Funkciigebro principoj de rete-konektitaj inverteroj
I. Funkcioperado de rete-konektitaj inverteroj
Rete-konektitaj inverteroj estas aparatoj kiuj konvertas rekta kurenton (DC) al alternanta kurento (AC) kaj estas vaste uzataj en fotovoltaikaj (PV) energigeneradaj sistemoj. La funkcioperado enkalkulas plurajn aspektojn:
Proceso de energikonverto:Sub sunlumo, PV-paneletoj generas rekta kurenton (DC). Por malgrandaj kaj mezgrandaj rete-konektitaj inverteroj, ofte uzatas du-etapa strukturo, kie la DC-eligo de la PV-paneletoj unue konvertiĝas tra DC/DC-konvertilo por antaŭa konverto, kaj poste tra DC/AC-konvertilo por produkti AC. Grandaj inverteroj kutime uzas unu-etapan strukturon por rekta konverto. Dum operacio, la invertero kontrolos la tri-fazan inverter-modulon per detektado de DC-voltago, kurento, kaj reteca AC-voltago kaj kurento. La cifereca kontrolsistema generas PWM (Puls-Breto Modulaĵo) ŝtirsignalojn, farante ke la invertero produktu AC, kiu estas sinkronigita kun frekvenco kaj fazo de la reto. Ekzemple, kiam la DC el la PV-paneletoj eniras la rete-konektitan inverteron, ĝi unue pasas tra rektifikilo (se la du-etapa strukturo inkluzivas rektifikfunkcion), konvertante ekzistantan AC al DC, kaj poste tra la elektronikaj komponantoj de la inverter-sekcio por konverti DC al AC, kiu finfine provizas hejmaĵajn aŭ industriaĵajn ŝarĝojn aŭ enkondukas en la reton.
Ĉefaj Komponentoj kaj Iliaj Funkcioj:
Rektifikilo: En kelkaj strukturoj, ĝi estas respondeca pri la konverto de CA al CD, certigante ke la enigo al la sekvanta invertera parto estas CD.
Invertero: Ĉi tio estas la kernkomponento, uzanta elektronikajn elementojn (kiel ekzemple potencsemaĵajn semikonduktorelementojn) por konverti CD al CA.
Kontrolilo: Ĝi regas la tutan konvertonproceson, inkluzive de la monitorado de enigaj kaj eligaj voltagoj kaj elektraj fluoj, kaj ĝustigas la PWM-stimulsignalojn bazitajn sur tiuj parametroj por certigi ke la eliga AC konformas al la postulataj normoj.
Eliga Terminalo: Ĝi eligas la konvertitan AC al la reto aŭ lastaĵo.
II. Rilato Inter Retkonektitaj Inversigiloj kaj la Reeto
Potencsendado kaj Interago:La ĉefa funkcio de retkonektita inversigilo estas konverti DC al AC kaj konektiĝi al la reto, ebligante potencsendadon. Ĝi povas enkonduki la elektron produtitan de la fotovoltaika sistemo en la reton, kontentigante la potencajn bezonojn de aliaj uzantoj. En tiu procezo, la reto agas kiel granda energikonservila kaj distribua centro, kaj la retkonektita inversigilo servas kiel la ponto konektanta disdistribuitan fotovoltaikan potencon al tiu centro. Ekzemple, en disdistribuitaj fotovoltaikaj projektoj, multaj domoj kun fotovoltaikaj sistemoj vendas superfluan potencon al la reto per retkonektitaj inversigiloj, atingante duflukan potencfluon—ricevante kaj provizante potencon al la reto.
Elperspektivo de la reto, kiam pli da rete-konektitaj inversiloj estas integritaj, la fontoj de reta energio iĝas pli diversaj. Tamen, ĉi tio ankaŭ metas novajn postulojn al la stabileco de la reto kaj la kvalito de la energio.
Kontrolo kaj adapto:Ĉe nuntempo, rete-konektitaj inversiloj plejofte operacias en du bazaj kontrolaj modoj: kurenta kontrolado kaj voltaneta kontrolado. En kurenta kontrolada modo, la inversilo celas kontroli la eligan kurenton kaj devas adaptiĝi al ŝanĝoj de la reta volto kaj aliaj parametroj. Ekzemple, en malfortaj retoj (alta impedanco, malforta strukturo, malalta rezisto kontraŭ sursumaj kurentoj), la inversilo devas havi fortan adaptivon al alta-impedanca reto por eviti resonadfenomenojn, kiuj povus konduki al pligrandigo de defektoj. Diversaj fabrikantoj de inversiloj uzas varias algoritmojn kaj kontrolmechanismojn por adaptiĝi al ŝanĝoj de la reto, kiel inteligentaj aktiva amortigaj supresaj algoritmoj por trakti problemojn de resonado en malfortaj retoj, kaj strategioj kiel ripetkontrolo, dinamikaj PI-parametroj, specifaj harmoniaj supreso, kaj mortempo kompensado.
