Чтобы эффективно и безопасно подавать электроэнергию в сеть, сетевые инверторы должны точно соответствовать напряжению, частоте и фазе синусоидального сигнала переменного тока сети .
Плата за введенную мощность
Электрические компании в некоторых странах платят за электроэнергию, подаваемую в электросеть. Оплата осуществляется несколькими способами.
При чистом измерении электроэнергетическая компания платит за чистую мощность, подаваемую в сеть, как регистрируется счетчиком в помещении потребителя. Например, потребитель может потребить 400 киловатт-часов в течение месяца и вернуть в сеть 500 киловатт-часов в том же месяце. В этом случае электроэнергетическая компания оплатит остаток электроэнергии в 100 киловатт-часов, возвращенный в сеть. В США политика чистых измерений различается в зависимости от юрисдикции.
Зелёный тариф , основанный на договоре с распределительной компанией или другим энергетическим органом, представляет собой оплату потребителю электроэнергии, подаваемой в сеть.
В Соединенных Штатах энергосистемы, взаимодействующие с сетью, указаны в Национальном электрическом кодексе (NEC) , который также устанавливает требования к инверторам, взаимодействующим с сетью.
Операция
Сетевые инверторы преобразуют электроэнергию постоянного тока в мощность переменного тока, пригодную для подачи в сеть электроэнергетической компании. Сетевой инвертор (GTI) должен соответствовать фазе сети и в любой момент поддерживать выходное напряжение немного выше напряжения сети. Высококачественный современный сетевой инвертор имеет фиксированный единичный коэффициент мощности , что означает, что его выходное напряжение и ток идеально согласованы, а угол его фазы находится в пределах 1° от сети переменного тока. Инвертор имеет внутренний компьютер, который определяет текущую форму сигнала сети переменного тока и выдает напряжение, соответствующее сети. Однако подача реактивной мощности в сеть может потребоваться для поддержания напряжения в местной сети в допустимых пределах. В противном случае в сегменте сети, где значительная часть электроэнергии поступает из возобновляемых источников, уровни напряжения могут слишком сильно возрасти в периоды высокой производительности, например, около полудня при использовании солнечных батарей.
Сетевые инверторы также предназначены для быстрого отключения от сети в случае отключения коммунальной сети. В Соединенных Штатах существует требование NEC [2] , которое гарантирует, что в случае отключения электроэнергии инвертор отключится, чтобы не допустить, чтобы передаваемая им энергия навредила линейным работникам, которых посылают для ремонта электросети.
Правильно настроенный сетевой инвертор позволяет владельцу дома использовать альтернативную систему производства электроэнергии, такую как солнечная или ветровая энергия, без обширной замены проводки и без батарей. Если производимой альтернативной энергии недостаточно, дефицит покрывается из электросети.
Типы
Внутри сетевого инвертора SWEA мощностью 250 Вт с трансформаторной связью
Сетевые инверторы включают обычные низкочастотные типы с трансформаторной связью, новые высокочастотные типы, а также с трансформаторной связью и бестрансформаторные типы. [3] Вместо преобразования постоянного тока непосредственно в переменный ток, подходящий для сети, высокочастотные трансформаторы используют компьютерный процесс для преобразования мощности в высокочастотный ток, а затем обратно в постоянный ток, а затем в конечное выходное напряжение переменного тока, подходящее для сети. сетка. [4]
Бестрансформаторные инверторы, популярные в Европе, легче, меньше и эффективнее, чем инверторы с трансформаторами. Но бестрансформаторные инверторы медленно выходят на рынок США из-за опасений, что бестрансформаторные инверторы, которые не имеют гальванической развязки между стороной постоянного тока и сетью, могут подавать в сеть опасные напряжения и токи постоянного тока в условиях неисправности. [5]
Однако с 2005 года NEC NFPA разрешает использование инверторов без трансформатора или без гальванической развязки, отменив требование о том, чтобы все солнечные электрические системы имели отрицательное заземление , и определяя новые требования безопасности. Поправки к VDE 0126-1-1 и IEC 6210 определяют конструкцию и процедуры, необходимые для таких систем: в первую очередь, измерение тока заземления и испытания изоляции постоянного тока от сети.
