Тармыхқа қосылған инверторлардың жұмыс əсили
I. Жарықтың түйіндеген инверторлардың жұмыс əсасы
Жарықтың түйіндеген инверторлар – бұл түз сызықты (DC) электр энергиясын ауыстырып, толық сызықты (AC) электр энергиясына айналдыратын құрылғылар. Олар кеңінен күн энергиясының фотогальваникалық (PV) системаларында қолданылады. Жұмыс əсасы төмендегі аспекттерге байланысты:
Энергия айналымы процесі:Күн нурында PV панелдері DC электр энергиясын жасайды. Кішкентай және орташа өлшемдегі жарықтың түйіндеген инверторлар үшін екі этаптық құрылым көбінесе қолданылады, мұнда PV панелдерінен шыққан DC электр энергиясы алдымен DC/DC конвертер арқылы алғашқы айналымға өтеді, содан кейін DC/AC конвертер арқылы AC электр энергиясына айналады. Үлкен инверторлар көбінесе бір этаптық құрылымды түпнұсқа айналым үшін қолданады. Жұмыс істеу кезінде инвертор DC напряжение, ток және жарықтың AC напряжение мен токтарын анықтай отырып, үш фазалы инвертор модулін басқарады. Дигиталды басқару система PWM (Pulse Width Modulation) драйвер сигналдарын жасайды, инвертордың жарықтың тактпен және фазамен синхрондалған AC электр энергиясын жасауына ықпал етеді. Мысалы, PV панелдерінен шыққан DC электр энергиясы жарықтың түйіндеген инверторға кірісіп, алдымен ректификатор арқылы (екі этаптық құрылым ректификация функциясын қамтиды деп есептелсе) бар болған AC электр энергиясы DC электр энергиясына айналып, содан инвертор бөлігінің электрондық компоненттері арқылы DC электр энергиясы AC электр энергиясына айналып, соңында үй немесе өнеркәсіптік жүктеге беріледі немесе жарыққа енгізіледі.
Негізгі компоненттер және олардың функциялары:
Ректификатор: Белгілі бір құрылымдарда, AC-ті DC-ке айналдыратын, келесі инвертор бөлігіне DC енгізілуін қамтамасыз етуге жауапты.
Инвертор: Бұл негізгі компонент, электронды элементтерді (мысалы, күштік полупроводник элементтері) пайдаланып DC-ті AC-ке айналдыратын.
Контроллер: Бұл барлық айналу процесін басқарады, кіріс және шығыс напрямдандары мен ағымдарын мониторинг етеді, осы параметрлерге негізделген PWM драйвер сигналдарын реттеуді қамтиды, сондықтан шығыс АС талап етілетін стандарттарға сай болады.
Шығыс терминалы: Ол айналған АС-ты электр жүйесіне немесе жүкке шығарады.
II. Электр жүйесімен қосылған инверторлар мен электр жүйесінің арасындагы өзара байланыс
Энергия өту және өзара әсер:Электр жүйесімен қосылған инвертордың негізгі функциясы DC-ті AC-ге айналдыру және электр жүйесіне қосылу, энергия өткізу. Ол ФВ системасы арқылы өндірілген электрді электр жүйесіне беруге мүмкіндік береді, басқа пайдаланушылардың энергия қажеттерін қанағаттандыру. Бұл процессінде электр жүйесі үлкен энергия сақтау және тарату центрі ретінде қызмет етеді, ал электр жүйесімен қосылған инвертор распределденген ФВ энергиясын осы центрмен байланыстыру мосты ретінде қызмет етеді. Мысалы, распределденген ФВ проекттерінде, ФВ системалары бар көптеген отбасы электр жүйесіне қосылған инвертор арқылы артық энергияны электр жүйесіне сатады, екі таңбалы энергия өткізісін (электр жүйесінен алған және берген) жасайды.
Тіктен түсірілетін инверторлар саны артқанға қатысты, электр желісінің энергия басқармалары көбейеді. Бірақ, бұл жағдайда электр желісінің стабилдігіне және энергия сапасына жаңа талаптар қойылады.
