ایشاپ صنعت

اینورترهای برق، برق جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کنند. از آنجایی که باتری‌ها و ماژول‌های فتوولتائیک خورشیدی (PV) برق DC تولید می‌کنند و اکثر دستگاه‌های الکتریکی رایج به برق AC نیاز دارند، اکثر سیستم‌ها برای کار کردن به اینورتر نیاز دارند.

اینورترها ممکن است به روش‌های مختلفی طبقه‌بندی شوند، اما به ویژه بر اساس نوع شکل موج AC که تولید می‌کنند، توانایی آن‌ها برای اتصال به شبکه الکتریکی و کاربرد مورد نظرشان (مانند سیستم PV، شارژ باتری). اینورترها برای مجموعه ای از کاربردهای مختلف ضروری هستند. بنابراین، طیف وسیعی از ظرفیت ها و ویژگی ها در بازار موجود است. کسانی که اینورترهای برق را با سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر و باتری انتخاب و راه‌اندازی می‌کنند، از بحث زیر در مورد انواع اینورترها و کاربردها سود خواهند برد.

عملیات پایه

اینورترها برق DC را به برق AC تبدیل می کنند. توان DC، که با یک خط مستقیم نشان داده می شود، می تواند با ولتاژ و جریان آن مشخص شود. برق متناوب دارای ولتاژ و جریان است، اما با فرکانس و شکل موج آن نیز مشخص می شود که موج سینوسی خالص به عنوان ایده آل است. بنابراین یک اینورتر باید فرکانس و شکل موج را از یک منبع مسطح و DC تولید کند. علاوه بر این، اینورترها معمولاً ولتاژ برق AC خروجی را تغییر می‌دهند، زیرا دستگاه‌های الکتریکی برای کار در ولتاژهای رایج شبکه (به عنوان مثال، 120 VAC، 220 VAC) طراحی شده‌اند، در حالی که یک منبع DC ممکن است تا 1500 ولت (برای یک شبکه برق شهری) کار کند. سیستم PV مقیاس) یا کمتر از 12 ولت (برای بانک باتری).

توان الکتریکی AC با یک موج سینوسی نشان داده می شود، جایی که جریان به طور منظم جهت را تغییر می دهد. نرخ این تغییر جهت فرکانس جریان است که معمولاً 50 یا 60 هرتز (هرتز)، 50 یا 60 تغییر در ثانیه است. برای برق شبکه و ژنراتورها، موج سینوسی AC به طور طبیعی تولید می شود، زیرا الکتریسیته در نهایت با استفاده از آهنرباهای چرخان تولید می شود. اینورترها باید برق DC را که فرکانس ندارد، به برق AC با فرکانس مشخص تبدیل کنند. چندین رویکرد برای ایجاد برق AC وجود دارد که هر کدام سادگی و کیفیت خروجی را متعادل می کند.

در حالی که برخی از فناوری های اینورتر می توانند صادقانه یک موج سینوسی AC خالص را تکرار کنند، برخی دیگر به سادگی یک تقریب را تولید می کنند. این فناوری ها به سه دسته تقسیم می شوند: موج مربعی، موج سینوسی اصلاح شده و موج سینوسی خالص. نوع بارهای پشتیبانی شده و همچنین نوع کاربرد، تکنولوژی مناسب را دیکته می کند.

اتصال به شبکه

اینورترها همچنین ممکن است بر اساس اینکه آیا می توانند به شبکه برق متصل شوند یا خیر طبقه بندی شوند. اینورترهای متصل به شبکه (پیرو شبکه) طوری طراحی شده اند که با فرکانس و ولتاژ شبکه الکتریکی که به آن متصل هستند مطابقت داشته باشند. در مقابل، اینورترهای خارج از شبکه (تشکیل دهنده شبکه) خروجی AC خود را برای مطابقت با یک شبکه متصل تنظیم نمی کنند، بلکه برق را در یک ولتاژ و فرکانس تنظیم شده تولید می کنند.

گرید گره خورده

سیستم‌های PV متصل به شبکه یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه‌ها برای استقرار فناوری PV هستند. هنگام اتصال به شبکه برق، سیستم PV انرژی تولید می کند که ممکن است در محل مورد استفاده قرار گیرد، یا به شبکه تزریق شود، اطمینان حاصل شود که هیچ انرژی PV هدر نمی رود و نیاز به ذخیره باتری را نفی می کند. توانایی اتصال به شبکه برق از یک ابزار به ابزار دیگر متفاوت است. به همین ترتیب، روشی که در آن انرژی به شبکه فروخته می شود (نت metering، تعرفه خوراک و غیره) کاملاً به مقررات محلی بستگی دارد.

خارج از شبکه

اینورترهای خارج از شبکه توانایی اتصال به شبکه برق را ندارند، اما برای سرویس دهی مستقیم بارهای در محل طراحی شده اند که از آرایه PV یا بانک باتری تغذیه می شوند. اینورترهای خارج از شبکه، مستقل از هر منبع برق دیگری، موج سینوسی AC خود را تشکیل می دهند.

