Tarmoqga ulangan invertorlar ishlash printsipi
I. Tarmoqga ulangan invertorlar ishlash printsipi
Tarmoqga ulangan invertorlar toki toki (DC) elektrini o'zgaruvchi toki (AC) elektriga aylantiruvchi qurilmalar bo'lib, quyoshli fotovoltaik (PV) energiya ishlab chiqarish tizimlarda keng tarqalgan. Ishlash printsiplari bir nechta aspektlarni o'z ichiga oladi:
Energiya o'zgartirish jarayoni:Quyosh nurlarida PV panelalar toki toki (DC) elektrini yaratadi. Kichik va o'rtacha hajmdagi tarmoqga ulangan invertorlar uchun ikki bosqichli struktura ko'pincha ishlatiladi, bu yerda PV panelalardan kelgan DC chiqishi avval DC/DC konverter orqali oldindan o'zgartiriladi, keyin esa DC/AC konverter orqali AC yaratiladi. Katta invertorlar ko'pincha bir bosqichli strukturaning tomonidan toxtagan o'zgartirishni amalga oshiradi. Ishlash davomida, invertor DC voltajini, tokini va tarmoq AC voltajini va tokini aniqlab, uch fazali invertor modulini boshqaradi. Raqamli boshqaruv tizimi PWM (Puls kengligi modulyatsiyasi) haydlov signallarini yaratadi, invertorning tarmoq bilan chastota va fazada sinxronlangan AC yaratishini ta'minlaydi. Misol uchun, PV panelalardan kelgan DC elektri tarmoqga ulangan invertorga kirganda, u avval rectifier (agar ikki bosqichli strukturada rectifikatsiya funksiyasi mavjud bo'lsa) orqali o'tadi, mavjud bo'lgan AC ni DC ga o'zgartiradi, keyin invertor bo'limining elektron komponentlari orqali DC ni AC ga o'zgartiradi, nihoyatda u turmush uy yoki sanoat yuklariga taqdim etiladi yoki tarmoqga taqsimlanadi.
Asosiy Komponentlar va Ularning Funktsiyalari:
Rectifier (Tasodifiy qurilma): Ba'zi tuzilmalarda, bu komponent sinusoidal tokni doimiy tokga aylantiradi va keyingi inverter qismiga kirishning doimiy tok bo'lishini ta'minlaydi.
Inverter (Inversor): Bu asosiy komponent elektron elementlarni (masalan, kuchli poluprovodnik qurilmalar) ishlatib, doimiy tokni sinusoidal tokga aylantiradi.
Regulator: Bu butun o'zgarish jarayonini boshqaradi, kirmovchi va chiqish voltajlarini va aralashmalarini monitoring qiladi va bu parametrlarga asosan PWM haydlov signalini sozlaydi, shunda chiqish AC talabga javob beradigan standartlarni ta'minlaydi.
Chiqish terminali: U o'zgartirilgan AC ni tarmoqqa yoki yukka chiqaradi.
II. Tarmoqqa ulangan invertorlar va tarmoq o'rtasidagi munosabat
Quvvat uzatishi va muvofiqlik:Tarmoqqa ulangan invertorning asosiy vazifasi DC ni AC ga o'zgartirish va tarmoqqa ulanish, quvvat uzatishni ta'minlashdir. U PV tizimida yaratilgan elektr energiyani tarmoqqa jo'natishi mumkin, boshqa foydalanuvchilar uchun quvvat talabini qanoatlantiradi. Bu jarayonda tarmoq katta energiya saqlash va taqsimot markazi sifatida ishlaydi, tarmoqqa ulangan invertor esa tarqatilgan PV quvvatni bu markazga ulash uchun ko'priq vazifasini bajaradi. Masalan, tarqatilgan PV loyihalarida, bir qator fuqarolar PV tizimlariga ega bo'lib, tarmoqqa ulangan invertorlar orqali yengil qoldiq quvvatni tarmoqqa sotishadi, ikki tomondagi quvvat tebranishini—tarmoqdan olish va tarmoqqa topshirishni ta'minlaydi.
Tarmoq nazoratidan, ko'proq tarmoqqa ulangan invertorlar integratsiyalashsa, tarmoq energiyasining manbalari aniqroq va arxalashadi. Bu esa tarmoqning barqarorligi va energiya sifati bo'yicha yangi talablar qo'yiladi.