Басқару және ыңғайластыру:Азықта тіктен түсірілетін инверторлардың екі негізгі басқару режимі бар: ағымды басқару және напряжениены басқару. Ағымды басқару режимінде инвертор шығыс ағымды басқаратын болады және электр желісіндегі напряжение мен басқа параметрлердің өзгерістеріне ыңғайлаштырып отыруы керек. Мисалы, жоғары импеданс (жоғары импеданс, жұмсақ каркас, жоғары жылдамдық ағымдарына қарай) бар слабые электр желілерінде, инвертор жоғары импеданс бар электр желілеріне ыңғайлаштыру арқылы резонанс құбылыстарын пайда болуынан сақтануы керек. Эртеңіздей жүйелердің производители инверторлары электр желілеріндегі өзгерістерге ыңғайлаштыру үшін арнайы алгоритмдер мен басқару механизмдерін қолданады, мисалы, слабые электр желілеріндегі резонанс құбылыстарын шешу үшін ақылды активті демпфирование алгоритмдары, кездесетін басқару, динамикалық PI параметрлері, айырмашылық гармоникалық басқару және өлтірілген уақыт компенсациясы.
Напряжение басқару режимінде инвертор напряжение басқаратын болады, электр желілерінің сыртқы қасиеттерін басқарылатын напряжение басқаруына ыңғайлаштырылады, напряжение және частота үшін қолдау беруге қабілетті. Бұл әсіресе жоғары прониктеулік жаңартылған энергиялық байланыстар үшін ыңғайлы, яғни, инвертор электр желісінің напряжение және частотасын біреуінше басқара алатын және стабилді қызмет ету үшін қажет.
III. Сілтеме жүйесінен бөлісуге болатын инверторлар сілтеме жүйесіз іске қосылаты ма?
Кез келген жағдайда, іске қосу рұқсат етілмейді:Қатысушы стандарттар мен қауіпсіздік регламенттеріне қарай, сілтеме жүйесінен бөлісуге болатын инверторлардың артықшылық табиғатында анти-остров құрылғыларымен жабдықталғаны. Жүйе напрямдасы нөлге тең болғанда, инвертор жұмыстан тұрады. Бұл себептен, энергия жою кезінде инвертор жалғастырып жұмыс істейтін болса, техникадағы қызметкерлер үшін қауіпсіздік ризиктілігі пайда болады. Мысалы, ФВ (фотоэлектр станция) жүйесі инвертор арқылы энергиясын жүйеге ұсытайтын болса, ол электр шокты және басқа қауіпсіздік инциденттерін пайда етеді. Осылайша, ұлттық стандарттар бойынша, ФВ сілтеме жүйесінен бөлісуге болатын инверторлардың островды табу және басқару функциясы болуы міндетті, және сілтеме жүйесі жоғары болғанда жұмыстан тұруы керек.
Арнайы өзгерістер бойынша іске қосу:Теориялық түрде, бағдарламалық және аппараттық құрылғын өзгерту арқылы, электр тармагына қосылған инверторды «электр тармагын» симуляциялау мүмкін, бұл PV инверторға электр тармагының нормалын қолдануы туралы ақпарат береді, ол сонымен қатар бұл «электр тармагына» энергия қамтамасыз ету мүмкіндігін береді. Бірақ, бұл әдіс рисктерге және нормалдық кез келген қауіпсіздік және регламенттік талаптарға сәйкес болмайды. Осында, егер электр тармагына қосылған инверторды өзгерту арқылы, мисалы, бірнеше гибрид электр тармагына қосылған және электр тармагынан тыс қалу режимдерінде, электр тармагы жоғалған кезде ол электр тармагынан тыс қалу режиміне ауысу мүмкін. Бұл, бірақ, чисто электр тармагына қосылған инвертордың функциясы емес, бұл өзгертулер мен арнайы құрылым нәтижесі.
