ایشاپ صنعت

اينورترهاي برق، برق جريان مستقيم (DC) را به جريان متناوب (AC) تبديل مي كنند. از آنجايي كه باتري‌ها و ماژول‌هاي فتوولتائيك خورشيدي (PV) برق DC توليد مي‌كنند و اكثر دستگاه‌هاي الكتريكي رايج به برق AC نياز دارند، اكثر سيستم‌ها براي كار كردن به اينورتر نياز دارند.

اينورترها ممكن است به روش‌هاي مختلفي طبقه‌بندي شوند، اما به ويژه بر اساس نوع شكل موج AC كه توليد مي‌كنند، توانايي آن‌ها براي اتصال به شبكه الكتريكي و كاربرد مورد نظرشان (مانند سيستم PV، شارژ باتري). اينورترها براي مجموعه اي از كاربردهاي مختلف ضروري هستند. بنابراين، طيف وسيعي از ظرفيت ها و ويژگي ها در بازار موجود است. كساني كه اينورترهاي برق را با سيستم‌هاي ذخيره‌سازي انرژي تجديدپذير و باتري انتخاب و راه‌اندازي مي‌كنند، از بحث زير در مورد انواع اينورترها و كاربردها سود خواهند برد.

عمليات پايه

اينورترها برق DC را به برق AC تبديل مي كنند. توان DC، كه با يك خط مستقيم نشان داده مي شود، مي تواند با ولتاژ و جريان آن مشخص شود. برق متناوب داراي ولتاژ و جريان است، اما با فركانس و شكل موج آن نيز مشخص مي شود كه موج سينوسي خالص به عنوان ايده آل است. بنابراين يك اينورتر بايد فركانس و شكل موج را از يك منبع مسطح و DC توليد كند. علاوه بر اين، اينورترها معمولاً ولتاژ برق AC خروجي را تغيير مي‌دهند، زيرا دستگاه‌هاي الكتريكي براي كار در ولتاژهاي رايج شبكه (به عنوان مثال، 120 VAC، 220 VAC) طراحي شده‌اند، در حالي كه يك منبع DC ممكن است تا 1500 ولت (براي يك شبكه برق شهري) كار كند. سيستم PV مقياس) يا كمتر از 12 ولت (براي بانك باتري).

توان الكتريكي AC با يك موج سينوسي نشان داده مي شود، جايي كه جريان به طور منظم جهت را تغيير مي دهد. نرخ اين تغيير جهت فركانس جريان است كه معمولاً 50 يا 60 هرتز (هرتز)، 50 يا 60 تغيير در ثانيه است. براي برق شبكه و ژنراتورها، موج سينوسي AC به طور طبيعي توليد مي شود، زيرا الكتريسيته در نهايت با استفاده از آهنرباهاي چرخان توليد مي شود. اينورترها بايد برق DC را كه فركانس ندارد، به برق AC با فركانس مشخص تبديل كنند. چندين رويكرد براي ايجاد برق AC وجود دارد كه هر كدام سادگي و كيفيت خروجي را متعادل مي كند.

در حالي كه برخي از فناوري هاي اينورتر مي توانند صادقانه يك موج سينوسي AC خالص را تكرار كنند، برخي ديگر به سادگي يك تقريب را توليد مي كنند. اين فناوري ها به سه دسته تقسيم مي شوند: موج مربعي، موج سينوسي اصلاح شده و موج سينوسي خالص. نوع بارهاي پشتيباني شده و همچنين نوع كاربرد، تكنولوژي مناسب را ديكته مي كند.

اتصال به شبكه

اينورترها همچنين ممكن است بر اساس اينكه آيا مي توانند به شبكه برق متصل شوند يا خير طبقه بندي شوند. اينورترهاي متصل به شبكه (پيرو شبكه) طوري طراحي شده اند كه با فركانس و ولتاژ شبكه الكتريكي كه به آن متصل هستند مطابقت داشته باشند. در مقابل، اينورترهاي خارج از شبكه (تشكيل دهنده شبكه) خروجي AC خود را براي مطابقت با يك شبكه متصل تنظيم نمي كنند، بلكه برق را در يك ولتاژ و فركانس تنظيم شده توليد مي كنند.

گريد گره خورده

سيستم‌هاي PV متصل به شبكه يكي از مقرون‌به‌صرفه‌ترين راه‌ها براي استقرار فناوري PV هستند. هنگام اتصال به شبكه برق، سيستم PV انرژي توليد مي كند كه ممكن است در محل مورد استفاده قرار گيرد، يا به شبكه تزريق شود، اطمينان حاصل شود كه هيچ انرژي PV هدر نمي رود و نياز به ذخيره باتري را نفي مي كند. توانايي اتصال به شبكه برق از يك ابزار به ابزار ديگر متفاوت است. به همين ترتيب، روشي كه در آن انرژي به شبكه فروخته مي شود (نت metering، تعرفه خوراك و غيره) كاملاً به مقررات محلي بستگي دارد.

خارج از شبكه

اينورترهاي خارج از شبكه توانايي اتصال به شبكه برق را ندارند، اما براي سرويس دهي مستقيم بارهاي در محل طراحي شده اند كه از آرايه PV يا بانك باتري تغذيه مي شوند. اينورترهاي خارج از شبكه، مستقل از هر منبع برق ديگري، موج سينوسي AC خود را تشكيل مي دهند.