En voltaneta kontrolada modo, la inversilo celas voltanetan kontrolon, farante la eksterajn karakterizojn de la rete-konektita inversilo konduti kiel regula voltaneta fonto, kapabla provizi subtenon por volto kaj frekvenco. Ĉi tio estas aparte taŭga por alta penetraĵo de renovindaj energiofontoj en la reton, signifante ke la inversilo povas, je certa grado, reguli la reton volton kaj frekvencon por daŭrigi stabilan operacion.
III. Ĉu rete kunligitaj inversori povas funkciadi sen la reto?
Sub normalaj cirkonstancoj, operacio ne estas permesata:Laŭ la rilataj normoj kaj sekurecaj reguloj, rete kunligitaj inversorioj kutime havas anti-insulajn aparatojn. Kiam la retvoltajo estas nul, la inversoro haltos sian laboron. Tio estas pro tio, ke se la inversoro daŭrigus sian operacion dum forhalto de elektroenergion, ĝi povus prezenti sekurecan danĝeron al personaro faranta mantenan laboron. Ekzemple, se la FV-sistemo daŭrigus provizadon de energio al la reto tra la inversoro dum forhalto de elektroenergion, ĝi facile povus kaŭzi elektrajn ŝokojn kaj aliajn sekurecincidentojn. Pro tio, naciaj normoj stipulas, ke FV-retekonektitaj inversorioj devas havi insula-detectan kaj kontrolan funkciojn, kaj ili devas halti sian operacion kiam la reto ne estas disponebla.
Operacio sub specialaj modifoj:Teorie, sen ŝanĝi la programaron aŭ aparaton, ĝrida inversigaĵo povus esti uzata por "simuli" gridon, kio faras ke la fotovoltaika inversigaĵo kredas, ke la grido estas normala, do permesante al ĝi subteni tiun "gridon". Tamen, ĉi tiu metodo havas riskojn kaj ne konformas kun kutimaj sekurecaj kaj regulaĵaj postuloj. Aldone, se la gird-konektita inversigaĵo estas modifita por ebligi operacion sen grido, ekzemple en kelkaj hibridaj gird-konektitaj kaj sen-girdaj inversigaĵoj, ĝi povas ŝalti al sen-grida režimo kiam la grido malvalidiĝas. Tio tamen ne plu estas funkcio de pura gird-konektita inversigaĵo sed rezulto de speciala dizajno kaj modifo.
IV. Esencaj kondiĉoj por operacio de gird-konektita inversigaĵo
Tecnikaj kondiĉoj:
Frekvenca sinkronigo: La reto-frekvenco estas ĝenerale 50Hz aŭ 60Hz en plej multaj regionoj. La alterna frekvenco eldonita de la inversigilo devas esti sinkronigita kun ĉi tiu. Tio kutime atingiĝas per teknologioj kiel fazo-kunligitaj cikloj (PLLs) por certigi, ke la inversigila alterna frekvenco kongruas kun la reto-frekvenco, alie ĝi ne povas operaci normala.
Faza sinkronigo: Krom frekvenca sinkronigo, la inversigila alterna eldonado ankaŭ devas esti sinkronigita je fazo kun la reto-voltago. Faza sinkronigo atingiĝas per rilataj regitaj teknologioj. Nur kun faza sinkronigo la inversigila eldonada energio povas glate integrigiĝi en la reton sen kaŭzi malbonajn efektojn kiel potencfluktuojn kaj malkreskon de potenc-kvalito.
Voltago kongruiĝo: La inversigila eldonada voltago devas kongrui kun la reto-voltago je la konektopunkto. Kvankam inversigiloj kutime estas disegnitaj por adaptiĝi al diversaj voltag-niveloj, ĝi devas certigi operacion en sekura limo. Se la voltago ne kongruas, ĝi povus preveni normalan potenc-transdonon kaj eĉ damaĝi la inversigilon aŭ retequipaĵon.
Harmoniaj limigoj: Dum la konverto de CD al CA, la inversilo povas generi harmoniojn, kiuj povas influenci la reton, kiel kaŭzado de tensiodeformacio kaj influenco sur la normalan operacion de aliaj elektraj aparatoj. Tial, inversiloj devas kontentigi certajn normojn pri harmoniaj limigoj por sekuri la kvaliton de la energio. Ekzemple, la eliga kurento de la inversilo ne devus enhavi DC-komponenton, kaj la alta-orda harmonio en la eliga kurento de la inversilo devas esti minimumigita por eviti kontamini la reton.