IV. Электр тармагына қосылған инвертордың қызмет ету үшін қажетті шарттар
Техникалық шарттар:
Тыңдау Синхронизациясы: Жүйе тыңдамасы көбінесе 50Гц немесе 60Гц болады. Инвертордың АС тыңдамасы бұл тыңдамаға синхронизациялануы керек. Бұл арқылы фазалық блокировка (PLL) технологиялары арқылы инвертордың АС тыңдамасы жүйе тыңдамасына сәйкес келеді, егер ол сәйкес келмесе, нормаль жұмыс істеуге болмайды.
Фаза Синхронизациясы: Тыңдау синхронизациясынан тыш, инвертордың АС шығысы жүйе напряжаниясымен фаза бойынша да синхронизациялануы керек. Фаза синхронизациясы байланысты бақылау технологиялары арқылы жүзеге асырылады. Фаза синхронизациясы арқылы инвертордың энергиясы жүйеге жетіспе түрде интегралданып, электр энергиясының өсуі мен құбылыстарымен байланысты негізгі сапасы төмендейді.
Армондық шектеулер: Түздіктен тұтуынан айналмалыға айналу кезінде инвертор армондарды жасауы мүмкін, бұл сетьге тәсіл етеді, мысалы, напряжениетін бұзып, басқа электр техникасының нормалды жұмысына тәсіл ете алады. Сондықтан, инверторлар өзінің сапасын сақтау үшін белгілі бір армондық шектеу стандарттарын қанағаттандыруы керек. Мысалы, инвертордың шығыс ағымында DC компонент болмауы керек, ал инвертордың шығыс ағымындағы жоғары ретті армондар минималдастырылуы керек, сетьді загрязнять емес.
Реактивті қуатты басқару: Инвертор реактивті қуатты басқаруға қабілетті болуы керек, сетьдегі напряжение стабилділігін қамтамасыз ету үшін. Жаңартылатын энергия бөлігі жоғары сеттерде реактивті қуатты басқару әсіресе маңызды. Реактивті қуатты басқару арқылы сеттің напряжение деңгейін регулировать, сеттің стабилділігін және қуатты сапасын жақсартуға болады.
Островдық эффектті қорғау: Сеть бұзылғанда, инвертор оның өзінен тез бөлуі керек, бұзылған сетке қуат беруінен қорғау үшін, ол өзінің қызметкерлерін қорғауы керек. Бұл сетьмен байланысты инверторлардың негізгі қауіпсіздік функцияларының бірі.
Қауіпсіздік шарттары:
Электр жобалау: Инвертор мен оның орналасуы тиісінше электр жобалау стандарттарына сәйкес болуы керек, бұл ішінде диэлектрикалық жасыру, өтінімді қорғау және қысқа шарықты қорғау. Мысалы, инвертордың электр жасыру қасиеттері жақсы болуы керек, өтеулерді тыңдау үшін; өтінім артыту немесе қысқа шарық жағдайында инвертор құпиялық механизмдерін іске қосуы керек, құрылғылардың зиянdarı етуінен және мүмкін болатын отаумен қорғау үшін.
Қорғау деңгейі: Инверторға ауызша қорғау деңгейі керек, аның қырғылау және су сынуы сияқты ауызша факторларға қарсы қорғау үшін. Сыртқы инверторлар адатта жоғары қорғау деңгейін талап етеді, мысалы IP65. Қорғау деңгейі инвертордың әртүрлі ауызша шарттарда нормалды қызмет етуін және оның қызмет күнін ұзақтыра алуын қамтиды.
Ережелер және стандарттар:
Мемлекеттік және салатын стандарттар: Түрлендіргіштердің электр желісіне қосылуы мемлекеттік және салатын стандарттарға сәйкес болуы керек, мысалы, Кытайдың GB/T 37408 - 2019 стандарты, бұл стандарт ФВ түрлендіргіштері үшін техникалық талаптарды анықтайды. Бұл стандарттар бірнеше аспекттерді қамтиды, олардың ішінде жөндегі деңгей, қауіпсіздік және энергия сапасы, бұл түрлендіргіштердің желіде жұмыс істеу кезінде ережелерге сай болуын қамтамасыз етеді.