Boshqarish va moslash:Hozirgi paytda, tarmoqqa ulangan invertorlar asosan ikki asosiy boshqarish rejimida ishlaydi: oqim boshqarishi va voltaj boshqarishi. Oqim boshqarish rejimida, invertor chiqish oqimini boshqarishga intiladi va tarmoq voltajiga va boshqa parametrlarga moslashish kerak. Masalan, zayif tarmoqlarda (yuqori impedans, zayif struktura, to'siq oqimiga zayif himoya), invertor yuqori impedansli tarmoqlarga kuchli moslashish orqali rezonans jarayonlarini oldini olish uchun zarur bo'ladi. Turli ishlab chiqaruvchilar invertorlari tarmoq o'zgarishlariga moslash uchun turli algoritmlar va boshqarish mekanizmlaridan foydalanadilar, masalan, zayif tarmoqdagi rezonans muammolarni hal qilish uchun aqlli aktiv zinglanishni pasaytirish algoritmlari, takrorlanuvchi boshqarish, dinamik PI parametrlari, maxsus garmonik zinglanishni pasaytirish va mavjud bo'lmagan vaqt kompensatsiyasi.
Voltaj boshqarish rejimida, invertor voltajni boshqarishga intiladi, tarmoqqa ulangan invertorning tashqi xususiyatlari boshqarilgan voltaj manbasi kabi davoladi, shuning uchun voltaj va chastota uchun himoya taqdim etishi mumkin. Bu, yanada keng tarqalgan yangi energiya tarmoqlari uchun maxsus, ya'ni invertor tarmoq voltajini va chastotasini qandaydir tartibda boshqarib, tarmoqning barqaror ishlashini ta'minlashi mumkin.
III. Tarmoqga ulangan invertorlar tarmoqsiz ishlashi mumkinmi?
Oddiy holatlarda, ishlash taqiqlanadi:Shu munosabatda qoidalarga va xavfsizlik talablari asosan, tarmoqqa ulangan invertorlar adolatli qurilmalar bilan to'plashilgan. Agar tarmoqning elektr energiyasi nol bo'lsa, invertor ishini to'xtatadi. Bu sababli, agar invertor energiya yetkazib bormayotgan paytda ishlay davom etadigan bo'lsa, remont qiluvchilarga xavf tug'dirishi mumkin. Misol uchun, fotovoltaik tizim energiya yetkazib bormayotgan paytda invertordan o'tib tarmoqka energiya yetkazish, elektr tasiriga chetish va boshqa xavfli voqelarni kelib chiqarishi mumkin. Shuning uchun, milliy standartlarda, fotovoltaik tarmoqqa ulangan invertorlarning o'znavbatlikni aniqlash va boshqarish funksiyasiga ega bo'lishi, shuningdek, tarmoq mavjud emasligi paytda ishini to'xtatishi talab etiladi.
Maxsus o'zgarishlar ostidagi ish turi:Teorik ravishda, dasturiy va texnik tushunchalarni o'zgartirmasdan, to'g'ridan-to'g'ri tarmoqga ulangan invertor orqali "tarmoq" simulatsiya qilish mumkin, bu esa PV invertorga tarmoq normal ekanligini hisoblatadi va uning ushbu "tarmoqqa" energiya taqdim etishiga imkoniyat beradi. Biroq, bu usul xavfli bo'lib, odatcha xavfsizlik va qonunchilik talablari bilan mos kelmaydi. Qo'shimcha, agar tarmoqqa ulangan invertorga tarmoqsiz rejimni yoqish uchun maxsus o'zgarishlar kiritilsa, masalan, ba'zi g'ibrid tarmoqqa ulangan va tarmoqsiz invertorlarda, tarmoqni yopish holida tarmoqsiz rejimga o'tish mumkin. Bu, ammo saf tarmoqqa ulangan invertorning funksiyasi emas, balki maxsus dizayn va o'zgarish natijasida bo'lgan.
IV. Tarmoqqa ulangan invertorning ishlashining zarur shartlari
Texnik shartlar:
Frekvensa moslashish: Tarmoq frekvensi ko'pincha qirg'oqning eng keng qismida 50Hz yoki 60Hz bo'ladi. Invertordan chiqariladigan AC frekvensi bu bilan moslashishi kerak. Bu, adolat, fazalashlangan zanjirlar (PLL) kabi texnologiyalar orqali amalga oshiriladi, shunda invertordan chiqariladigan AC frekvens tarmoq frekvensiga mos keladi, aks holda, ishlashi mumkin emas.