Kontrolo de reaktiva potenco: La inversilo devas kapabli kontroli la eligon de reaktiva potenco por subteni la stabilecon de la reta tensio. En retoj kun alta proporcio de regenerenda energio, la kontrolo de reaktiva potenco estas aparte grava. Per la kontrolo de reaktiva potenco, oni povas reguli la nivelo de la reta tensio, plibonorigante la stabilecon de la reto kaj la kvaliton de la energio.
Protektado kontraŭ insulara efekto: Kiam la reto mal funkcias, la inversilo devas rapide diskonectiĝi de la reto por eviti ke ĝi provizas energion al la malkonektita reto, tiel protektante la servistaron. Tio estas unu el la esencaj sekurecfunkcioj de rete konektitaj inversiloj.
Sekurec kondiĉoj:
Elektra Sekureco: La invertero kaj ĝia instalado devas konformiĝi al la rilataj elektraj sekurecaj normoj, inkluzive de izolado, protektado kontraŭ superrigardo kaj protektado kontraŭ mallongigo. Ekzemple, la elektra izolaperfekto de la invertero devas esti bona por eviti fluon; en okazo de superrigardo aŭ mallongigo, la invertero devus aktivigi protektajn mekanismojn por preveni damaĝon de ekipaĵo kaj potencialajn incendiojn.
Protektado Nivelo: La invertero bezonas certan protektadon nivelon por rezisti al ekologiaj faktoroj, kiel polvo kaj humido. Eksrajtaj inverteroj tipe postulas pli altan protektadon nivelon, kiel IP65. La protektado nivelo certigas, ke la invertero povas normaloperaciĝi sub diversaj ekologiaj kondiĉoj kaj etendiĝas ĝian servoperiodon.
Reguloj kaj Normoj:
Naciaj kaj branĉaj normoj: Rezultantaj inverteroj devas konformi al naciaj kaj branĉaj normoj, kiel ekzemple la ĉina normo GB/T 37408 - 2019, kiu specifas teknikajn postulojn por fotovoltaikaj retekonectitaj inverteroj. Ĉi tiuj normoj inkluzivas diversajn aspektojn, inkluzive performon, sekurecon kaj energiokvaliton, certigante ke inverteroj konformas al regulacioj dum operacio en la reto.
Permesiloj kaj aproboj: La instalado kaj funkcio de rezultantaj inverteroj povas postuli permisilojn kaj aprobojn de la energidepartamento por certigi ke ili ne malbonigas la reton. La energidepartamento revizios la lokon, kapablon kaj teknikajn parametrojn de la invertero, kaj nur post aprobo povas la invertero esti konektita al la reto.
Ekonomiaj faktoroj:
Returno de Investo (ROI): Uzantoj aŭ kompanioj konsiderantaj rilatajn inversigilojn valoros la ROI, inkluzive de la komenca investa kostoj, operacaj kaj matenajn kostoj, kaj potencialajn subvencpolitojn aŭ revenon el vendado de elektrarĝenco. Se la ROI ne estas favora, ĝi povas afekti la entuziasmon por rilataj inversigiloj. Ekzemple, se la komenca investa kostoj estas altaj kaj la vendoprezo de elektrarĝenco estas malalta sen sufiĉaj subvencpolitoj, investantoj povas esti disdetenitaj.
Subvencpolitoj: Diferentaj regionoj povas havi malsamajn subvencpolitojn, kiuj povas afekti la ekonomian eblecon de projektoj pri rilataj inversigiloj. Iuj regionoj ofertas subvencojn por stimuli la evoluon de renovindaj energioj, inkluzive de subvencoj por aĉetado de inversigiloj kaj tariĝo de alportado, kiuj helpas plibonigi la ekonomiajn beneficiojn de projektoj pri rilataj inversigiloj.
Sistemo Kompatibileco:
Kongruo kun la reto: La inversilo devas kongrui kun la ekzistanta retsistemaĵo, inkluzive de la strukturo, amplekso kaj operaciaj karakterizoj de la reto. Diferentaj retstrukturoj (ekz., TT, IT kaj TN energiisistemoj) kaj ampleksoj (ekz., malaltvoltagecaj kaj altvoltagecaj retoj) havas malsamajn postulojn por inversiloj, kaj la inversilo devas povabili adapciĝi al tiuj diferencoj por atingi stabilan retan konekton.
Kongruo kun aparataro: La inversilo devas bone kongrui kun la konektitaj elektroenergiigaj aparatoj (ekz., fotovoltaikaj paneloj, ventturbinetoj) por atingi efikan energikonverton. Ekzemple, la eldonita potenco kaj voltajo de fotovoltaikaj paneloj devas kongrui kun la eniga postuloj de la inversilo por sekuri la efikecon kaj funkciadon de la tuta generada sistemo.