Рұқсатталу және растау: Түрлендіргіштердің орнатылуы және жұмыс істеуі энергия ведомствінің рұқсаты мен растауы талап етілетін болады, олар желіге теріс таасыл етпейтіндіктен кейін тек қолданылатын. Энергия ведомстві түрлендіргіштердің орнатылу жерін, қабілетін және техникалық параметрлерін қараудан кейін, тек растаумен ғана түрлендіргіштер желіге қосылатын болады.
Экономикалық факторлар:
Табыс табуу (ROI): Жүйеге жарналанатын инверторларды қарап шығушы қолданушылар немесе компаниялар ROI-ді бағалайды, бұл алғашқы инвестициялық заттар, өндірістік және қызмет ету заттары, мүмкін болатын саясаттық субсидиялар немесе электр энергиясын сатудан алынатын табыс т.б. енгізіледі. Егер ROI жақсы болмаса, жүйеге жарналанатын инверторларға қызығушылықты таңдауға әсер ететіні мүмкін. Мысалы, егер алғашқы инвестициялық заттар үлкен, ал электр энергиясының сатыспақтысы төмен және жеткілікті субсидиялық саясат жоқ болса, инвесторлар таңдануы мүмкін.
Субсидиялық саясат: Аралық аймақтарда аралас субсидиялық саясат болуы мүмкін, олар жүйеге жарналанатын инверторлық проекттердің экономикалық ықтималдығына әсер ете алады. Біреуі жаңартылған энергияны дамытуға ықпал ету үшін субсидия береді, бұл инверторларды сатып алу мен электр энергиясын сату бағасын қамтиды, бұл жүйеге жарналанатын инверторлық проекттердің экономикалық пайдалылығын жақсартады.
Жүйелік ұйымдасқаны:
Жүйелік сәйкестік: Инвертор барлық жүйелік құрылғымен, құрылғының құрылымы, өлшемі және қызмет ететін мүшелерімен сәйкес келуі керек. Аралық құрылымдар (мысалы, TT, IT және TN энергиялық жүйелері) және өлшемдер (мысалы, төмен ақпаратты және жоғары ақпаратты жүйелер) инвертор үшін әртүрлі талаптарды қоюды, инвертор бұл айырмашылықтарға ыңғайлау арқылы стабильді жүйелік байланыс жасауға болады.
Құрылғының сәйкестігі: Инвертор қосылатын энергия өндіру құрылғысымен (мысалы, күн энергиясы панелдері, шамал және гидроэлектростанциялар) жақсы түрде сәйкес келуі керек, ол өндірістік энергияның өзгертуін ерекше емес. Мысалы, күн энергиясы панелдерінің шығыс артықшылығы мен напряжение инвертордың кіріс талаптарына сәйкес келуі керек, осылайша барлық өндіру жүйесінің өнімділігі мен қызметтерін қамтамасыз ету үшін.
Мейірімді факторлар:
Көрнектік қабілеттілік: Инвертор орнатылған жердегі ауа райына, мисалы, температура мен тыныс сапасына ыңғайлау керек, оның узак мезетте стабилді әрекет етуіне қолдау көрсету керек. Мысалы, жоғары температуралы ауа райында инвертордың жылуын бөлісу қабілеті жақсы болуы керек, ол қатты жылуынан зиян көрсетпейді; жоғары тыныс сапасында инвертор тұндамаға қарсылық қабілеті болуы керек, ішкі электрондық шаруашылықтары кириптеп кетпеуі үшін.
Ауа райына тәсірі: Инвертордың құрылымы және әрекеті ауа райына тәсірін ескеру керек, мисалы, шуы және электромагниттік ыңғайсыздық. Инвертор әрекетінде пайда болатын шуын азайту үшін жобалау керек, оның ауыз қоршағышын жоюмен қоса, электромагниттік ыңғайсыздықты басқару керек, басқа электрондық приборлармен ыңғайсыздықты алдын алу үшін.
