Prinċipji Operattivi ta' Inverters Konnessa mal-Grid
I. Prinċipji tal-Funzjoni ta’ Inverter Konnessi mal-Grid
Inverter konnessi mal-grid huma apparati li jikkonvertu kurrenti dritt (DC) f’kurrenti alternattiv (AC) u huma wiesaħ komuni fis-sistemi tat-tħejjija tal-korrent minn fotovoltaiku solari (PV). Il-prinċipji tal-funzjoni jinkludu diversi aspetti:
Proċess ta’ Konverżjoni tal-Energija:F’dawl is-soljar, il-panelli PV jagħmlu kurrent DC. Għal inverter konnessi mal-grid ta’ daqs żgħir u medju, struttura ta’ żewġ stadji hija spiss tużata, fejn l-output DC mill-panelli PV huwa l-ewwel ikkonvertit permezz ta’ konvertitur DC/DC għall-konverżjoni preliminari, u mbagħad permezz ta’ konvertitur DC/AC biex ipproduċi AC. Inverter kbiri tipikament jużaw struttura ta’ stadju wieħed għall-konverżjoni diretti. Mata tixrob, l-inverter ikkontrolla l-modulu tal-inverter ta’ tliet fazi billi jiddettetta l-voltat DC, il-kurrent u l-voltat AC u l-kurrent tal-grid. Il-sistema diġitali tat-kontroll tipproduċi sinjali ta’ tredd tar-reġim PWM (Pulse Width Modulation), sabiħ l-inverter ipproduċi AC li jkun sinkronizzat fil-frekwenza u fil-fażi mal-grid. Pereżempju, meta l-kurrent DC mil-panelli PV idħol fl-inverter konness mal-grid, dan jaqpass l-ewwel minn rettifikatur (jekk l-istruttura ta’ żewġ stadji tinkludi funzjoni ta’ rettifikazzjoni), ikkonverti kwalunkwe AC preżenti f’DC, u mbagħad minn komponenti elettroniċi tas-sezzjoni tal-inverter biex ikkonverti DC f’AC, li fi finalità jispija l-karichi domestiku jew industriali jew jitbagħħad fil-grid.
Komponenti Ġodda u l-Loro Funksjonijiet:
Rektifikatur: Fis-sistemi meħtieġa, hu responsabbli għall-konverżjoni mill-AC sal-DC, biex jasigura li l-input għal l-inverter li jmiss huwa DC.
Inverter: Dan huwa l-komponenti ġodda, li jistenna elementi elektroniki (kif power semiconductor devices) biex ikonverthi l-DC f'AC.
Kontrolljar: Ji kontrollja l-proċess ta' konverżjoni kollu, inkluż it-tmiet tal-voltiġġi u kurrenti ta' input u output, u t-taġġustament tal-senjali ta' drive PWM basat fuq dawn il-parametri biex jisigura li l-AC tal-output jiksemm bil-standardi rikjest.
Terminus tal-Output: Ji għixxi l-AC ikonvertit lil-grid jew load.
II. Relazzjoni Bejn l-Invertitori Konnessi mal-Grid u l-Grid
Trasferiment tal-Energija u Interazzjoni:Il-funzjoni prinkipali tal-invertitur konness mal-grid huwa tikkonverti DC għal AC u jiġi kkonezz mal-grid, b'dan jippermetti l-trasferiment tal-enerġija. Tista' tforni l-enerġija ġenerata mill-sistema PV fil-grid, biex tkellef l-bisogni tal-enerġija ta' oħrajn utenti. Fl-proċess dan, il-grid jagħti l-karatter ta' storġ tal-enerġija uċi distributiv, u l-invertitur konness mal-grid jgħidil ponti f'tra l-enerġija distributa PV u dawk il-centri. Pereżempju, fid-distribuzzjonijiet tal-PV, ħafna familji bl-sistemi PV jivendu l-enerġija eżtra fil-grid permezz tal-invertitur konness mal-grid, biex jieħdu fl-flus bidirezjonali tal-enerġija—jkunu jirċevu u jfornixxu l-enerġija lil-grid.
Mill-ħal għall-grid, waqt li nivvutu l-inverteri magħluqin mal-grid, is-sorsi ta' potenza tal-grid jiġu aktar diversi. Ilu, dan jipponi wkoll domandi ġodda fuq l-istabbiltà tal-grid u l-qualità tal-potenza.
