Інвертор - один з найважливіших пристроїв у сонячній системі. Це пристрій, який перетворює постійний струм (DC), що генерується сонячними панелями, в змінний струм (AC), який використовується мережею. У постійному струмі струм тече в одному напрямку при постійній напрузі. У змінному струмі струм тече в обох напрямках в ланцюзі, коли напруга змінюється від позитивної до негативної. Інвертор - це лише один з типів силових електронних пристроїв, які регулюють потік енергії.
По суті, інвертор перетворює постійний струм на змінний, дуже швидко змінюючи напрямок входу постійного струму вперед і назад. Таким чином, вхід постійного струму стає виходом змінного струму. фільтри та інші електронні пристрої можуть бути використані для отримання напруги, яка змінюється у вигляді чистої синусоїди, що повторюється, яку можна подавати в мережу. Синусоїда - це форма або модель зміни напруги в часі, і це модель потужності, яку мережа може використовувати, не пошкоджуючи електричні пристрої, призначені для роботи на певній частоті та напрузі.
Перші інвертори були створені в 19 столітті і були механічними. обертовий двигун можна було використовувати для безперервної зміни прямого або зворотного підключення джерела живлення постійного струму. Сьогодні ми виготовляємо електричні перемикачі з транзисторами, які є твердотільними пристроями без рухомих частин. Транзистори виготовляються з напівпровідникових матеріалів, таких як кремній або арсенід галію. Вони керують потоком електроенергії на основі зовнішніх електричних сигналів.
Якщо у вас єдомашня сонячна системаваш інвертор, ймовірно, має кілька функцій. Окрім перетворення сонячної енергії в змінний струм, він може здійснювати моніторинг системи та забезпечувати портал для зв'язку з комп'ютерними мережами. Системи зберігання енергії від сонця та акумулятора покладаються на вдосконалені інвертори, які можуть працювати без підтримки мережі під час перебоїв в електропостачанні (якщо вони спроектовані таким чином).
На шляху до мережі на основі інверторів
Історично склалося так, що електроенергія вироблялася переважно шляхом спалювання палива для створення пари, яка потім обертала турбогенератори. Рух цих генераторів створює змінний струм під час обертання пристроїв, що також визначає частоту, або кількість повторень синусоїди. Частота електропостачання є важливим показником здоров'я електромережі. Наприклад, якщо навантаження занадто велике (занадто багато пристроїв, що споживають енергію), то енергія споживається з мережі швидше, ніж може бути поставлена. Як наслідок, турбіни сповільнюються, а частота змінного струму знижується. Оскільки турбіни є великими обертовими об'єктами, вони чинять опір змінам частоти так само, як і всі об'єкти чинять опір змінам руху - це властивість, яка називається інерцією.
Зі збільшенням кількості сонячних систем до мережі підключається більше інверторів, ніж будь-коли раніше. Інверторна генерація може виробляти енергію на будь-якій частоті і, оскільки в ній не задіяна турбіна, не має таких інерційних характеристик, як парова генерація. Тому перехід до мережі з більшою кількістю інверторів вимагає створення розумніших інверторів, які можуть реагувати на зміни частоти та інші збої, що виникають під час роботи мережі, і допомагати стабілізувати мережу від цих збоїв.
Мережеві послуги та інвертори
Оператори енергосистеми регулюють попит та пропозицію електроенергії в енергосистемі, надаючи низку мережевих послуг. Послуги енергосистеми - це діяльність, яку оператори енергосистеми здійснюють для підтримання загальносистемного балансу та кращого управління передачею електроенергії.
Коли мережа більше не працює так, як очікувалося, наприклад, коли відхиляється напруга або частота, інтелектуальні інвертори можуть реагувати по-різному. Загалом, стандарт для невеликих інверторів, таких як ті, що підключені до домашньої сонячної системи, полягає в тому, щоб залишатися в мережі або "переживати" перебої при невеликих перепадах напруги або частоти, і вони автоматично від'єднуються від мережі і вимикаються, якщо перебої тривають тривалий час або перевищують норму. Частотна характеристика особливо важлива, оскільки падіння частоти пов'язане з неочікуваною автономною генерацією. У відповідь на зміни частоти інвертори налаштовуються на зміну вихідної потужності для відновлення стандартної частоти. Ресурси на основі інверторів можуть також реагувати на сигнали оператора і змінювати свою вихідну потужність при коливаннях попиту та пропозиції в енергосистемі - це послуга енергосистеми, яка називається автоматичним регулюванням генерації. Щоб надавати мережеві послуги, інвертор повинен мати джерело енергії, яким він може керувати. Це може бути генерація, наприклад, сонячна панель, яка генерує енергію в даний момент, або зберігання, наприклад, система акумуляторів, яка може бути використана для забезпечення раніше збереженої енергії.
Ще одна послуга мережі, яку можуть надавати деякі сучасні інвертори, - це формування мережі. Інвертори, що формують мережу, можуть запускати мережу при виникненні несправності в мережі, що називається "чорним стартом". Традиційні "мережеві" інвертори потребують зовнішнього сигналу від мережі для визначення моменту перемикання, щоб виробляти синусоїдальну хвилю, яку можна подавати в мережу. У цих системах енергія з мережі забезпечує сигнал, який інвертор намагається узгодити. Більш досконалі мережеві інвертори можуть генерувати сигнал самостійно. Наприклад, невелика мережа сонячних панелей може призначити один з інверторів для роботи в режимі формування мережі, а решта інверторів будуть слідувати його прикладу, як партнери в танці, формуючи стабільну мережу без турбінної генерації.
Реактивна потужність - одна з найважливіших послуг мережі, яку можуть надавати інвертори. В електричній мережі напруга (сила, яка штовхає електричні заряди) постійно змінюється туди-сюди, так само як і струм (рух електричних зарядів). Коли напруга і струм синхронізовані, електрична енергія максимізується. Однак іноді між двома режимами зміни напруги і струму може бути затримка, наприклад, під час роботи двигуна. Якщо вони не синхронізовані, частина потужності, що протікає через ланцюг, не може бути поглинута підключеним обладнанням, що призводить до втрат ефективності. Для виробництва тієї ж самої кількості "реальної" потужності (потужності, яку може поглинути навантаження) потрібна більша загальна потужність. Щоб протидіяти цьому, комунальні служби забезпечують реактивну потужність, щоб повернути напругу і струм у відповідність, що полегшує споживання електроенергії. Ця реактивна потужність сама по собі не використовується, а скоріше дозволяє іншій потужності стати корисною. Сучасні інвертори можуть як генерувати, так і поглинати реактивну потужність, щоб допомогти мережі збалансувати цей важливий ресурс. Крім того, оскільки реактивну потужність важко передавати на великі відстані, особливо корисними джерелами реактивної потужності є розподілені енергетичні ресурси, такі як сонячні батареї на дахах будинків.