Faza moslashish: Frekvensa moslashishdan tashqari, invertordan chiqariladigan AC energiya tarmoq voltajiga faza jihatidan ham moslashishi kerak. Faza moslashish moslashuvchi boshqaruv texnologiyalari orqali amalga oshiriladi. Faqat faza moslashish bilan invertordan chiqariladigan energiya tarmoqqa murakkab ravishda integratsiya qilinadi va quvvat fluctuatsiyasi va quvvat sifati pasayishi kabi salbiy ta'sirlar paydo bo'lmaydi.
Voltaj moslashish: Invertordan chiqariladigan voltaj ulanish nuqtasidagi tarmoq voltajiga mos kelishi kerak. Invertorlar adolat, turli voltaj darajalariga moslash uchun dizayn qilinadi, lekin xavfsiz chegaralarda ishlayishi kerak. Agar voltaj mos kelmasa, normal energiya uzatishini oldini olishi, hatta invertor yoki tarmoq qurilmalarini zarar berishi mumkin.
Garmonik chegaralar: Doimiy tokni oʻzgarmas tokga oʻtkazish jarayonida, invertor garmoniklarni yaratishi mumkin, bu tarmogʻni taʼsir qilishi, masalan, boshqaruv shakllantirishini buzishi va boshqa elektr tashkilotlarining normal ishlashini taʼsir qilishi mumkin. Shuning uchun, invertorlar belgilangan garmonik chegaralarga javob berishi kerak, shunday qilib, energiya sifatini ta’minlash. Masalan, invertorning chiqariladigan toki DC komponentga ega boʻlishi kerak emas, invertorning chiqariladigan tokidagi yuqori tartibli garmoniklar minimal qilinishi kerak, tarmogʻni notoʻgʻrilashib qoʻyishdan saqlanish uchun.
Reaktiv quvvatni boshqarish: Invertor reaktiv quvvatni boshqarish qobiliyatiga ega boʻlishi kerak, tarmoq voltajining barqarorligini ta’minlash uchun. Yengil energiya oraliqlari yuqori boʻlgan tarmogʻlarda, reaktiv quvvatni boshqarish ahamiyatli. Reactiv quvvatni boshqarish orqali, tarmoq voltaj darajasini nazorat qilish mumkin, tarmoqning barqarorligini va energiya sifatini oshirish.
Ostriv effekti himoyasi: Agar tarmoq ishlatilmayotgan boʻlsa, invertor tez-tez tarmoqdan ajratilishi kerak, tarmoqga energiya yetkazishini oldini olish uchun, shuningdek, texnik xizmat koʻrsatish jamoasini himoya qilish uchun. Bu tarmoqqa ulangan invertorlar uchun asosiy xavfsizlik funksiyalaridan biridir.
Xavfsizlik shartlari:
Elektr tutilish: Inverter va uning o'rnatilishi shu orqali bog'liq bo'lgan elektr tutilish standartlariga mos kelishi kerak, jumladan izolyatsiya, yuqori yuk himoyasi va qisqa qutb himoyasi. Masalan, inverterning elektr izolyatsiyasi xususiyati yaxshi bo'lishi kerak, shundan so'ng chiqimni oldini olish uchun; yuqori yuk yoki qisqa qutb holatida inverter himoya mekanizmlarini ishga tushirishi kerak, uskunalarni buzilishidan va mumkin bo'lgan olovlardan himoya qilish uchun.
Himoya darajasi: Inverter tozalik va namlik kabi mohiyat faktorlari bilan kurashish uchun aniq darajadagi himoya talab etadi. Tashqi invertorlar adolat ravishda IP65 kabi yuqori himoya darajasiga ega bo'lishi kerak. Himoya darajasi inverterning turli mohiyat sharoitlarda normal ishlashi va ish muddatini uzaytirishini ta'minlaydi.
Qoidalari va standartlar:
Mamlakat va sohada qoidalar: Tarmoqga ulangan inverterlar mamlakat va soha qoidalari bilan mos kelishi kerak, masalan, Xitoyning GB/T 37408 - 2019 standarti, bu standart fotovoltaik tarmoqqa ulangan inverterlar uchun texnik talablar belgilaydi. Bu standartlar, performans, xavfsizlik va energiya sifati kabi bir necha aspektlarni qamrab oladi, inverterlar tarmoqda ishlashda qoidalarga mos kelishini ta'minlaydi.