Жұмыс және техникалық кеңес:
Пользовательский интерфейс: Инвертор должен предоставлять интуитивно понятный пользовательский интерфейс для мониторинга состояния системы и выполнения необходимых настроек. Например, пользователи могут просматривать операционные параметры инвертора (например, входное/выходное напряжение, ток, мощность) и информацию о неисправностях через интерфейс, а также выполнять базовые настройки (например, ограничение мощности, выбор режима работы).
Требования к обслуживанию: Обслуживание инвертора должно учитывать легкость обслуживания, затраты на обслуживание и циклы обслуживания. Инвертор, который легко обслуживать, может снизить затраты и сложность обслуживания, а разумный цикл обслуживания может обеспечить долгосрочную стабильную работу. Например, внутренняя структура инвертора должна быть спроектирована таким образом, чтобы облегчить осмотр техническим персоналом, а срок службы и стоимость замены его компонентов должны быть разумными.
V. Роль сети в работе сетевого инвертора
Қызмет ету үшін негіз болу:Жарық желісінің напряжениесы, жиілігі және басқа параметрлері, желіге байланысты инверторлардың қызмет етудің негізгі стандартын береді. Инвертор желінің напряжениесы мен жиілігіне негізделе отырып, оның шығынын бұл параметрлермен сәйкестендіруі керек. Мысалы, инвертор PLL технологиясын пайдаланып, аның шығынынан AC-тың жиілігі мен фазасын желімен сәйкес қоя және напряжение мен фазаға сәйкес қою арқылы, энергияны желіге тез қосуға болады. Егер желі бұл негіздерді бермесе, инвертор аның шығынын дәл сәйкестендіре алмайды, осылайша нормалды желіге байланыс үшін мүмкін болмайды.
Энергияны өткізу және таратуға мүмкіндік беру:Желі, желіге байланысты инверторлардан энергияны өткізу және тарату платформасын ұсынады. Инвертор ФВ системасынан өткен АС энергиясын желіге қосқаннан кейін, желі бұл энергияны қажетті жерлерге өткізе алады, сонымен қатар кеңірікті таратуға болады. Бұл ФВ энергиясын үлкен энергия жүйесіне интеграциялауға және көбірек пайдаланушыларға электр энергиясын ұсынуға мүмкіндік береді. Желінің өлшемі және структурасы да инвертордың қосылу әдістері мен қызмет ету қажеттіліктеріне тәсіл етеді. Мысалы, әртүрлі напряжение деңгейлеріндегі желілерде (мысалы, төмен напряженнің және жоғары напряженнің желілерінде), инвертор сәйкес қосылу стандарттарын және техникалық талаптарын қанағаттандыруы керек, сондықтан қауіпсіз және әсерлі энергия өткізуге болады.
Тұрақты жұмыс жүргізудің жамылуы:Жүйеде көптеген энергия өндіріп, пайдалану құрылғылары біріктірілген, сондықтан еңізші үлкен энергиялық жүйе құрылады. Бұл жүйеде тұрақтылық пен инерция деңгейі болады, бұл өзара қосылатын инверторлардың жұмысын тұрақтылауға көмектеседі. Мысалы, ФВ жүйесінің шығыс энергиясының өсу-кемуінде, электр желісі өзінің регуляциялық механизмі арқылы (мисалы, басқа өндірістік құрылғылардың энергия шығысын өзгерту) бұл өсу-кемулерді теңестіре алады, осылайша инверторға әсерін азайтады. Солтүстік, электр желісі киелік сымыларына қарсы қорғау және басқа қауіпсіздік функцияларын ұсынады. Егер инвертордың шығысында киелік сымылы пайда болса, электр желісінің қорғау құрылғылары әрекет етеді, сымылды жоюмен қатар, инвертор мен басқа құрылғыларды қорғайды.