Kontroll u Adattament:Fl-ahwa, l-inverteri magħluqin mal-grid jopproċeddu flimkien fis-sistema ta' kontroll b'żewġ modi bāsika: il-kontroll tat-talb u l-kontroll tal-volt. Fl-mod ta' kontroll tat-talb, l-inverter mira li jikkontrolla t-talb tal-output u għandu jadaptaw għal bidliet fil-volt tal-grid u parametri oħra. Pereżempju, f'gridi doli (impedanza wusqa, struttura doli, resistenza xieraq għal kurrenti tal-surġ), l-inverter għandu jkun qabiel ta' adattabilità għal gridi ta' impedanza wusqa biex iviti risonanza li tista' tigħaddi l-għoljans tas-silġ. Manifatturieri differenti ta' inverteri jżu nuww algortmi u mekanismi ta' kontroll diversi biex jagħmlu front għal bidliet fit-talb, bħal algortmi ta' dampenatura attiva żgħira għal risonanza f'gridi doli, u strategiji kif repetitiv control, parametri PI dinamiki, supressjoni ta' armoni speċifik, u kompenzazzjoni ta' dead-time.
Fl-mod ta' kontroll tal-volt, l-inverter mira li jikkontrolla l-volt, bil-każ li l-karatteristiċi esterni tal-inverter magħluq mal-grid jiġu kif kontrollet volt source, kapabili ta' jipprovdi soppurt għal volt u frekwenzija. Dan huwa partikulari opportunu għal gridi ta' enerġija rinnovabbli b'penetrassjon mhux ħafif, li ifisser li l-inverter jista' jiregola l-volt u l-frekwenzija tal-grid biex jimmantenji l-operazzjoni stabili.
III. Jistgħu l-Inverters Grid-Connected joperaw mingħajr il-Grid?
Fis-Sitwazzjonijiet Normali, l-Operazzjoni Mhux Permess:Skont it-standards relevanti u r-regoli tal-aħwa, solitament l-inverters grid-connected huma mħemmeġa' b'dispożitivi kontra l-island. Meta l-volttagġ tal-grid huwa żero, l-inverter se jistoppija mill-operar. Dan għalhekk li jekk l-inverter tkompli joperar waqt l-interrupzjoni tal-kurrent, dawk jista' jippreżentaw periklu ta' aħwa għall-personal tat-tixxer. Pereżempju, jekk is-sistema fotovoltaika tkompli tafforza l-grid permezz tal-inverter waqt l-interrupzjoni tal-kurrent, din tista' tiġi ħafsa u jikkawża inċidenti ta' aħwa. Għalhekk, is-standards nazzjonali jistabillixxi li l-inverters grid-connected għandhom ikunu meħtieġa funzjonali ta' detizzjoni u kontrol ta' island, u għandhom jistoppijaw mill-operar meta l-grid mhux disponibbli.
Operazzjoni ta' Modiċi Speċjali:Teoretikament, mingħajr modifiċar il-software jew il-hardware, tista' jiġi użat inverter off-grid biex "simula" l-grid, li jgħin l-inverter PV jiffaċċja bħal iktar normali, u f'dan it-taqsam jista' jfornixxi ennergija lil din il-"grid". Il-metodu dan iftahilha riskju u ma jikkonforma skont is-silġiet u r-regolamenti normali. F'dan il-kontest, jekk l-inverter grid-tied jiġi modifikat biex jagħmel possibli l-operazzjoni off-grid, kif jissoġġu fi xi inverters ibdaġħat mixta, huwa jista' jiftaċ fil-modu off-grid meta l-grid tkun fuq. Dan, imma, ma jkunx funzjoni ta' inverter grid-tied qasir, iżda mhux riżultat ta' disinn u modifiċi speċjali.
IV. Kondizzjonijiet Essenzjali għall-Operazzjoni tal-Inverter Grid-Tied
Kundizzjonijiet Tekniċi:
Sinhronizzazzjoni tal-Frekwenza: Il-frekwenza tal-grid solitament huwa 50Hz jew 60Hz f'dawn il-rigjunijiet. Il-frekwenza AC prodotta mill-inverter għandha tkun sinchronizzata mal-għal dawn. Dan solitament jgħamlu permezz ta' teknoloġiji bħal Phase-Locked Loops (PLLs) biex is-siġura li l-frekwenza AC tal-inverter tmatcha ma' l-frekwenza tal-grid, kwarna, mhux tista' topera normalment.
