Şəbəkəyə qoşulmuş inverterlərin işləmə printsipləri

I. Şəbəkəyə qoşulmuş inversorların işləmə prinsipləri

Şəbəkəyə qoşulmuş inversorlar, dairəvi cürrenti (DC) sinusoidal cürrentinə (AC) çevirmək üçün istifadə olunan cihazlardır və geniş şəkildə günəş fotovoltaik (PV) enerji nəzarət sistemlərində tətbiq olunurlar. İşləmə prinsipləri bir neçə aspekti örtir:

Enerjiyi çevirme prosesi:Güneş işığında PV paneli dairəvi cürrent yaratır. Kiçik və orta ölçülü şəbəkəyə qoşulmuş inversorlar üçün, adətən iki mərhələli struktur istifadə olunur, burada PV panelindən gələn dairəvi cürrent əvvəlcə DC/DC convertorda ilk çevrilməyə tabe olur, sonra isə DC/AC convertorda sinusoidal cürrent yaradılır. Böyük inversorlar adətən bir mərhələli struktur istifadə edirlər ki, bu da direkt çevrilməni təmin edir. İşləmə zamanı, inversor, dairəvi voltaj, cürrent və şəbəkə sinusoidal voltaj və cürrentini aşkarlayaraq, üç fazalı inversor modulunu idarə edir. Rəqəmsal idarəetmə sistemi PWM (Puls Genişliyinin Modulyasiyası) sürəc sinyalları yaratır, bu da inversordan şəbəkə ilə frekans və fazası uyğunlaşdırılmış sinusoidal cürrent çıxmasını təmin edir. Məsələn, PV panelindən gələn dairəvi cürrent şəbəkəyə qoşulmuş inversora daxil olduqda, əvvəlcə rektifikator keçir (əgər iki mərhələli struktur rektifikasiya funksiyasına malikdirsə), mövcud sinusoidal cürrenti dairəvi cürrentə çevirmək, sonra isə inversor hissəsinin elektron komponentləri vasitəsilə dairəvi cürrenti sinusoidal cürrentə çevirmək, son olaraq ev və ya sanayi yükünə təmin edilmək və ya şəbəkəyə qoşulmaq üçün.

Əsas Komponentlər və Onların Funksiyaları:

• Düzünleyici (Rectifier): Bəzi strukturlarda, AC-ni DC-ə çevirmək üçün məsul olur, buna görə də növbəti inverter hissəsinə giren qarışıq dəyişən DC olmalıdır.

• Inverter: Bu əsas komponentdir, elektron elementləri (məsələn, gücü olan səmirjan cihazları) istifadə edərək DC-ni AC-ə çevirir.

• Kontroller: Bütün dəyişmə prosesini idarə edir, girişi və çıxışı olan voltajları və amperajları izləyir və bu parametrlərə əsasən PWM sürüş sinyallarını tənzimləyir ki, çıxış AC tələblərə uyğun standartlara cavab verib.

• Çıxış Terminali: Döndürülmüş AC enerjiyi şəbəkəyə və ya yükə göndərir.

II. Şəbəkəyə qoşulmuş inverterlər və şəbəkə arasındakı münasibət

Güç Nəql və Müraciət:Şəbəkəyə qoşulmuş inverterin əsas funksiyası DC-ni AC-ə çevirmək və şəbəkəyə qoşulmaq, gücün nəqlinə imkan verdir. Bu, PV sistemi tərəfindən yaradılan elektrik enerjisini şəbəkəyə qoymaqla, digər istifadəçilərin enerji tələblərini qarşılamaya imkan verir. Bu prosesdə, şəbəkə böyük enerji saxlama və paylanma mərkəzi kimi xidmət edir və şəbəkəyə qoşulmuş inverter dağıtılmış PV enerjinin bu mərkəzlə əlaqəsini təmin edir. Məsələn, dağıtılmış PV layihələrində, bir çox PV sistemləri ilə donanmış həyat evləri, artıq enerjini şəbəkəyə sataraq, şəbəkədən almalı və ona təqdim etməli iki tərəflü enerji axını təmin edirlər.

Şəbəkənin baxış bucağından, daha çox şəbəkəyə qoşulmuş inverterlər inteqrasiya edildikcə, şəbəkə enerjisinin mənbələri daha müxtəlif olur. Amma, bu da şəbəkənin stabiilliyi və enerjinin keyfiyyətinə yeni tələblər qoyur.