Ruxsatnomalar va tasdiqlash: Tarmoqga ulangan inverterlarni o'rnatish va ishlatish uchun elektr energetika bo'limidan ruxsatnomalar va tasdiqlash talab qilinishi mumkin, shunda ular tarmoqka salbiy ta'sir ko'rsatmaydi. Elektr energetika bo'limi inverterning o'rnatilish joyi, quvvati va texnik parametrlarini tekshiradi va faqat tasdiqlangan dan keyin inverter tarmoqqa ulanishi mumkin.
Iqtisodiy omillar:
Investitsiyalar orasidagi qaytarim (ROI): Tarmoqga ulangan inverterlarni o'rganayotgan foydalanuvchilar yoki korxonalarning ROI-ni baholashadi, bu jumladan boshlang'ich investitsiya xarajatlari, ishlab chiqarish va servis xarajatlari, shuningdek, elektr energiyasini sotishdan kelib chiqqan potensial siyosiy subсидии или доходы от продажи электроэнергии. Если ROI неблагоприятен, это может повлиять на энтузиазм в отношении сетевых инверторов. Например, если начальные инвестиционные затраты высоки, а цена продажи электроэнергии низкая без достаточных субсидий, инвесторы могут быть отпугнуты.
Subsidya siyosatlari: Turli hududlarda turli subsidya siyosatlari bo'lishi mumkin, bu tarmoqqa ulangan inverter loyihalari uchun iqtisodiy mukammallikka ta'sir etishi mumkin. Ba'zi hududlar yangi ta'minotni rivojlantirishni rag'batlantirish uchun invertorlarni sotib olish uchun va elektr energiyasini sotish narxlari uchun subsidya taklif etadi, bu tarmoqqa ulangan inverter loyihalari uchun iqtisodiy afzalliklarni yaxshilashda yordam beradi.
Tizim kompatibilitati:
Tarmiq bilan moslash: Inverter tarmoq sistemasiga mos bo'lishi kerak, shuningdek, tarmoq tuzilmasi, o'lchami va ish rejasi. Turli tarmoq tuzilmalari (masalan, TT, IT va TN elektr tizimlari) va o'lchamlar (masalan, past boshlang'ich va yuqori boshlang'ich tarmoqlar) invertorlar uchun turli talablar qo'yadi, inverter ushbu farqlarni qondirib, tarmoqga muvaffaqiyatli ulanishni ta'minlashi kerak.
Jismoniy vositalar bilan moslash: Inverter ulangan energiya ishlab chiqarish vositalari (masalan, quyosh paneli, shamol generatori) bilan yaxshi moslashishi kerak, shunda samarali energiya o'zgartirishni ta'minlash mumkin. Misol uchun, quyosh paneli chiqaradigan quvvati va voltajini inverterning kirish talablari bilan moslashtirish orqali jami ishlab chiqarish tizimining samaradorligi va ishlash xususiyatlari ta'minlanadi.
Muhit faktorlari:
Muhitga moslash: Inverter qurilmasi o'rnatilgan joyning muhit sharoitlariga, masalan, harorat va namlikka moslasha olishi kerak, bu orqali uzoq muddatli istiqbolli ishlash ta'minlanadi. Misol uchun, yuqori harorat sharoitlarda, inverter qurilmasining issiqlanishni tortish xususiyati yaxshi bo'lishi kerak, bu orqali issiqlanishdan zarar ko'rsatishini oldini olish mumkin; yuqori namlik sharoitlarda, inverter qurilmasi namlanishdan himoya qilish xususiyatiga ega bo'lishi kerak, bu orqali ichki elektron tarmoqlar orasidagi qisqa chiqishlardan saqlanish mumkin.
Muhitga ta'sir: Inverter qurilmasining dizayni va ish rejimi muhitga ta'sirini, masalan, ovqatlanish va elektromagnit interferentsiyani hisobga olishi kerak. Inverter ish rejimida yaratiladigan ovqatlanishni minimallashtirishga harakat qilish kerak, bu orqali ovqatlanish tosifi oldini olish mumkin, va elektromagnit interferentsiya boshqa elektron qurilmalarga ta'sir qilishini oldini olish uchun kontrollanishi kerak.