Таблицы данных
В паспортах производителей инверторов обычно указываются следующие данные:
Номинальная выходная мощность : это значение указывается в ваттах или киловаттах. Для некоторых инверторов могут быть указаны выходные характеристики для разных выходных напряжений. Например, если инвертор можно настроить 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 небольших инверторов для бытового использования выходное напряжение обычно составляет 240 В переменного тока. Инверторы, предназначенные для коммерческого применения, доступны на напряжение 208, 240, 277, 400, 480 или 600 В переменного тока, а также могут вырабатывать трехфазную мощность.
Пиковая 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, большей частью преобразуется в тепло. Следовательно, чтобы инвертор выдавал номинальную мощность, он должен иметь входную мощность, превышающую его выходную мощность. Например, инвертор мощностью 5000 Вт, работающий на полной мощности с КПД 95 %, требует входной мощности 5 263 Вт (номинальная мощность, деленная на КПД). Инверторы, способные вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением.
Взвешенная эффективность CEC : эта эффективность публикуется Калифорнийской энергетической комиссией на ее веб-сайте GoSolar. В отличие от пикового КПД, это значение является средним КПД и лучше отражает рабочий профиль инвертора. Инверторы, способные вырабатывать мощность при разных напряжениях переменного тока, могут иметь разную эффективность, связанную с каждым напряжением. [6]
Максимальный входной ток : это максимальная величина постоянного тока, которую 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 обеспечить инвертор. Это значение обычно используется для определения минимального номинального тока устройств защиты от перегрузки по току (например, автоматических выключателей и предохранителей) и разъединителей, необходимых для выходной цепи. Инверторы, которые могут производить мощность при разных напряжениях переменного тока, имеют разную максимальную выходную мощность для каждого напряжения.
Напряжение отслеживания пиковой мощности : представляет собой диапазон напряжения постоянного тока, в котором работает устройство отслеживания максимальной мощности инвертора. Проектировщик системы должен оптимально сконфигурировать струны так, чтобы большую часть года напряжение струн находилось в этом диапазоне. Это может быть трудной задачей, поскольку напряжение колеблется при изменении температуры.
Пусковое напряжение : это значение не указано во всех технических описаниях инверторов. Значение указывает минимальное напряжение постоянного тока, необходимое для включения и работы инвертора. Это особенно важно для солнечных систем, поскольку разработчик системы должен быть уверен, что в каждой цепочке имеется достаточное количество солнечных модулей, подключенных последовательно для создания этого напряжения. Если это значение не указано производителем, разработчики системы обычно используют нижнюю полосу диапазона напряжения отслеживания пиковой мощности в качестве минимального напряжения инвертора.
Рейтинг IPxx : рейтинг защиты от проникновения или код IP классифицирует и оценивает 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 вне помещения со степенью защиты IP45 (без защиты от пыли) или IP65 (пыленепроницаемость), а в США — NEMA 3R (без защиты от пыли, переносимой ветром) или NEMA 4X (пыль, переносимая ветром, прямые брызги воды и дополнительная защита от коррозии).
Сертификаты/соответствие : Сертификаты, необходимые электроэнергетическим компаниям, и местные электротехнические нормы и правила для утверждения присоединения к сети, такие как UL 1741 [7] и новый стандарт UL 1741SA [8].
^ Международная солнечная энергия (2006). Фотоэлектрическая энергия: Руководство по проектированию и установке , остров Габриола, Британская Колумбия: Издательство New Society, стр. 80.
^ «Краткий отчет о семинаре Министерства энергетики США по высокотехнологичным инверторам» (PDF) . Спонсор Министерства энергетики США, подготовлено McNeil Technologies . eere.energy.gov. Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2012 г. Проверено 10 июня 2011 г.
^ gosolarcalifornia.org, «Список подходящих инверторов». Архивировано 10 февраля 2009 г. на Wayback Machine , по состоянию на 30 июля 2009 г.,
^ «Стандарт на инверторы, преобразователи, контроллеры и оборудование систем взаимосвязи для использования с распределенными энергетическими ресурсами» . Проверено 15 апреля 2017 г.
^ «UL запускает программу расширенного тестирования и сертификации инверторов» . Проверено 15 апреля 2017 г.
Внешние ссылки
Калифорнийский список подходящих инверторов. Это официальный список инверторов Калифорнийской энергетической комиссии (CEC), которые имеют право на участие в программе скидок Калифорнии. Другие штаты также используют этот список.
Инструмент сравнения сетевых инверторов - веб-сайт, который позволяет людям сравнивать технические характеристики различных сетевых инверторов. Также можно использовать веб-сайт для фильтрации и поиска инверторов по техническим данным.