İdarəetmə və adaptsiya:İndiki zamanda, şəbəkəyə qoşulmuş inverterlər əsasən iki əsas idarəetmə rejimində işləyirlər: dəhliz idarəetməsi və qələbə idarəetməsi. Dəhliz idarəetmə rejimində, inverter çıxış dəhlizi idarə etməyə çalışır və şəbəkə qələbəsinin və digər parametrlərin dəyişikliklərinə adaptsiya etməlidir. Məsələn, zəif şəbəkələrdə (yüksek impedans, zəif qəlib, yüksək impuls dəhlizlərinə zəif mühüm), inverter zəif şəbəkələrdə rezonans olaraq qarşılıqlı problemlərə səbəb olan yüksək impedanslı şəbəkələrə qalın adaptivliyə malik olmalıdır. Fərqli istehsalçıların inverterləri, şəbəkə dəyişikliklərinə adaptsiya etmək üçün müxtəlif alqoritmlər və idarəetmə mekanizmlərindən istifadə edirlər, məsələn, zəif şəbəkələrdə rezonans problemlərinə həll tapmaq üçün ağıllı aktiv dämpinq söndürmə alqoritmləri, təkrarlanan idarəetmə, dinamik PI parametrlər, xüsusi harmonik süpürgə və ölü zaman kompensasiyası stratejiyaları.

Qələbə idarəetmə rejimində, inverter qələbə idarəetməsinə nəzarət edir və şəbəkəyə qoşulmuş inverterin xarici xüsusiyyətləri, qələbə və tezliyə dəstək verə bilən idarəedilən qələbə mənbəsi kimi davrandığına ehtiyac vardır. Bu, xüsusilə, yenidən istifadə olunan enerjinin yüksək penetrasiyası ilə şəbəkəyə qoşulma üçün uyğundur, yəni inverter, bir qədər dərəcədə, şəbəkənin qələbəsini və tezliyini nəzarət etmək və stabiil işləməni saxlamaq üçün məcburudur.

III. Şəbəkəyə qoşulmuş inverterlər şəbəkəsiz işləyə bilərlərmi?

Normal şəraitdə, işləmə icazə verilmez:İlgili standartlar və təhlükəsizlik növləri əsasında, şəbəkəyə qoşulmuş inverterlər adətən anti-adalar cihazları ilə təchiz edilir. Şəbəkə voltajı sıfır olduğunda, inverter işini dayandırır. Bu, inverterin elektrik çəkmə zamanı də işlətməsinin təhlükəsi olaraq həyata keçirilir. Məsələn, fotovoltaik sistemin elektrik çəkmə zamanı inverter vasitəsilə şəbəkəyə enerji təmin etməsi, elektrik şoku və digər təhlükə hadisələrinə səbəb ola bilər. Bu səbəbdən, milli standartlar şəbəkəyə qoşulmuş fotovoltaik inverterlərin adaların aşkar edilməsini və idarə edilməsini tələb edir və şəbəkə mövcud deyilsə, onların işləməsinin dayandırılması məcburiyyətdir.

Xüsusi Modifikasiyalarda İşləm:Təorik olaraq, proqram təminatı və ya aparat tərəfindən dəyişikliklər edilmədən, şəbəkədən kənar inverter "şəbəkəni" simulyasiya etmək üçün istifadə edilə bilər, bu da PV inverterin şəbəkənin normal olduğunu düşünməsini və bu "şəbəkəyə" enerji təmin etməsinə imkan verir. Lakin, bu üsul risklərə malikdir və normal təhlükəsizlik və qaydalara uyğun deyil. Əlavə olaraq, şəbəkədən kənar inverterin, məsələn, bəzi hibrid şəbəkədən kənar və şəbəkədən kənar invertorlar, şəbəkəniz varsa, şəbəkədən kənar rejimə keçmək üçün modifikasiya edilmişdirsə, bu artıq saf şəbəkədən kənar inverterin funksiyası deyil, xüsusi dizayn və modifikasiyanın nəticəsidir.

IV. Şəbəkədən Kənar Inverterin İşləməsi Üçün Əsas Şərtlər

Texniki Şərtlər:

• Dəqiqliyin Sıxışdırılması: Şəbəkə dəqiqliği əksər hallarda 50Hz və ya 60Hz olur. İnverter tərəfindən verilən AC dəqiqliyi bu ilə səlis edilməlidir. Bu adətən Fazalı Qapanmış Çevrələr (PLL) kimi texnologiyalar vasitəsiylə həyata keçirilir ki, inverterin AC dəqiqliyi şəbəkə dəqiqliyi ilə uyğunlaşsın, əks halda normal işləməyə imkan yoxdur.