برنامه هاي كاربردي

از اينورترها در هر برنامه اي استفاده مي شود كه منبع تغذيه DC بايد به منبع برق AC تبديل شود. رايج ترين كاربردها در وسايل نقليه سيار و دريايي با باتري، منابع تغذيه بدون وقفه، سيستم هاي توليد انرژي تجديدپذير و بانك هاي باتري ثابت هستند. اين دو برنامه آخر با جزئيات بيشتري توضيح داده شده است.

سيستم هاي فتوولتائيك

اينورترهاي PV براي تبديل برق DC توليد شده توسط يك آرايه خورشيدي به برق AC طراحي شده اند. اين اينورترها معمولاً در نيروگاه‌هاي فتوولتائيك در مقياس بزرگ (به عنوان مثال مگاوات) براي توليد برق براي شبكه برق يا در آرايه‌هاي خورشيدي در مقياس كوچكتر (به عنوان مثال، كيلووات) روي ساختمان‌هاي پشت بام استفاده مي‌شوند تا خريد برق مالك ساختمان از شبكه را جبران كنند. اين اينورترها براي شارژ و دشارژ باتري‌ها طراحي نشده‌اند، اما از رديابي نقطه حداكثر توان (MPPT) استفاده مي‌كنند، كه يك استراتژي براي به حداكثر رساندن توليد توان يك آرايه PV است. اينورترهاي فتوولتائيك براي تطبيق ولتاژ DC ورودي بالا طراحي شده اند. برخي از اينورترها مي توانند ولتاژ ورودي 1500 ولت را در خود جاي دهند.

سيستم هاي باتري

يكي از ويژگي هاي مهم اينورترهاي باتري، ولتاژ ورودي DC آنها است. سيستم‌هاي باتري با استفاده از باتري‌هاي اسيد سرب معمولاً با ولتاژ ۱۲، ۲۴ يا ۴۸ ولت كار مي‌كنند، اما برخي از سيستم‌هاي ذخيره‌سازي باتري در مقياس بزرگ كه توسط شركت‌هاي برق استفاده مي‌شوند ممكن است با ولتاژ ۲۵۰ ولت كار كنند. به برق AC همچنين، اينورترهايي كه براي استفاده با باتري‌ها طراحي شده‌اند، اغلب داراي قابليت‌هاي كنترل شارژ هستند كه به اينورتر اجازه مي‌دهد تا باتري‌ها را در صورت نياز با استفاده از برق شبكه يا منبع AC ديگر شارژ كند.

ملاحظات اضافي

فاز

اينورترها طوري طراحي شده اند كه برق متناوب را به صورت تك فاز، اسپليت فاز يا سه فاز ارائه دهند. نياز فاز براي هر سيستم اينورتر به پيكربندي سيم كشي الكتريكي موجود و بارهاي پشتيباني شده بستگي دارد. توجه داشته باشيد كه بسياري از برندها همچنين به اينورترهاي تك فاز اجازه مي‌دهند كه از طريق يك كانال ارتباطي به گروه‌هاي دو يا سه تايي متصل شوند، بنابراين آنها را قادر مي‌سازد خروجي AC خود را براي ايجاد برق تقسيم فاز يا سه فاز هماهنگ كنند.

كنترل سيستم و برنامه نويسي

اينورترها مسئول بسياري از فرآيندهاي فعالي هستند كه در يك سيستم PV يا باتري انجام مي شود (به عنوان مثال MPPT، شارژ باتري، دنبال كردن شبكه). آنها شايد هوشمندترين جزء چنين سيستم هايي هستند. مي‌توان آن‌ها را برنامه‌ريزي كرد، به‌عنوان مثال، براي شروع شارژ باتري در يك حالت شارژ خاص يا فروش برق به شبكه در ساعات خاصي از روز. اين فرآيندها مي توانند تأثير عميقي بر عملكرد و طول عمر سيستم داشته باشند. بنابراين، برنامه ريزي مناسب آنها براي سلامت سيستم ضروري است.

بسياري از توليدكنندگان اينورتر نوعي اتصال به اينترنت را براي دستگاه هاي خود و در برخي موارد نظارت از راه دور عملكرد سيستم را از طريق اينترنت ارائه مي دهند. اين قابليت براي اطمينان از اينكه سيستم به درستي كار مي كند و براي رديابي عملكرد آن (به عنوان مثال، توليد PV، بانك باتري وضعيت شارژ) مفيد است.

اندازه گيري اينورتر

اينورترها جزء مشترك بسياري از انواع مختلف سيستم هاي انرژي هستند، بنابراين طيف وسيعي از معيارهاي اندازه وجود دارد كه بايد در نظر گرفته شوند. به طور كلي، اينورترها بايد بر اساس بار الكتريكي كه در حال خدمت هستند اندازه گيري شوند، و اطمينان حاصل شود كه خروجي AC نامي نياز به حداكثر توان در سيستم را برآورده مي كند. از سوي ديگر، اينورترهاي PV بر اساس ظرفيت ورودي DC و ظرفيت پيك سيستم PV اندازه مي‌شوند. از آنجايي كه سيستم‌هاي PV معمولاً كمتر از حداكثر ظرفيت خود كار مي‌كنند، اينورترهاي PV معمولاً كمتر از اندازه مشخص مي‌شوند. نسبت آرايه به اينورتر 1.2:1 معمول است، اما يك متخصص با تجربه بايد اندازه را با توجه به شرايط سايت تعيين كند.