér grein fyrir virkni „sýndarvirkjunar“ með rauntíma samskiptum við raforkukerfið, þátt í raun í hámarksálagsstýringu raforkukerfisins og bætti frásogsgetu nýrrar orku.

Nútíma inverters samþætta almennt gagnaöflun, samskipti og greindar greiningaraðgerðir og verða „greindur húsráðandi“ PV kerfisins. Með innbyggðum skynjara fylgist inverterinn DC innspennu, straum, AC framleiðsla afl, tíðni, búnaðarhitastig og aðrar breytur í rauntíma og hleður upp gögnum á eftirlitsvettvanginn í gegnum Wired (Rs485, Ethernet) eða Wireless (4G, WiFi) samskipti. ​

Starfsfólk rekstrar og viðhalds getur lítillega skoðað rekstrarstöðu, raforkuframleiðslu og upplýsingar um bilunarviðvörun PV kerfisins í gegnum farsímaforrit eða tölvu. Til dæmis, þegar orkuframleiðsla ákveðins spjalds minnkar vegna uppsöfnunar ryks, mun inverterið gefa út viðvörun í tíma og finna vandamálanefndina með gagnagreiningum, hjálpa rekstri og viðhaldsfólki að gera nákvæmlega við og draga úr rekstri og viðhaldskostnaði. Að auki hafa sumir háþróaðir inverters einnig forspárviðhaldsaðgerðir. Með greiningu á vélum á sögulegum gögnum er hægt að spá fyrir um hættu á bilun í búnaði fyrirfram og breyta óvirku viðhaldi í virkt viðhald. ​

Í stuttu máli, inverterinn samþættir margar aðgerðir eins og umbreytingu afl, hagræðingu á valdi, öryggisvernd, samskiptum við net og greind stjórnun í PV kerfinu. Árangur þess ákvarðar beinlínis skilvirkni, stöðugleika og efnahagslegan ávinning af PV kerfinu. Með stöðugri framgang tækni munu ný tækni eins og kísil karbíð tæki, AI reiknirit og fjölorku samruna bæta enn frekar afköst inverters, stuðla að PV iðnaðinum til að þróa í skilvirkari og greindri átt og stuðla meira að alþjóðlegri orkubreytingunni.