برنامه های کاربردی

از اینورترها در هر برنامه ای استفاده می شود که منبع تغذیه DC باید به منبع برق AC تبدیل شود. رایج ترین کاربردها در وسایل نقلیه سیار و دریایی با باتری، منابع تغذیه بدون وقفه، سیستم های تولید انرژی تجدیدپذیر و بانک های باتری ثابت هستند. این دو برنامه آخر با جزئیات بیشتری توضیح داده شده است.

سیستم های فتوولتائیک

اینورترهای PV برای تبدیل برق DC تولید شده توسط یک آرایه خورشیدی به برق AC طراحی شده اند. این اینورترها معمولاً در نیروگاه‌های فتوولتائیک در مقیاس بزرگ (به عنوان مثال مگاوات) برای تولید برق برای شبکه برق یا در آرایه‌های خورشیدی در مقیاس کوچکتر (به عنوان مثال، کیلووات) روی ساختمان‌های پشت بام استفاده می‌شوند تا خرید برق مالک ساختمان از شبکه را جبران کنند. این اینورترها برای شارژ و دشارژ باتری‌ها طراحی نشده‌اند، اما از ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) استفاده می‌کنند، که یک استراتژی برای به حداکثر رساندن تولید توان یک آرایه PV است. اینورترهای فتوولتائیک برای تطبیق ولتاژ DC ورودی بالا طراحی شده اند. برخی از اینورترها می توانند ولتاژ ورودی 1500 ولت را در خود جای دهند.

سیستم های باتری

یکی از ویژگی های مهم اینورترهای باتری، ولتاژ ورودی DC آنها است. سیستم‌های باتری با استفاده از باتری‌های اسید سرب معمولاً با ولتاژ ۱۲، ۲۴ یا ۴۸ ولت کار می‌کنند، اما برخی از سیستم‌های ذخیره‌سازی باتری در مقیاس بزرگ که توسط شرکت‌های برق استفاده می‌شوند ممکن است با ولتاژ ۲۵۰ ولت کار کنند. به برق AC همچنین، اینورترهایی که برای استفاده با باتری‌ها طراحی شده‌اند، اغلب دارای قابلیت‌های کنترل شارژ هستند که به اینورتر اجازه می‌دهد تا باتری‌ها را در صورت نیاز با استفاده از برق شبکه یا منبع AC دیگر شارژ کند.

ملاحظات اضافی

فاز

اینورترها طوری طراحی شده اند که برق متناوب را به صورت تک فاز، اسپلیت فاز یا سه فاز ارائه دهند. نیاز فاز برای هر سیستم اینورتر به پیکربندی سیم کشی الکتریکی موجود و بارهای پشتیبانی شده بستگی دارد. توجه داشته باشید که بسیاری از برندها همچنین به اینورترهای تک فاز اجازه می‌دهند که از طریق یک کانال ارتباطی به گروه‌های دو یا سه تایی متصل شوند، بنابراین آنها را قادر می‌سازد خروجی AC خود را برای ایجاد برق تقسیم فاز یا سه فاز هماهنگ کنند.

کنترل سیستم و برنامه نویسی

اینورترها مسئول بسیاری از فرآیندهای فعالی هستند که در یک سیستم PV یا باتری انجام می شود (به عنوان مثال MPPT، شارژ باتری، دنبال کردن شبکه). آنها شاید هوشمندترین جزء چنین سیستم هایی هستند. می‌توان آن‌ها را برنامه‌ریزی کرد، به‌عنوان مثال، برای شروع شارژ باتری در یک حالت شارژ خاص یا فروش برق به شبکه در ساعات خاصی از روز. این فرآیندها می توانند تأثیر عمیقی بر عملکرد و طول عمر سیستم داشته باشند. بنابراین، برنامه ریزی مناسب آنها برای سلامت سیستم ضروری است.

بسیاری از تولیدکنندگان اینورتر نوعی اتصال به اینترنت را برای دستگاه های خود و در برخی موارد نظارت از راه دور عملکرد سیستم را از طریق اینترنت ارائه می دهند. این قابلیت برای اطمینان از اینکه سیستم به درستی کار می کند و برای ردیابی عملکرد آن (به عنوان مثال، تولید PV، بانک باتری وضعیت شارژ) مفید است.

اندازه گیری اینورتر

اینورترها جزء مشترک بسیاری از انواع مختلف سیستم های انرژی هستند، بنابراین طیف وسیعی از معیارهای اندازه وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. به طور کلی، اینورترها باید بر اساس بار الکتریکی که در حال خدمت هستند اندازه گیری شوند، و اطمینان حاصل شود که خروجی AC نامی نیاز به حداکثر توان در سیستم را برآورده می کند. از سوی دیگر، اینورترهای PV بر اساس ظرفیت ورودی DC و ظرفیت پیک سیستم PV اندازه می‌شوند. از آنجایی که سیستم‌های PV معمولاً کمتر از حداکثر ظرفیت خود کار می‌کنند، اینورترهای PV معمولاً کمتر از اندازه مشخص می‌شوند. نسبت آرایه به اینورتر 1.2:1 معمول است، اما یک متخصص با تجربه باید اندازه را با توجه به شرایط سایت تعیین کند.