Invertors ir viena no svarīgākajām saules enerģijas sistēmas ierīcēm. Tā ir ierīce, kas pārveido saules paneļu radīto līdzstrāvu (DC) maiņstrāvā (AC), ko izmanto elektrotīklā. Līdzstrāvas gadījumā strāva plūst vienā virzienā ar nemainīgu spriegumu. Maiņstrāvas gadījumā strāva ķēdē plūst abos virzienos, spriegumam mainoties no pozitīva uz negatīvu. Invertors ir tikai viena veida energoelektroniska ierīce, kas regulē strāvas plūsmu.
Pamatā invertors pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā, ļoti ātri pārslēdzot līdzstrāvas ieejas virzienu uz priekšu un atpakaļ. Tādējādi līdzstrāvas ieeja kļūst par maiņstrāvas izeju. filtrus un citas elektroniskās ierīces var izmantot, lai radītu spriegumu, kas mainās tīra, atkārtojoša sinusoidāla viļņa veidā, ko var ievadīt tīklā. Sinusoidālais vilnis ir sprieguma izmaiņu forma vai modelis laika gaitā, un tas ir jaudas modelis, ko elektrotīkls var izmantot, nebojājot elektroierīces, kas paredzētas darbam ar noteiktu frekvenci un spriegumu.
Pirmie invertori tika radīti 19. gadsimtā, un tie bija mehāniski. rotējošu motoru varēja izmantot, lai nepārtraukti mainītu līdzstrāvas barošanas avota tiešo vai atpakaļgaitas pieslēgumu. Mūsdienās elektriskos pārveidotājus izgatavo ar tranzistoriem, kas ir cietvielu ierīces bez kustīgām daļām. Tranzistori ir izgatavoti no pusvadītāju materiāliem, piemēram, silīcija vai gallija arsenīda. Tie kontrolē elektrības plūsmu, pamatojoties uz ārējiem elektriskiem signāliem.
Ja jums irmājas saules sistēma, jūsu invertoram, iespējams, ir vairākas funkcijas. Papildus saules enerģijas pārveidošanai maiņstrāvas strāvā tas var uzraudzīt sistēmu un nodrošināt portālu saziņai ar datortīkliem. Saules enerģijas plus akumulatoru uzglabāšanas sistēmas paļaujas uz moderniem invertoriem, kas darbojas bez tīkla atbalsta elektroenerģijas padeves pārtraukumu laikā (ja tie ir paredzēti šādai darbībai).
Virzība uz invertoru režīmā balstītu tīklu
Vēsturiski elektroenerģiju galvenokārt ražo, sadedzinot kurināmo, lai radītu tvaiku, kas pēc tam griež turbīnu ģeneratorus. Šo ģeneratoru kustība rada maiņstrāvas jaudu, jo ierīces griežas, kas nosaka arī frekvenci jeb sinusoidālā viļņa atkārtojumu skaitu. Elektroenerģijas padeves frekvence ir svarīgs rādītājs, kas raksturo elektrotīkla stāvokli. Piemēram, ja slodze ir pārāk liela (pārāk daudz ierīču patērē enerģiju), tad enerģija no tīkla tiek patērēta ātrāk, nekā to var piegādāt. Rezultātā turbīnas palēnināsies un maiņstrāvas strāvas frekvence samazināsies. Tā kā turbīnas ir lieli rotējoši objekti, tās pretojas frekvences izmaiņām, tāpat kā visi objekti pretojas kustības izmaiņām - šo īpašību sauc par inerci.
Tā kā elektrotīklam tiek pievienots arvien vairāk saules enerģijas sistēmu, arī invertoru skaits ir lielāks nekā jebkad agrāk. Invertoru ražošana var ražot enerģiju ar jebkuru frekvenci, un, tā kā nav iesaistīta turbīna, tai nav tādu pašu inerces īpašību kā tvaika ražošanai. Tāpēc pārejai uz tīklu ar lielāku invertoru skaitu ir jāveido gudrāki invertori, kas spēj reaģēt uz frekvences izmaiņām un citiem traucējumiem, kas rodas tīkla darbības laikā, un palīdzēt stabilizēt tīklu no šiem traucējumiem.
Tīkla pakalpojumi un invertori
Tīklu operatori pārvalda elektroenerģijas piedāvājumu un pieprasījumu energosistēmā, sniedzot virkni tīkla pakalpojumu. Tīkla pakalpojumi ir darbības, ko tīkla operatori veic, lai uzturētu sistēmas līdzsvaru un labāk pārvaldītu elektroenerģijas pārvadi.