• Faza Sıxışdırılması: Dəqiqliyin sıxışdırılmasının yanı sıra, inverterin AC çıxışı şəbəkə voltajı ilə faza sıxışdırılmalıdır. Faza sıxışdırılması münasib idarəetmə texnologiyaları vasitəsiylə həyata keçirilir. Yalnız faza sıxışdırılması ilə inverterin enerjisi şəbəkəyə səlis şəkildə inteqrasiya oluna bilər, elektrik gücündəki dalgalanmalar və güc keyfiyyətinin azalması kimi mənfi effektləri qarşısını almaq olar.

• Voltaj Uyğunlaşdırılması: İnverterin çıxış voltazı qoşulma nöqtəsindəki şəbəkə voltajına uyğun olmalıdır. İnvəterler adətən müxtəlif voltaj səviyyələrinə uyğunlaşdırılmak üçün dizayn olunur, lakin təhlükəsiz limitlər daxilində işləməsinə diqqət edilməlidir. Voltaj uyğunlaşmazsa, normal elektrik gücü çatdırılması önəni və hətta inverter və şəbəkə cihazlarının zədələnməsinə səbəb olaraq, mənfi nəticələr ortaya gələ bilər.

• • Armonik Məhdudlaşdırma: DSh-dan ASh-a çevrilməsi zamanı, inversor armoniklər yarada bilər, bu da şəbəkəni təsirləyə bilər, məsələn, nəqlənən qüvvətin keyfiyyətini pozulyaşdırır və digər elektrik cihazlarının normal işləməsinə təsir edə bilər. Bu səbəbdən, inversorlar belə armonik məhdudlaşdırma standartlarına uyğun olmalıdır ki, enerjinin keyfiyyəti təmin edilsin. Məsələn, inversorun çıxış dəmiri DC komponenti ehtiva etməməlidir və inversorun çıxış dəmirindəki yüksək səviyyəli armoniklər minimuma endirilməlidir ki, şəbəkə zədələnməsinə qarşı mübarizə aparılsın.

  • Reaktiv Gücün İdarə Edilməsi: Inversor reaktiv gücü idarə edə bilər ki, şəbəkə voltajının stabilliyinə dəstək olsun. Yenilənən enerji payı yüksək olan şəbəkələrdə, reaktiv gücün idarə edilməsi xüsusi vacibdir. Reaktiv gücü idarə edərək, şəbəkənin voltaj səviyyəsi tənzimlənə bilər, bu da şəbəkənin stabilliyini və enerjinin keyfiyyətini artırır.

  • Adası Effektinin Qorunması: Şəbəkə çökdükdə, inversor tez-tez şəbəkədən ayırılmalıdır ki, onun ayırdığını şəbəkəyə enerji təmin etməsinin qarşısını ala bilsin, bu da texniki xidmətçiləri qoruyur. Bu, şəbəkəyə bağlı inversorların əsas təhlükəsizlik funksiyalarından biridir.

  Təhlükəsizlik Şərtləri:

  • Elektrik Təhlükəsizliyi: Inversor və onun quraşdırılması ilgili elektrik təhlükəsizliyi standartlarına uyğun olmalıdır, məsələn, dielektrik, aşırı yükləmə koruması və qısa dövr koruması. Məsələn, inversorun elektrik izolyasiya xüsusiyyəti yaxşı olmalıdır ki, sızıntı önlənsin; aşırı yükləmə və ya qısa dövr halında inversor təchizatın zədələnməsinə və potensial yangına səbəb olan himayə mekanizmlarını aktiv edə bilər.

  • Koruma Derecesi: Inversor toz və nem kimi çevresel faktörlərə qarşı müəyyən bir koruma derecesine malik olmalıdır. Açıq hava inversorları adətən daha yüksək koruma derecesini tələb edir, məsələn, IP65. Koruma derecesi, inversorun fərqli çevresel şərtlərdə normal işləyə biləcəyini və xidmət müddətini uzadacağını təmin edir.