Sinhronizzazzjoni tal-Fażi: Fl-aħħar minn sinhronizzazzjoni tal-frekwenza, l-output AC tal-inverter għandha tkun sinchronizzata fl-fażi mal-voltàġġ tal-grid. Sinhronizzazzjoni tal-fażi tiġi raggiunta permezz ta' teknoloġiji ta' kontrol relatati. Biss meta hija sinchronizzata fil-fażi, l-enerġija tal-output tal-inverter tista' tintegra fil-grid b'mod sodisfiċenti, mingħajr ma tkażi effetti negativi bħal fluktuazzjonijiet tal-potenza u diminuzzjoni fil-kwalità tal-potenza.
Miftuħ tal-Voltàġġ: Il-voltàġġ tal-output tal-inverter għandha tmassna l-voltàġġ tal-grid f'punt tal-konnessjoni. Anki in-nverters solitament jiġu disegnati biex jagħmlu adattazzjoni għal livelli differenti tal-voltàġġ, huwa għandu is-siġuri li jooperi f'limits seguri. Jekk il-voltàġġ ma jmissx, dawk jistgħu ippreveni l-trasferiment normali tal-potenza u jistgħu wkoll iżżidu danni tal-inverter jew tal-eqwuipment tal-grid.
Limiti Armonici: Fidwa mill-konverżjoni ta' DC għal AC, l'inverter jista' jagħmel armoniki li jistgħu timtaġġaħ il-grid, bħal per eżempju billi jiċċaġġaħ l-distorsjoni tal-volttagġ u jiċċaġġaħ l-operazzjoni normali tal-elettrikar jew l-impianti elettrika oħra. Għalhekk, l-inverter għandhom jissodisfaw ċertu standardi ta' limiti armoniči biex jassicuraw it-talb ta' kwalità tal-enerġija. Per eżempju, il-kurrent tal-output tal-inverter ma għandux jinkludi komponenti DC, u s-silġiet armoniči ta' ordni għoli fil-kurrent tal-output tal-inverter għandhom ikunu minimizzati biex jivvitaw l-inqasament tal-grid.
Kontroll tal-Potenza Reattiva: L-inverter għandu jkun qiegħed jikkontrolla l-output tal-potenza reattiva biex is-sostien l-stabilità tal-volttagġ tal-grid. Fid-grid li għandhom proporzjon mhux xejn ta' enerġija rinnovabbli, il-kontroll tal-potenza reattiva huwa waħda mis-silġiet importanti. Bi t-tkontroll tal-potenza reattiva, t-tas-silġ tal-volttagġ tal-grid tista' tikun regolata, tixxerba l-stabilità tal-grid u l-kwalità tal-enerġija.
Protezzjoni mid-Effett ta' Isola: Meta l-grid hija down, l-inverter għandu jidhru minnha f'silġ tas-silġ biex jivvit il-provvista tal-enerġija lil grid diskoŋnessjonat, bl-għadi jipproteġi l-personal tal-manteniment. Dan huwa waħda mis-silġiet funzjonali essenzjali tal-inverter konness għal-grid.
Kondizzjonijiet ta' Sigurtà:
Sigurtà Elettrika: Il convertitore e l'installazzjoni tagħha għandhom jikkonformaw mal-standards relevanti tas-sigurtà elettrika, inkluż l-iżolazzjoni, il-protezzjoni mill-multa, u l-protezzjoni mill-kortiċit. Pereżempju, l-iżolazzjoni elettrika tal-convertitore għandha tkun tajba biex timprevi laħlas; fl-każ ta' multa jew kortiċit, il-convertitore għandu jaqdi mekanizmi protettivi biex jiġbor l-ixxerr tal-apparatatura u l-incendi possibbli.
Grad tal-Protezzjoni: Il-convertitore huwa bżonn grad ta' protezzjoni ċertu biex jirresisti lil fatturi ambientali kif huma l-għalma u l-ħalijiet. Il-convertiturijiet all-ġdid tipikament bżonn grad ta' protezzjoni aqbar, kif l-IP65. Il-grad tal-protezzjoni jgħin li l-convertitur jistgħa joperagħ normalment fid-differenzi ambjenti u jiżzid ftit tal-ħin ta' servizz.
Regoli u Standards:
Standards Nazzjonali u tal-Industrija: Il-konvertori magħluq għal reġina jgħandhom ikkonformaw mal-standards nazzjonali u tal-industrija, bħal standard ta' Ċina GB/T 37408 - 2019, li jispċifika l-imtaġġar tekniku għal konvertori magħluq għal reġina fotovoltaika. Dawn l-standards ikkoppjaw aspetti differenti, waħda fit-taqsima, is-sigurtà, u l-kwalità tal-enerġija, biex jassicuraw li l-konvertori jikkonformaw mal-regoli meta jagħmlu ftit fil-reġina.
