Invertori povezani na fotonaponsku mrežu su ključne ključne komponente u fotonaponskim sistemima za proizvodnju energije, koji se uglavnom koriste kao namjenski inverterski izvori energije u oblasti solarne fotonaponske proizvodnje. Invertori povezani na mrežu pretvaraju izmjeničnu energiju koju generiraju solarni paneli u izmjeničnu struju koja se može direktno povezati na električnu mrežu putem tehnologije pretvaranja električne energije. Naučimo o principu rada fotonaponskih pretvarača povezanih na mrežu i njihovoj ulozi u fotonaponskim sistemima za proizvodnju energije.
1 Princip rada fotonaponskog pretvarača povezanog na mrežu
Kada je javna elektroenergetska mreža prekinuta, strana mreže je ekvivalentna stanju kratkog spoja, a inverter spojen na mrežu automatski će se zaštititi od preopterećenja. Kada mikroprocesor otkrije preopterećenje, osim što blokira SPWM signal, on će također isključiti prekidač spojen na mrežu. U ovom trenutku, ako niz solarnih ćelija ima izlaznu energiju, pretvarač će raditi u odvojenom radnom stanju. Kada se radi samostalno, kontrola je relativno jednostavna, a to je stanje negativne povratne sprege naizmjeničnog napona. Mikroprocesor detektuje izlazni napon pretvarača i upoređuje ga sa referentnim naponom (obično 220V), a zatim kontroliše radni ciklus PWM izlaza kako bi se postigao rad pretvarača i regulacije napona.
Naravno, preduvjet za samostalan rad je da niz solarnih ćelija može obezbijediti dovoljnu snagu u tom trenutku. Ako je opterećenje preveliko ili su uvjeti sunčeve svjetlosti loši, pretvarač ne može proizvesti dovoljnu snagu, a napon terminala niza solarnih ćelija će pasti, što će rezultirati smanjenjem izlaznog AC napona i ulaskom u zaštitno stanje niskog napona. Kada se električna mreža nastavi s napajanjem, automatski će se prebaciti u stanje povratne informacije.
2 Uloga fotonaponskih pretvarača povezanih na mrežu
Invertori ne samo da imaju funkciju konverzije direktne u naizmjeničnu struju, već imaju i funkciju maksimiziranja performansi solarnih ćelija i zaštite sistema od kvarova. Ukratko, postoje funkcije automatskog rada i isključivanja, funkcija kontrole praćenja maksimalne snage, funkcija protiv izolacije (za sisteme povezane na mrežu), funkcija automatskog podešavanja napona (za sisteme povezane na mrežu), funkcija detekcije istosmjerne struje (za sisteme povezane s mrežom) i Funkcija detekcije DC uzemljenja (za sisteme povezane na mrežu).
1. Automatski rad i funkcija isključivanja
Nakon jutarnjeg izlaska sunca, intenzitet sunčevog zračenja se postepeno povećava, a time se povećava i izlaz solarne ćelije. Kada se dostigne izlazna snaga potrebna za rad pretvarača, pretvarač automatski počinje raditi. Nakon ulaska u rad, pretvarač konstantno prati izlaz modula solarnih ćelija. Sve dok je izlazna snaga modula solarnih ćelija veća od izlazne snage potrebne za rad invertera, pretvarač će nastaviti da radi; Do zalaska sunca, pretvarač može raditi čak i po kišnim danima. Kada se izlaz modula solarne ćelije smanji i izlaz pretvarača se približi nuli, pretvarač ulazi u stanje pripravnosti.
2. Kontrolna funkcija praćenja maksimalne snage
Izlaz modula solarnih ćelija varira u zavisnosti od intenziteta sunčevog zračenja i temperature samog modula solarne ćelije (temperatura čipa). Osim toga, zbog karakteristike pada napona sa povećanjem struje u modulima solarnih ćelija, postoji optimalna radna tačka koja može postići maksimalnu snagu. Intenzitet sunčevog zračenja se stalno mijenja, a očito se mijenja i optimalna radna tačka. U poređenju sa ovim promenama, zadržavajući radnu tačku modula solarne ćelije na tački maksimalne snage, sistem uvek dobija maksimalnu izlaznu snagu od modula solarne ćelije, a ova kontrola se zove kontrola praćenja maksimalne snage. Najveća karakteristika invertera koji se koriste u sistemima za proizvodnju solarne energije je uključivanje funkcije praćenja tačke maksimalne snage (MPPT).
3. Detekcija mreže i funkcija povezivanja na mrežu
Prije proizvodnje električne energije priključene na mrežu, pretvarač priključen na mrežu treba da preuzme struju iz mreže, otkrije napon, frekvenciju, slijed faza i druge parametre prijenosa električne energije u mreži, a zatim podesiti parametre vlastite proizvodnje energije kako bi bili u skladu s električni parametri mreže. Nakon toga, proizvodnja električne energije povezana s mrežom može biti završena.
4. Funkcija prolaska kroz nulti (niski) napon
Kada nesreće ili poremećaji u elektroenergetskom sistemu prouzrokuju privremeni pad napona na mrežnoj priključnoj tački fotonaponske elektrane, fotonaponska elektrana može osigurati kontinuirani rad bez isključenja unutar određenog raspona i vremenskog intervala pada napona.
5. Detekcija i kontrola otočnog efekta
Tokom normalne proizvodnje električne energije, fotonaponski sistem za proizvodnju električne energije povezan je sa električnom mrežom i isporučuje aktivnu snagu mreži. Međutim, kada mreža izgubi struju, sistem za proizvodnju električne energije povezan sa fotonaponskom mrežom može nastaviti da radi i radi nezavisno od lokalnih opterećenja, što je fenomen poznat kao efekat ostrva. Kada se u inverterima pojavi ostrvo, to predstavlja veliku opasnost za ličnu sigurnost, rad mreže i sam pretvarač. Stoga standard za mrežno povezivanje pretvarača propisuje da fotonaponski pretvarači priključeni na mrežu moraju imati funkcije detekcije i upravljanja otokom.