Мрежов инвертор - концепцията и принципът на работа

Network (или решетка-вратовръзка) инвертори са устройства, които преобразуват постоянното (DC) напрежение от възобновяеми източници на енергия (слънчеви клетки. Вятърните мелници или микро ВЕЦ) редувайки (AC) напрежение, и то предаване директно към мрежата 220 (или 380) V, на което най-много намалява потреблението на електроенергия от мрежата.

Мрежовите инвертори също се наричат синхронни преобразуватели, тъй като те имат отличителна черта - наличието на синхронизация на изходното напрежение и тока със стационарна мрежа.

По този начин мрежовият инвертор осъществява преобразуването на постоянен ток от соларни модули и други възобновяеми енергийни източници в редуващи се с подходяща честота и фазови стойности за взаимодействие със стационарна мрежа. Обикновено преобразуването се осъществява чрез PWM - модулация на широчината на импулса.

Принципът на мрежовия инвертор е потокът на тока, синхронизиран по честота и фаза, докато напрежението на инвертора трябва да е малко над напрежението в мрежата. Това става възможно чрез измерване и увеличаване на напрежението на изхода на мрежовия инвертор до текущата стойност на потока на изходната мощност от източника на постоянен ток.

Поради причини, свързани с безопасността, мрежовите инвертори са оборудвани с така наречената анти-островна защита: в случай на повреда на мрежата или на изход от нива на напрежение или честоти извън приемливите граници, прекъсвачът изключва изхода от мрежата.

Работата на този вид защита зависи от настройките на инвертора и условията на мрежата. В най-лошия случай - ако захранващото напрежение падне под 0.5 от номинала и честотата отклонява с 0.5 -0.7 Hz от номиналната стойност, инвертор мощност трябва да спре процеса на генериране на електроенергия в мрежата е по-малка от 100 милисекунди.

С цел намаляване на загубите на трансформацията на постоянно напрежение в мрежата инвертори AC работа при високи входни напрежения - по-близо до напрежението в мрежата. В допълнение, те обикновено са оборудвани с интегрирана система за наблюдение на точката на максимална мощност на слънчевите клетки. Тази система за проследяване (Максимална Power Point за проследяване (MPPT)) дава възможност да се определи оптималното съотношение на напрежението и токът от соларните модули, като по този начин дава възможност да се получи максималната енергия при никакви външни промени на метеорологичните условия, в резултат на генерирането на слънчеви панели в мрежата се осъществява дори в облачно време.

В момента мрежовите инвертори се използват широко за пестене на електроенергия в индустрии, офиси, търговски центрове и др. Мрежовите фотоелектрически системи са изградени на такива съоръжения с капацитет от 500 вата и повече.

Инверторите за промишлена мощност се използват за пренос на енергия от възобновяеми енергийни източници в 3-фазова мрежа. Понастоящем индустриалните инвертори произвеждат мрежови инвертори до няколко стотин килограма. Такива инвертори (конверторни станции) са изградени на модулна база, за да се сведат до минимум загубите и да се увеличи максимално ефективността на използването на слънчевата енергия.

Основни характеристики на мрежовите инвертори

Номиналната изходна мощност е мощността, получена от този инвертор.
Изходно напрежение - индикатор, който определя към коя мрежа за напрежение може да се свърже инвертор. За малки инвертори (домакински цели), изходното напрежение обикновено е 240V. Инверторите за индустриални приложения са с размери 208, 240, 277, 400 или 480V, като освен това могат да бъдат свързани към 3-фазова мрежа.
максималната ефективност е най-високата ефективност на преобразуване на енергия, която един инвертор може да осигури. Максималната ефективност на повечето мрежови инвертори е повече от 94%, в някои - до 97%.
претеглена ефективност - средната ефективност на инвертора, този показател по-добре характеризира ефективността на инвертора. Този индикатор е важен, тъй като инверторите, способни да конвертират енергия при различни изходни напрежения на променлив ток, имат различна ефективност при всяка стойност на напрежението.
максималният входен ток е максималното количество постоянен ток, който инверторът може да преобразува. В случай, че възобновяемият източник (например слънчевият панел) ще генерира ток, превишаващ тази стойност, мрежовият инвертор не го използва.
максималният изходен ток е максималният постоянен променлив ток, произвеждан от инвертора. Този индикатор се използва за определяне на минималната (номинална) стойност на устройства за защита от пренапрежение (например превключватели или предпазители).
диапазонът за проследяване на максималното напрежение е диапазонът на постояннотоковото напрежение, в което ще работи максималната точка на захранване на мрежовия инвертор.
Минималното входно напрежение е минималното напрежение, необходимо за включване на инвертора и неговата работа. Този индикатор е особено важен за слънчевите системи, тъй като дизайнерът на системата трябва да е сигурен, че достатъчен брой соларни модули са последователно свързани, за да произведат това напрежение във всяка верига.
степен на защита IP (или изпълнение на код) - характеризира степента на защита на корпуса срещу проникване на външни твърди предмети (първата фигура), както и водата (втора цифра).

Пример за средното ежедневно генериране на 12-киловата мрежова слънчева система за района на Самара