Permessi u Aprovvazzjonijiet: L-instalazzjoni u l-operazzjoni tal-konvertori magħluq għal reġina jistgħu jiżtieġux permessi u aprovvazzjonijiet mill-dipartiment tal-enerġija biex jassicuraw li ma jiffetthmu mhux negativament il-reġina. Id-dipartiment tal-enerġija se jirrevidi l-okka tal-instalazzjoni, il-kapaċità, u l-parametri tekniki tal-konvertor, u tikks, wara l-aprovvazzjoni, il-konvertor jista' jikkonektja mal-reġina.
Fatturi Ekonomiċi:
Ritorn fuq l-Investiment (ROI): L-utenti jew l-kompaniji li qed jikkunsidraw l-inverteri magħqudin mal-grid se jevalwaw l-ROI, inkluż il-kustanji tal-investiment inizjali, l-kustanji operattivi u ta' manutenzija, u s-sussidi politici possibbli jew ir-riċevuti mill-vendi tal-enerġija. Jekk l-ROI mhux favorevoli, dan tista’ jaħseb fuq l-entużjazu għal l-inverteri magħqudin mal-grid. Pereżempju, jekk il-kustanji tal-investiment inizjali huma ħafi, u l-prezz tal-vendi tal-enerġija huwa baż, mingħajr poliċi ta' sussidi suffiċjenti, l-investitur tista’ jiġu dissuaditi.
Politiċi ta' Sussidi: Dak li jagħmel l-ebda regjun differenti, jista’ jkollu politiki ta' sussidi differenti, li jistgħu jaffettuw l-fehles bil-miktub ta' proġetti ta' inverteri magħqudin mal-grid. Xi rejġuni joffru sussidi biex jinħilqu l-enerġija rinnovabbli, inkluż sussidi għal l-aċċiż ta' inverteri u tarif tal-feed-in, li jgħinu jilgħaqu l-benefiċċji ekonomiċi ta' proġetti ta' inverteri magħqudin mal-grid.
Kompatibilità tas-Sistema:
Kokpatibbiltà tal-Grid: L-inverter irid ikun kompatibbli mas-sistema tal-grid eżistenti, inkluż struttura, skala u karatteristiċi operattivi tal-grid. Strutturi differenti tal-grid (eż. sistemi ta’ potenza TT, IT, u TN) u skali (eż. grids ta’ voltagġ baxx u għoli) ikollhom richjeżiti differenti għall-inverters, u l-inverter irid ikun in grado jaqbel dawn id-differenzi biex jikseb konnessjoni stabili mal-grid.
Kokpatibbiltà tal-Ekwipagg: L-inverter irid ikun mdaqs sewwa mal-ekwipagg tal-ġenerazzjoni tal-korrent (eż. pannelli solari, turbini tal-wiela) biex jakkompliżja konverżjoni effiċjenti tal-kurrent. Pereżempju, il-potenza tal-output u l-voltagġ tal-pannelli solari irid ikunu mdaqsina mar-richjeżiti tal-input tal-inverter biex jiżguraw l-effiċjenza u l-prestazzjoni s-sistema kollha tal-ġenerazzjoni.
Fatturi Ambjentali:
Adattabilità all'Ambjent: Il convertitore deve esser in grado di adattarsi alle condizioni ambientali del sito di installazione, come temperatura e umidità, per assicurare un funzionamento stabile a lungo termine. Ad esempio, in ambienti ad alta temperatura, le prestazioni di dissipazione del calore del convertitore devono essere buone per prevenire danni da sovraccarico termico; in ambienti ad alta umidità, il convertitore deve avere proprietà resistenti all'umidità per evitare cortocircuiti interni.
Impattu sull'Ambjent: La progettazione e l'operatività del convertitore devono considerare il suo impatto sull'ambiente, come rumore e interferenza elettromagnetica. Si dovrebbe fare sforzi per minimizzare il rumore generato durante l'operazione del convertitore per evitare l'inquinamento acustico, e l'interferenza elettromagnetica dovrebbe essere controllata per prevenire l'interferenza con altri dispositivi elettronici.
