Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии по
Энергетика
Преобразование электроэнергии
Электроэнергетическая инфраструктура
Компоненты электроэнергетических систем
Не путать с синхронным преобразователем .
Инвертор для солнечной панели с сеткой
Трехфазный сетевой инвертор для больших систем солнечных панелей

Сетки галстук инвертор преобразует постоянный ток (DC) в переменный ток (AC) , подходящей для введения в электрической сети питания, как правило , 120 В RMS при 60 Гц или 240 В RMS при 50 Гц. Сетевые инверторы используются между местными генераторами электроэнергии: солнечными батареями , ветряными турбинами , гидроэлектростанциями и сетью. [1]

Для того, чтобы эффективно и безопасно вводить электрическую энергию в сетку, сетка-Tie инверторы должны точно соответствовать напряжению и фазы сетки синусоидальной волны переменного тока сигнала .

Некоторые электроэнергетические компании платят за электроэнергию, подаваемую в сеть.

Плата за вводимую мощность [ править ]

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

С помощью нетто-измерений электрическая компания оплачивает полезную 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 , основанный на контракте с распределительной компанией или другим энергетическим органом, - это когда потребителю платят за электроэнергию, вводимую в сеть.

В Соединенных Штатах энергосистемы, взаимодействующие с сетью, указаны в Национальном электрическом кодексе , который также устанавливает требования к инверторам, взаимодействующим с сетью.

Операция [ править ]

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 возрасти во время высокой производительности, например, около полудня с солнечными батареями.

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

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

Типы [ править ]

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 сетка. [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 гальванической развязки между стороной постоянного тока и сетью, могут создавать опасные напряжения и токи 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 о том, что все солнечные электрические системы должны быть заземлены отрицательно, и устанавливая новые требования 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 на сети.

Таблицы данных [ править ]

Паспорта производителей на свои инверторы обычно включают в себя 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 (я) : это значение указывает напряжение сети, 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 и могут также производить трехфазное питание.
  • Пиковая эффективность : максимальная 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 CEC : эта эффективность публикуется Комиссией по энергетике Калифорнии 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, автоматических 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 напряжения постоянного тока, в котором работает устройство отслеживания 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 технических паспортах 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 такого 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 предприятиями и местными электрическими правилами для утверждения связи с сетью, такие как UL 1741 [7] и новый стандарт UL 1741SA [8]

См. Также [ править ]

  • Электрическая система с привязкой к сети
  • Инвертор (электрический)
  • Islanding
  • Солнечный инвертор
  • Автономный инвертор

Ссылки и дополнительная литература [ править ]

  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, Жоян; Робертсон, Пол (2017). «Экономичный инвертор, подключенный к сети, для микрокомбинированной системы теплоэнергетики» (PDF) . IEEE Transactions по промышленной электронике . 64 (7): 5360–5367. DOI : 10.1109 / TIE.2017.2677340 . ISSN  0278-0046 .
  4. ^ Solar Energy International (2006). Фотоэлектрические элементы: руководство по проектированию и установке , остров Габриола, Британская Колумбия: Издательство «Новое общество», стр. 80.
  5. ^ «Сводный отчет о семинаре DOE по высокотехнологичным инверторам» (PDF) . При финансовой поддержке Министерства энергетики США, подготовлено McNeil Technologies . eere.energy.gov. Архивировано из оригинального (PDF) 27 февраля 2012 года . Проверено 10 июня 2011 .
  6. ^ gosolarcalifornia.org, «Список подходящих инверторов». Архивировано 10 февраля 2009 г.в Wayback Machine , по состоянию на 30 июля 2009 г.
  7. ^ «Стандарт для инверторов, преобразователей, контроллеров и оборудования систем межсоединений для использования с распределенными энергоресурсами» . Проверено 15 апреля 2017 года .
  8. ^ "UL запускает расширенную программу тестирования и сертификации инверторов" . Проверено 15 апреля 2017 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Калифорнийский список подходящих инверторов - это официальный список инверторов Калифорнийской энергетической комиссии (CEC), которые имеют право на программу скидок в Калифорнии. Другие штаты также используют этот список.
  • Grid Tie Inverter Comparison Tool - веб-сайт, который позволяет людям сравнивать спецификации различных сетевых инверторов. Также на сайте можно фильтровать и искать инверторы по техническим данным.