Сетевой инвертор - Grid-tie inverter

Часть серия на
Энергетика
Преобразование электроэнергии
Электроэнергетическая инфраструктура
Компоненты электроэнергетических систем
Не путать с Синхронизатор.
Инвертор для солнечной панели с сеткой
Трехфазный сетевой инвертор для больших систем солнечных панелей

А сетевой инвертор обращает постоянный ток (DC) в переменный ток (AC) подходит для ввода в электрическую сеть, обычно 120 В RMS в 60 Гц или 240 В RMS при 50 Гц. Сетевые инверторы используются между локальными генераторами электроэнергии: солнечная панель, ветряная турбина, гидроэлектрический, и сетка.[1]

Для эффективной и безопасной подачи электроэнергии в сеть сетевые инверторы должны точно соответствовать напряжению и фаза сетки синусоидальная волна AC форма волны.

Некоторые электроэнергетические компании платят за электроэнергию, подаваемую в сеть.

Оплата введенной мощности

В некоторых странах электроэнергетические компании платят за электроэнергию, подаваемую в энергосистему. Оплата производится несколькими способами.

С чистый замер электроэнергетическая компания оплачивает чистую мощность, вводимую в сеть, которая регистрируется счетчиком в помещениях потребителя. Например, заказчик может потреблять 400 киловатт-часов в течение месяца и может вернуть 500 киловатт-часов в сеть в том же месяце. В этом случае электроэнергетическая компания оплачивает 100 киловатт-часов электроэнергии, возвращаемой в сеть. В США политика чистого измерения зависит от юрисдикции.

Зеленый тариф на основании контракта с распределительной компанией или другим энергетическим органом, где покупателю платят за электроэнергию, вводимую в сеть.

В США сетевые интерактивные энергосистемы указаны в Национальный электрический кодекс, который также предъявляет требования к сетевым инверторам.

Операция

Сетевые инверторы преобразуют электрическую мощность постоянного тока в мощность переменного тока, пригодную для подачи в сеть электроэнергетической компании. Сетевой инвертор (GTI) должен соответствовать фазе сети и поддерживать выходное напряжение немного выше, чем напряжение сети в любой момент. Высококачественный современный сетевой инвертор имеет фиксированный коэффициент мощности, равный единице, что означает, что его выходное напряжение и ток идеально согласованы, а его фазовый угол находится в пределах 1 градуса от электросети переменного тока. Инвертор имеет бортовой компьютер, который определяет текущую форму волны переменного тока в сети и выдает напряжение, соответствующее сетке. Однако может потребоваться подача реактивной мощности в сеть для поддержания напряжения в локальной сети в допустимых пределах. В противном случае в сегменте сети со значительной мощностью от возобновляемых источников уровни напряжения могут слишком сильно вырасти в периоды высокой производительности, например, около полудня с солнечными батареями.

Сетевые инверторы также предназначены для быстрого отключения от сети при выходе из строя энергосистемы. Это NEC требование[2] Это гарантирует, что в случае отключения электроэнергии инвертор сети отключится, чтобы энергия, которую он передает, не повредила работникам линии, которых отправляют на ремонт электросети.

Правильно настроенный инвертор для привязки к сети позволяет владельцу дома использовать альтернативную систему выработки энергии, такую ​​как солнечная или ветровая энергия, без обширного переналадки и без батарей. Если производимой альтернативной энергии недостаточно, дефицит обеспечивается за счет электросети.

Типы

Внутри сетевого инвертора SWEA мощностью 250 Вт с трансформаторной связью

Сетевые инверторы включают обычные низкочастотные типы с трансформаторной связью, более новые высокочастотные типы, также с трансформаторной связью, и бестрансформаторные типы.[3] Вместо преобразования постоянного тока непосредственно в переменный, подходящий для сети, высокочастотные трансформаторы используют компьютерный процесс для преобразования мощности в высокочастотный, а затем обратно в постоянный, а затем в конечное выходное напряжение переменного тока, подходящее для сети.[4]

Бестрансформаторные инверторы, популярные в Европе, легче, меньше и эффективнее инверторов с трансформаторами. Но бестрансформаторные инверторы не спешили выходить на рынок США из-за опасений, что бестрансформаторные инверторы, которые не имеют гальваническая развязка между стороной постоянного тока и сетью, может привести к возникновению опасных напряжений и токов постоянного тока в сети в условиях неисправности.[5]

Однако с 2005 года NEC NFPA разрешает использование бестрансформаторных инверторов или инверторов без гальванической развязки, устраняя требование, чтобы все солнечные электрические системы были отрицательными. заземленный и определение новых требований безопасности. Поправки к VDE 0126-1-1 и IEC 6210 определяют дизайн и процедуры, необходимые для таких систем: в первую очередь, измерение тока заземления и испытания изоляции постоянного тока от сети.