  Qaydalar və Standartlar:

  • Milli və sənaye standartları: Şəbəkəyə birləşdirilmiş inverterlər milli və sənaye ilə bağlı standartlara uyğun olmalıdır, məsələn, Çin GB/T 37408 - 2019 standartı, fotosintez grid şəbəkəsinə birləşdirilən inverterlərin texniki tələblərini müəyyənləşdirir. Bu standartlar performans, təhlükəsizlik və enerji keyfiyyəti kimi bir çox aspektləri örtür, inverterlərin şəbəkədə işləyərkən qanunvericiliyə uyğun olduğundan əmin olmaq üçün.

  • İcazələr və təsdiqləmələr: Şəbəkəyə birləşdirilmiş inverterlərin quraşdırılması və işlənməsi elektrik departamentindən icazələr və təsdiqləmələr tələb edə bilər, onların şəbəkəyə olumsuz təsir etməməsini təmin etmək üçün. Elektrik departamenti inverterin quraşdırılma yeri, kapasiteti və texniki parametrlərini nəzərə alacaq və yalnız təsdiqləndikdən sonra inverter şəbəkəyə birləşdirilə bilər.

  İqtisadi amillər:

  • Investisiya qaytarılması (ROI): Tələbkarlar və təşkilatlar şəbəkəyə birləşdirilmiş inverterlər nəzərə alarkən ROI-ni qiymətləndirəcəklər, bu da ilk investisiya maliyyətini, işləmə və sərgüzəşt xərclərini və elektrik satışı ilə əldə edilə biləcək potensial siyasət dəstəyi və ya gəliri daxil olmaqla. Əgər ROI müsbət deyilse, bu şəbəkəyə birləşdirilmiş inverterlər üçün həvəsiyyəti təsirləyə bilər. Məsələn, əgər ilk investisiya maliyyəti yüksəkdir və elektrikin satış qiyməti aşağıdır, yetəri qədər dəstək siyasətləri yoxdursa, investorlar çəkilişə cəlb oluna bilərlər.

  • Dəstək Siyasətləri: Fərqli bölgələrdə fərqli dəstək siyasətləri ola bilər ki, bu şəbəkəyə birləşdirilmiş inverter layihələrinin iqtisadi praktikasını təsirləyə bilər. Bəzi bölgələr yenidən istifadə edilə bilən enerjinin inkişafına təşviq etmək üçün inverter alışını və elektrikin şəbəkəyə verilməsini dəstəkləyən dəstək siyasətlər təqdim edir, bu da şəbəkəyə birləşdirilmiş inverter layihələrinin iqtisadi faydalarını artırır.

  Sistem Uyğunluğu:

  • Şəbəkə Uyğunluğu: Inversor mevcut şəbəkə sistemi ilə uyğun olmalıdır, buna şəbəkənin strukturu, ölçüsü və işləmə xüsusiyyətləri daxildir. Fərqli şəbəkə strukturları (məsələn, TT, IT və TN elektrik sistemləri) və ölçüləri (məsələn, aşağı və yüksək qıvamlı şəbəkələr) inversorlar üçün fərqli tələblərə malikdir və inversor bu fərqlilərlə uyğunlaşa bilər ki, istiqrarlı şəbəkə bağlantısı təmin edilsin.

  • Təchizat Uyğunluğu: Inversor qoşulmuş enerji nəqil təchizatına (məsələn, güneş paneli, yel turbinası) uyğun olmalıdır ki, effektiv enerji çevirimi təmin edilsin. Məsələn, güneş panelinin çıxış gücü və qıvamlığı inversorun giriş tələblərinə uyğun olmalıdır ki, bütün nəqil sistemin effektivliyi və performansı təmin edilsin.

  Mühit Faktorları:

  • Mühitə uyğunlaşma: Inverter quraşdırma yeri mühit şəraitinə (məsələn, temperatur və rütubət) uyğun olmalıdır ki, uzun müddət istikrarlı işləyə bilsin. Məsələn, yüksək temperaturda inverterin sərəklənmə performansı yaxşı olmalıdır ki, artıq istilikdən zədə olmasın; yüksək rütubətdə inverter nəmə qarşı təbii xassələrə malik olmalıdır ki, daxili elektrik şəbəkəsinin short circuitinə səbəb olmasın.

  • Mühitə təsir: Inverterin dizaynı və işləri onun mühitə təsiri (məsələn, səs və elektromaqnit təsir) nəzərə alınmalıdır. Inverterin işləyərkən yaradılan səsi minimize etmək lazımdır ki, səs çirklənməsi ola bilməsindən qorunulsa, və elektromaqnit təsiri nəzarət altında tutulmalıdır ki, başqa elektron cihazlarla əlaqəni aradan qaldırmaz.