Ja elektrotīkls vairs nedarbojas, kā paredzēts, piemēram, ja spriegums vai frekvence atšķiras, viedie invertori var reaģēt dažādos veidos. Vispārīgi runājot, maziem invertoriem, piemēram, tādiem, kas pieslēgti mājas saules enerģijas sistēmai, ir standarts palikt ieslēgtiem vai "pārvarēt" pārtraukumus, ja ir nelieli sprieguma vai frekvences traucējumi, un tie automātiski atvienojas no tīkla un izslēdzas, ja pārtraukums ilgst ilgu laiku vai ir lielāks nekā parasti. Frekvences reakcija ir īpaši svarīga, jo frekvences kritumi ir saistīti ar negaidītu atslēgšanos no tīkla. Reaģējot uz frekvences izmaiņām, invertori ir konfigurēti tā, lai mainītu savu izejas jaudu, atjaunojot standarta frekvenci. Invertoru resursi var arī reaģēt uz operatora signāliem, lai mainītu savu jaudu, kad mainās piedāvājums un pieprasījums energosistēmā, un šo tīkla pakalpojumu sauc par automātisko ražošanas kontroli. Lai nodrošinātu tīkla pakalpojumus, invertoram ir nepieciešams jaudas avots, ko tas var kontrolēt. Tas var būt ražošanas avots, piemēram, saules paneļi, kas pašlaik ražo elektroenerģiju, vai uzglabāšanas avots, piemēram, akumulatoru sistēma, ko var izmantot, lai nodrošinātu iepriekš uzkrāto elektroenerģiju.
Vēl viens tīkla pakalpojums, ko var sniegt daži modernie invertori, ir tīkla formēšana. Tīkla formēšanas invertori var iedarbināt tīklu, ja rodas tīkla bojājums, un šo procesu sauc par "melno startu". Tradicionālajiem "tīklam sekojošajiem" invertoriem ir nepieciešams ārējs signāls no tīkla, lai noteiktu, kad jāpārslēdzas, lai radītu sinusoidālu viļņu, ko var ievadīt tīklā. Šajās sistēmās jauda no elektrotīkla nodrošina signālu, kuram invertors cenšas pieskaņoties. Uzlabotie tīkla pārveidotāji var paši ģenerēt šo signālu. Piemēram, neliels saules paneļu tīkls var noteikt, ka viens no tā invertoriem darbojas tīkla veidošanas režīmā, un pārējie invertori tam seko kā dejojoši partneri, veidojot stabilu tīklu bez turbīnu ģenerācijas.
Reaktīvā jauda ir viens no svarīgākajiem tīkla pakalpojumiem, ko var nodrošināt invertori. Elektrotīklā spriegums (spēks, kas virza elektriskos lādiņus), tāpat kā strāva (elektrisko lādiņu kustība), vienmēr mainās uz priekšu un atpakaļ. Ja spriegums un strāva ir sinhronizēti, elektriskā enerģija tiek maksimāli palielināta. Tomēr dažkārt starp abiem sprieguma un strāvas maiņas režīmiem var būt aizkave, piemēram, kad darbojas motors. Ja tie nav sinhronizēti, daļu strāvas, kas plūst pa ķēdi, pieslēgtā iekārta nevar absorbēt, tādējādi rodas efektivitātes zudumi. Lai saražotu tādu pašu "reālās" jaudas daudzumu (jauda, ko slodze var absorbēt), ir nepieciešama lielāka kopējā jauda. Lai to novērstu, komunālo pakalpojumu sniedzēji nodrošina reaktīvo jaudu, lai atjaunotu sprieguma un strāvas sinhronizāciju, tādējādi atvieglojot elektroenerģijas patēriņu. Šī reaktīvā jauda pati par sevi netiek izmantota, bet drīzāk dod iespēju izmantot citu jaudu. Mūsdienu invertori var gan nodrošināt, gan absorbēt reaktīvo jaudu, lai palīdzētu tīklam līdzsvarot šo svarīgo resursu. Turklāt, tā kā reaktīvo jaudu ir grūti pārraidīt lielos attālumos, īpaši noderīgi reaktīvās jaudas avoti ir izkliedētie enerģijas avoti, piemēram, saules enerģija uz jumta.
