Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Инверторы для фотоэлектрических систем

Инверторы используются для преобразования постоянного тока от аккумуляторных батарей (АБ) или солнечных панелей в переменный, аналогичный току в сетях централизованного элек­троснабжения.

В соединенных с сетью системах инверторы принимают энер­гию от солнечных панелей и преобразуют ее в переменный ток, который подается в сеть. Большинство солнечных панелей гене­рируют постоянный ток. Есть панели с интегрированными инвер­торами, так называемые AC-панели с микроинверторами (рис. 1.24). Их преимуществом является простая настройка и возмож­ность легкого масштабирования фотоэлектрической системы пу­тем простого добавления таких панелей. Такие инверторы ис­пользуются только в соединенных с сетью системах.

В автономных системах для питания стандартных бытовых устройств и приборов нужно преобразовать постоянный ток от АБ и солнечных батарей в переменный напряжением 220В.

Рис. 1.24. Микроинвертор на задней стороне солнечной панели

В резервных системах та же задача - преобразовать постоян­ный ток от АБ в переменный для питания обычных приборов.

Есть много различных инверторов, отличающихся мощностью и типом. Некоторые из них имеют очень высокую эффектив­ность. Если инвертор будет часто находиться без нагрузки, то необходимо выбирать такой, который имеет низкое потребление в ждущем режиме. Если же он будет большую часть времени пи­тать нагрузку, то необходимо выбирать инвертор с максималь­ным КПД.

Солнечные панели вырабатывают постоянный ток, и АБ хра­нят энергию в виде постоянного тока, но большинство приборов и потребителей энергии требуют переменный ток напряжением 220 В или 380 В. Инвертор преобразует низкое напряжение 12, 24, 32, 36, 48, 96, 120 В постоянного тока в высокое напряжение 220 В переменного тока. Часть энергии неизбежно теряется при преобразовании - от 5% до 20%, в зависимости от качества ин­вертора и режима его работы [7,8].

Инверторы бывают различной мощности, а их тип выбирается в зависимости от применения. Маломощные инверторы (100— 1000 Вт) обычно используются в малых автономных системах для питания, например, лампочек, телевизора, радио и других приборов. Они бывают на входное напряжение 12 В или 24 В и выходное 220 В. Более мощные инверторы имеют входное напряжение 24 В или 48 В (а иногда 96 В и выше).

Дешевые инверторы генерируют ступенчатую или прямо­угольную форму напряжения - так называемую квазисинусоидальную или модифицированную синусоиду. Такая форма напряжения не всегда подходит к приборам. Инверторы с сину­соидальной формой напряжения обеспечивают качество энергии такое же, как в сети, и могут питать без проблем любую нагрузку переменного тока.

Функции современных инверторов [7]

• Измерение. На дисплее инвертора отображаются напряже­ние и ток, частота и мощность.
• Возможность автозапуска генератора. В инверторе имеются дополнительные реле для автоматического запуска и останова ре­зервного генератора в зависимости от напряжения на батарее. Ча­сто эта функция представлена в виде опции, как отдельный блок к инвертору. Современные инверторы могут заряжать АБ от сети только в определенное время или запускать генератор только в дневное время (из-за шума).
• Работа параллельно с сетью. Сетевые инверторы напрямую поставляют энергию от солнечных батарей в сеть без АБ. Это существенно уменьшает стоимость системы, а значит, и удешев­ляет электроэнергию.
• Встроенное зарядное устройство. Такие инверторы для за- яда АБ могут использовать энергию от сети или генератора. Од­новременно они могут транслировать энергию от этих источни­ков напрямую в нагрузку. Современные инверторы могут зада­вать или динамически менять зарядный ток во избежание пере­грузки генератора.
• Параллельное соединение. Некоторые инверторы могут быть соединены параллельно для увеличения мощности.