Ambientaj faktoroj:
Adapto al medio: La inversigilo devas kapabli adaptiĝi al la kondiĉoj de la instala lokaro, kiel temperaturo kaj humido, por certigi longtempan stabilan operacion. Ekzemple, en alta-temperatura ĉirkaŭaĵo, la disvastiga kapablo de la inversigilo devas esti bona por eviti damaĝon pro supermalsaneco; en alta-humida ĉirkaŭaĵo, la inversigilo devas havi humidrezistancon por eviti internajn cirkvitajn mallongigojn.
Envirokonsideraĵoj: La konstruo kaj funkcio de la inversigilo devas konsideri sian efikon sur la medio, kiel bruado kaj elektromagnetan interferon. Oni devas strebi por minimumigi la bruon generitan dum la operacio de la inversigilo por eviti bruopolinadon, kaj la elektromagnetan interferon devas esti kontrolata por eviti interferon kun aliaj elektronikaj aparatoj.
Operacio kaj manteno:
Uzanta interfaso: La invertero devas provizi intuician uzantinterfacon por monitorado de la stato de la sistemo kaj farado de necesa agordo. Ekzemple, uzantoj povas vidi operaciajn parametrojn de la invertero (ekz., eniga/eligva voltajo, kuranta fortodo, potenco) kaj informojn pri defekto-alarmo tra la interfaso, kaj faradi bazan agordon (ekz., limigo de potenco, elektado de operaciomodo).
Postuloj pri matenado: La matenado de la invertero devas konsideri facilecon de matenado, kostojn de matenado, kaj ciklojn de matenado. Invertero, kiun estas facila mateni, povas redukti kostojn kaj malfacilecon de matenado, dum racia ciklo de matenado povas sekuri longtempan stabilan operacion. Ekzemple, interna strukturo de la invertero devas esti disegnita por faciligi inspektadon de matenpersonaro, kaj la vivdaŭro kaj anstataŭigokostoj de ĝiaj komponantoj devas esti racionaj.
V. La rolo de la reto en la operacio de la rete-konektita invertero
Fornado Referencon por Operacio:La voltago frekvenco kaj aliaj parametroj de la reto donas referencan normon por la operacio de retkonektitaj inverteroj. La invertero devas regi sian eldonon bazitan sur la voltago kaj frekvenco de la reto por kongruigi tiujn parametrojn. Ekzemple, la invertero uzas teknologiojn kiel PLL por sinkronigi la frekvencon kaj fazon de sia eldona AC kun la reto kaj kongruigi la voltagon, certigante glatan integriĝon de potenco en la reton. Sen la reto provizanta tiujn referencojn, la invertero ne povus akurate regi sian eldonon, kaj normala konekto al la reto ne estus ebla.
Ebligado de Potenco Transmisiono kaj Distribuado:La reto provizas platformon por la transmisiono kaj distribuado de potenco el retkonektitaj inverteroj. Poste ke la invertero almetis la AC-potencon generitan de la PV-sistemo en la reton, la reto povas transmeti tiun potencon al la lokoj kie ĝi estas bezonata, atingante vaste distribuitan disvastigon. Tio permesas al PV-potenco integriĝi en la pli vasta potencsistema, provizante elektron al pli multaj uzantoj. La amplekso kaj strukturo de la reto ankaŭ influas la konektadmanierojn kaj operaciarekvirojn de la invertero. Ekzemple, en malsamaj volt-nivela retoj (ekz., malalt-voltaj kaj alt-voltaj retoj), la invertero devas kontentigi la korrespondantajn aldonojnstandardojn kaj teknikajn postulojn por certigi sekuran kaj efikan potenco-transmision.
Garantio de Stabila Funkciado:En la reto, multaj elektroprovizadaj kaj konsumadaj aparatoj estas interligitaj, formante grandan energisistemon. Tiu sistemo havas certan gradon da stabileco kaj inercio, kio helpas stabiligi la funkciadon de la rete kunigitaj inversiloj. Ekzemple, kiam la eldonita potenco de fotovoltaika sistemo fluktuas, la reto povas balanci tiujn fluktuojn per siaj propraj regulaj mekanismoj (ekz., reganta la potenceldon de aliaj generadaj aparatoj), do reduktante la efekton sur la inversilon. Aldone, la reto provizas protekton kontraŭ mallongcirkvitado kaj aliajn sekurecajn funkciojn. Se okazas mallongcirkvito en la eldonilo de la inversilo, la protektaj aparatoj de la reto agos por preveni la disvastiĝon de la defekto, protektante la inversilon kaj alian equipaĵon.