  İşləmə və İxracat:

  • İstifadəçi İnterfeysi: Inverterin sistem statusunu izləmək və lazımi ayarlamaları etmək üçün intuityv istifadəçi interfeysi təmin etməlidir. Məsələn, istifadəçilər interfeys vasitəsilə inverterin işləmə parametrlərini (məsələn, giriş/çıxış qüvvəti, cürək, gücü) və xəta alarm məlumatlarını görebilər və əsas ayarlamaları edə bilər (məsələn, güc limitləri, iş rejimi seçimi).

  • Təmir Tələbləri: Inverterin təmiri, təmirin asanlığını, təmir maliyyətini və təmir dövrünü nəzərə almalıdır. Asan təmir olan inverter, təmir maliyyətini və çətinlik səviyyəsini azalda bilər, o cümlədən, münasib təmir dövrü uzun müddətli sabit işləməni təmin edə bilər. Məsələn, inverterin daxili strukturu, təmir personelinin yoxlaması üçün asan olmalıdır və onun komponentlərinin ömrü və əvəz maliyyəti münasib olmalıdır.

  V. Şəbəkənin Şəbəkəyə Birləşdirilmiş Inverter İşləməsindəki Rolu

  Əməliyyat üçün Referans Təmin Etme:Şəbəkənin bəzəyi, tezliyi və digər parametrləri şəbəkəyə qoşulmuş inverterlərin işləməsi üçün referans standart təmin edir. Inverter şəbəkənin bəzəyi və tezliyinə əsasən öz çıxışını uyğunlaşdırmalıdır ki, bu parametrlərə uyğundur. Məsələn, inverter PLL kimi texnologiyaları istifadə edərək, özündən çıxan AC növünün tezliyini və fazasını şəbəkə ilə sinxronlaşdırır və bəzəyi ilə uyğunlaşdırır, bu da enerjinin şəbəkəyə səthilə inteqrasiyasını təmin edir. Şəbəkənin bu referansları təmin etmədikdə, inverter öz çıxışını dəqiq ayarlaya bilməyəcək və normal şəbəkə qoşulu olmayacaq.

  Güç Transmiyanın və Dağıtımının İmtiyazına Verilməsi:Şəbəkə, şəbəkəyə qoşulmuş inverterlərdən gələn gücün transmiyanı və dağıtımını təmin edən platformu təqdim edir. Inverter PV sistemi tərəfindən yaradılan AC gücünü şəbəkəyə göndərdikdən sonra, şəbəkə bu gücü lazımi olan yerlərə çatdırır, geniş yayılmasını təmin edir. Bu, PV gücünün daha geniş enerji sistemində inteqrasiyasını təmin edir və daha çox istifadəçilərə elektrik təmin edir. Şəbəkənin ölçüsü və strukturu da inverterin qoşulma üsullarını və fəaliyyət tələblərini təsirləyir. Məsələn, müxtəlif voltaj səviyyəsinə malik şəbəkələrdə (məsələn, aşağı və yüksək voltajlı şəbəkələrdə), inverter uyğun giriş standartlarına və texniki tələblərinə cavab verməlidir ki, güvenli və effektiv güc transmiyanı təmin edilsin.

  İstikrarlı İşləmənin Qarşısını Almaq:Şəbəkədə, bir çox enerji istehsal və istifadə cihazları birləşib, böyük elektrik sistemini yaratır. Bu sistem, müəyyən dərəcədə istikrar və inersiya kəsb edir, bu da şəbəkəyə qoşulmuş invertorların işləməsini stebilize etməyə kömək edir. Məsələn, foton enerjisi sisteminin çıxış quvvası dalğalansa, şəbəkə özünə məxsus regulasiya mekanizmləri (məsələn, başqa istehsal cihazlarının quvvət çıxışını dəyişdirərək) vasitəsiylə bu dalğalananı balanslaşdırır, bununla da invertora olan təsiri azaldır. Əlavə olaraq, şəbəkə qısa sirkuit koruması və digər təhlükəsizlik xüsusiyyətlərini təmin edir. İnvertordan çıxışda qısa sirkuit arızası baş verdiyi zaman, şəbəkənin qoruma cihazları aktivləşir, bu da arızanın genişlməsini önələr və invertor və digər ehtiyatlar korunur.