Ishlatish va xizmat ko'rsatish:
Foydalanuvchi interfeysi: Inversor qurilmasi tizim holatini kuzatish va zarur sozlamalarni amalga oshirish uchun intuitiv foydalanuvchi interfeysini taqdim etishi kerak. Masalan, foydalanuvchilar interfeys orqali inversorning ish rejimlari (masalan, kirish/chiqish voltaj, tok, quvvat) va xato xabarlarini ko'rish, va asosiy sozlamalarni bajarish (masalan, quvvat cheklovlari, ish rejimi tanlovi) mumkin.
Texnik xizmat talablari: Inversorning texnik xizmati osonlik, xarajatlar va tezkor davrlariga e'tibor berilishi kerak. Oson texnik xizmatni bajaran inversor xarajatlarni va murakkablikni kamaytirishi, shu bilan birga aniq texnik xizmat tezkori muddati uzoq muddatda barqaror ishlashni ta'minlaydi. Masalan, inversorning ichki strukturi texnik xizmat xodimlari tomonidan tekshirishga yordam berishi, uning komponentlarining omillari va almashtirish xarajatlari oson bo'lishi kerak.
V. Tarmoqning tarmoqqa ulangan inversor ish rejimida o'ynayotgan roli
Foydali ishga tushirish uchun murojaat:Tarmoqning elektr kuchi, chastotalari va boshqa parametrlari, tarmoqqa ulangan inverterlarning ishlashiga qaragacha standartni ta'minlaydi. Inverter tarmoqning elektr kuchi va chastotasiga asosan, bu parametrlarga mos keladigan chiqimini o'zgartirishi kerak. Masalan, inverter PLL kabi texnologiyalardan foydalanib, chiqimining AC chastotasini va fazasini tarmoq bilan sinxronlashtiradi va elektr kuchini moslashtiradi, shuning orqali quvvatni tarmoqga samarali ravishda integratsiya qiladi. Tarmoq bunday murojaatlarni ta'minlamasa, inverter chiqimini aniq o'zgartira olmaydi va normal tarmoq ulanishi mumkin emas.
Quvvatni uzatish va tarqatish imkoniyatini berish:Tarmoq, tarmoqqa ulangan inverterlardan yaratilgan quvvatni uzatish va tarqatish uchun platforma hisoblanadi. Inverter PV tizimidan yaratilgan AC quvvatni tarmoqga jo'natgandan so'ng, tarmoq bu quvvatni kerakli joylarga uzatadi va keng tarqatishni amalga oshiradi. Bu, PV quvvatini kengroq energiya tizimiga integratsiya qilish va ko'proq foydalanuvchilarga elektr ta'minlash imkoniyatini beradi. Tarmoqning hajmi va strukturi, inverterning ulanish usullari va ishlash talablari hamda tarmoqning turli darajadagi elektr kuchlari (masalan, past va yuqori darajadagi tarmoqlar) bo'lganda, inverter mos keladigan kirish standartlarini va texnik talablarini bajardi, shunda xavfsiz va samarali quvvat uzatishni ta'minlaydi.
Stabil ishlashni ta'minlash: Tarmoqda bir qator elektr energiyasini ishlab chiqarish va foydalanish qurilmalari o'zaro bog'langan bo'lib, katta elektr tizimini tashkil etadi. Bu tizim aniq darajada stabillik va inertlyaga ega, bu esa tarmoqqa ulangan invertorlar ishini stabil qilishga yordam beradi. Masalan, PV tizimining chiqarilgan quvvati o'zgarishi holatida, tarmoq o'z ichki nazorat mekanizmlari (masalan, boshqa ishlab chiqarish qurilmalarining quvvat chiqarishini o'zgartirish) orqali ushbu o'zgarishlarni tengsizlikka solish imkoniyatiga ega, shuning uchun invertorga ta'siri kamayadi. Qo'shimcha, tarmoq qisqa zanjirlar himoyasi va boshqa xavfsizlik xususiyatlarni taqdim etadi. Agar invertorning chiqishida qisqa zanjir xatosi paydo bo'lsa, tarmoqning himoya qurilmalari faoliyat ko'rsatadi, xato kengayib borishini oldini oladi, invertor va boshqa qurilmalarni himoya qiladi.