Даташиты

Производители таблицы для своих инверторов обычно включают следующие данные:

  • Номинальная выходная мощность: Это значение указывается в ваттах или киловаттах. Для некоторых инверторов они могут обеспечивать номинальную мощность для различных выходных напряжений. Например, если инвертор может быть настроен на выходное напряжение 240 В переменного тока или 208 В переменного тока, номинальная выходная мощность может быть разной для каждой из этих конфигураций.
  • Выходное напряжение (а): Это значение указывает сетевое напряжение, к которому может подключаться инвертор. Для инверторов меньшего размера для бытового использования выходное напряжение обычно составляет 240 В переменного тока. Инверторы, предназначенные для коммерческих приложений, доступны на 208, 240, 277, 400, 480 или 600 В переменного тока, а также могут производить трехфазный мощность.
  • Максимальная эффективность: Пиковая эффективность представляет собой наивысшую эффективность, которую может достичь инвертор. Большинство сетевых инверторов, представленных на рынке по состоянию на июль 2009 года, имеют пиковый КПД более 94%, а некоторые достигают 96%. Энергия, теряемая при инверсии, по большей части преобразуется в тепло. Следовательно, чтобы инвертор мог выдавать свою номинальную мощность, он должен иметь входную мощность, превышающую его выходную. Например, инвертор мощностью 5000 Вт, работающий на полной мощности и КПД 95%, требует входной мощности 5263 Вт (номинальная мощность, деленная на КПД). Инверторы, которые способны вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением.
  • Взвешенная эффективность ЦИК: Данные об эффективности опубликованы Калифорнийской энергетической комиссией на ее веб-сайте GoSolar. В отличие от пикового КПД, это значение представляет собой средний КПД и лучше отражает рабочий профиль инвертора. Инверторы, которые способны вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением.[6]
  • Максимальный входной ток: Это максимальное количество постоянного тока, которое может использовать инвертор. Если система, например солнечные элементы, вырабатывает ток, превышающий максимальный входной ток, этот ток не используется инвертором.
  • Максимальный выходной ток: Максимальный выходной ток - это максимальный непрерывный переменный ток, который может подавать инвертор. Это значение обычно используется для определения минимального номинального тока устройств защиты от сверхтоков (например, выключателей и предохранителей) и разъединителей, необходимых для выходной цепи. Инверторы, которые могут вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, имеют разные максимальные выходы для каждого напряжения.
  • Напряжение отслеживания пиковой мощности: Представляет собой диапазон постоянного напряжения, в котором работает трекер максимальной мощности инвертора. Разработчик системы должен настроить струны оптимальным образом, чтобы в течение большей части года напряжение на струнах находилось в этом диапазоне. Это может быть сложной задачей, поскольку напряжение колеблется при изменении температуры.
  • Пусковое напряжение: Это значение не указано во всех таблицах данных инвертора. Значение указывает минимальное напряжение постоянного тока, необходимое для включения и работы инвертора. Это особенно важно для солнечных батарей, потому что разработчик системы должен быть уверен, что в каждой цепочке последовательно подключено достаточное количество солнечных модулей для создания этого напряжения. Если это значение не предоставляется производителем, разработчики систем обычно используют нижнюю полосу диапазона напряжения отслеживания пиковой мощности в качестве минимального напряжения инвертора.
  • Рейтинг IPxx: Рейтинг защиты от проникновения или IP-код классифицируют и оценивают уровень защиты от проникновения твердых посторонних предметов (первая цифра) или воды (вторая цифра), более высокая цифра означает большую защиту. В США Тип корпуса NEMA используется аналогично международному рейтингу. Большинство инверторов рассчитаны на установку на открытом воздухе со степенью защиты IP45 (без защиты от пыли) или IP65 (без защиты от пыли), а в США - NEMA 3R (без защиты от пыли с ветром) или NEMA 4X (от переносимой ветром пыли, прямых брызг воды и дополнительной защиты от коррозии).
  • Сертификаты / соответствие: Сертификаты, требуемые электроэнергетическими компаниями и местными электрическими правилами для утверждения привязки к сети, такие как UL 1741[7] и новый стандарт UL 1741SA[8]

Смотрите также

Ссылки и дополнительная литература

  1. ^ http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/463622-TtEMSp/webviewable/463622.pdf OSTI
  2. ^ Справочник NEC 2005, Раздел 705, «Объединенные источники производства электроэнергии», Статья 705.40 «Потеря первичного источника»
  3. ^ Ду, Жоянь; Робертсон, Пол (2017). «Экономичный инвертор с подключением к сети для микрокомбинированной теплоэнергетической системы» (PDF). IEEE Transactions по промышленной электронике. 64 (7): 5360–5367. Дои:10.1109 / TIE.2017.2677340. ISSN  0278-0046.
  4. ^ Solar Energy International (2006). Фотогальваника: руководство по проектированию и установке, Остров Габриола, Британская Колумбия: Издатели Нового Общества, стр. 80.
  5. ^ "Сводный отчет семинара Министерства энергетики США по высокотехнологичным инверторам" (PDF). При поддержке Министерства энергетики США, подготовлено McNeil Technologies. eere.energy.gov. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-02-27. Получено 2011-06-10.
  6. ^ gosolarcalifornia.org, «Список подходящих инверторов» В архиве 2009-02-10 на Wayback Machine, по состоянию на 30 июля 2009 г.,
  7. ^ «Стандарт на инверторы, преобразователи, контроллеры и оборудование систем межсоединений для использования с распределенными энергоресурсами». Получено 15 апреля 2017.
  8. ^ «UL запускает расширенную программу тестирования и сертификации инверторов». Получено 15 апреля 2017.

внешняя ссылка