Operazzjoni u Manutenzjoni:
Interfaċ tal-Utent: Il-inverter għandu jipprovdi interfaċ intuitiv għal monitoraġġ l-istatus tas-sistema u għall-konfigurazzjoni ta' settiġġ ċessarji. Pereżempju, l-utenti jistgħu jagħmlu view tal-parametri operattivi tal-inverter (pereżempju, voltàġġ tal-input/output, kurrent, potenza) u informazzjoni dwar l-allarmi ta' erġien, u jagħmlu settiġġ bażiċi (pereżempju, limiti tal-potenza, selezzjoni tal-mod ta' operazzjoni).
Requisiti ta' Manutenzjoni: Il-manutenzjoni tal-inverter għandha tikkonsidra l-eżibilità tal-manutenzjoni, il-kostijiet tal-manutenzjoni, u s-cikli tal-manutenzjoni. Inverter li huwa eżi biex jiġi manutenut jista' jirriżilta' f'kostijiet tal-manutenzjoni inqas u diffikultà, waqt li ciklu tal-manutenzjoni ragjonevoli jista' jassigura l-operazzjoni stabili fl-aħħar. Pereżempju, is-struttura interna tal-inverter għandha tkun disegnata biex tifacilita l-esamina mill-personnel tal-manutenzjoni, u l-għada u l-kostijiet tal-substituzzjoni tal-komponenti għandhom ikunu ragjonevoli.
V. Il-Rolu tal-Grid fil-Operazzjoni tal-Inverter Grid-Connected
Proviżjoni ta' Referenza għall-Għażla: Il-voltàġġ, il-frekwenza u parametri oħra tal-grid jipprovdu referenza standard għal l-operazzjoni tal-inverteri magħluqin mal-grid. L-inverter irrid jaċċerta l-output tiegħu baxx il-voltàġġ u l-frekwenza tal-grid biex jiġi skont il-parametri dawn. Pereżempju, l-inverter jagħmel użu min-teknoloġiji kif PLL biex isynchronizza l-frekwenza u t-phase tal-output AC tiegħu mal-grid u jiġi skont il-voltàġġ, bil-għan li jensure l-integrazzjoni mhux ħlief tal-enerġija fil-grid. Senza r-referenzi li tilforni l-grid, l-inverter ma jistax jaċċerta l-output tiegħu b'mod akkurat, u l-magħluq normali mal-grid ma jkunx possibli.
Permess ta' Trasport u Distribuzzjoni tal-Enerġija: Il-grid jipprovdi platforma għal trasport u distribuzzjoni tal-enerġija mil-inverteri magħluqin mal-grid. Wara ll-inverter jikteb l-enerġija AC ġenerata mill-sistema PV fl-grid, il-grid jista' jintuba dawk l-enerġija fejn huwa meħtieġ, bl-għan li jirriżulta fid-distribuzzjoni ġenerali. Dan jpermetti l-enerġija PV li tiġi miftuħa fis-sistema elettrika wkoll, bl-għan li tafforġa l-enerġija għal aktar utenti. L-iskala u struttura tal-grid jinfettu wkoll metodi ta' konnezzjoni u rekwiriżiti operattivi tal-inverter. Pereżempju, fi grids ta' livelli differenti ta' voltàġġ (eżempjalment, grids ta' voltàġġ bażi u volts alti), l-inverter għandu jikkonforma mal-standardijiet u rekwiriżiti tekniki korrispondenti biex jensure l-intuba sagra u effiċienti tal-enerġija.
Assigurazzjoni ta' Operazzjoni Stabbili:Fil-grid, hemm ħafna dispożitivi ta' ġenerazzjoni u konsum tal-enerġija elettrika li huma interkonektati, formaw sistema kbir ta' enerġija. Din is-sistema għandha stabbilità u inerċija ta' certu livell, li jgħinu stabilizzaw l-operazzjoni ta' l-inverteri magħluqa mal-grid. Pereżempju, meta t-talba ta' potenza minn sistema fotovoltaika tivvartja, il-grid jistgħu jbilanċaw dawn l-ivvarjanzi permezz ta' mekanismi regolativi tagħhom (pereżempju, b'adjustament tas-silġ ta' potenza minn dispożitivi oħra ta' ġenerazzjoni), bl-aġġustament din irridukta l-impat fuq l-inverter. A parte dik dan, il-grid jfornixxi protezzjoni ta' short-circuit u karatteristiċi ta' sigurtà oħra. Jekk jiġi verifikat erġa' ta' short-circuit fil-output tal-inverter, id-dispożitivi ta' protezzjoni tal-grid se jagħmlu biex ijkollhom l-erġa' ma tiżdiedx, proteggendo l-inverter u l-equipament oħra.
