Fotonaponski pretvarači spojeni na mrežu bitne su ključne komponente u fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije, uglavnom se koriste kao namjenski inverterski izvori energije u području solarne fotonaponske proizvodnje energije. Inverteri spojeni na mrežu pretvaraju izmjeničnu struju koju generiraju solarni paneli u izmjeničnu struju koja se može izravno spojiti na električnu mrežu putem tehnologije elektroničke pretvorbe energije. Naučimo o principu rada fotonaponskih pretvarača spojenih na mrežu i njihovoj ulozi u fotonaponskim sustavima za proizvodnju električne energije.
1 Princip rada fotonaponskog pretvarača spojenog na mrežu
Kada je javna električna mreža prekinuta, strana mreže je ekvivalentna stanju kratkog spoja, a pretvarač spojen na mrežu automatski će se zaštititi od preopterećenja. Kada mikroprocesor detektira preopterećenje, osim što će blokirati SPWM signal, također će isključiti prekidač spojen na mrežu. U ovom trenutku, ako niz solarnih ćelija ima izlaznu energiju, pretvarač će raditi u odvojenom radnom stanju. Kada radi samostalno, upravljanje je relativno jednostavno, što je stanje negativne povratne veze izmjeničnog napona. Mikroprocesor detektira izlazni napon pretvarača i uspoređuje ga s referentnim naponom (obično 220 V), a zatim kontrolira radni ciklus PWM izlaza kako bi se postigao rad pretvarača i regulacije napona.
Naravno, preduvjet za samostalan rad je da polje solarnih ćelija u tom trenutku može dati dovoljnu snagu. Ako je opterećenje preveliko ili su uvjeti sunčeve svjetlosti loši, pretvarač ne može proizvesti dovoljnu snagu, a terminalni napon polja solarnih ćelija će pasti, što će rezultirati smanjenjem izlaznog AC napona i ulaskom u stanje zaštite od niskog napona. Kada električna mreža nastavi s opskrbom, automatski će se prebaciti u stanje povratne sprege.
2 Uloga fotonaponskih pretvarača spojenih na mrežu
Inverteri ne samo da imaju funkciju pretvorbe izravne u izmjeničnu struju, već imaju i funkciju maksimiziranja učinka solarnih ćelija i zaštite sustava od grešaka. Ukratko, postoje funkcije automatskog rada i isključivanja, funkcija kontrole praćenja maksimalne snage, funkcija protiv izoliranog rada (za sustave spojene na mrežu), funkcija automatskog podešavanja napona (za sustave spojene na mrežu), funkcija otkrivanja istosmjerne struje (za sustave spojene na mrežu) i Funkcija otkrivanja istosmjernog uzemljenja (za sustave spojene na mrežu).
1. Automatski rad i funkcija isključivanja
Nakon izlaska sunca u jutarnjim satima, intenzitet sunčevog zračenja postupno raste, a izlaz solarne ćelije također se povećava u skladu s tim. Kada se postigne izlazna snaga potrebna za rad pretvarača, pretvarač automatski počinje raditi. Nakon ulaska u rad, pretvarač stalno prati izlaz modula solarnih ćelija. Sve dok je izlazna snaga modula solarnih ćelija veća od izlazne snage potrebne za rad pretvarača, pretvarač će nastaviti raditi; Sve do zalaska sunca pretvarač može raditi čak i za kišnih dana. Kada se izlaz modula solarne ćelije smanji i izlaz pretvarača približi nuli, pretvarač ulazi u stanje pripravnosti.
2. Kontrolna funkcija praćenja maksimalne snage
Izlaz modula solarnih ćelija varira ovisno o intenzitetu sunčevog zračenja i temperaturi samog modula solarnih ćelija (temperatura čipa). Osim toga, zbog karakteristike pada napona s povećanjem struje u modulima solarnih ćelija, postoji optimalna radna točka koja može postići maksimalnu snagu. Intenzitet sunčevog zračenja se stalno mijenja, a očito se mijenja i optimalna radna točka. U usporedbi s ovim promjenama, zadržavajući radnu točku modula solarne ćelije na točki maksimalne snage, sustav uvijek dobiva maksimalnu izlaznu snagu iz modula solarne ćelije, a ova se kontrola naziva kontrolom praćenja maksimalne snage. Najveća značajka pretvarača koji se koriste u sustavima za proizvodnju solarne energije je uključivanje funkcije praćenja maksimalne snage (MPPT).
3. Funkcija detekcije mreže i povezivanja na mrežu
Prije proizvodnje električne energije spojene na mrežu, inverter povezan na mrežu mora preuzeti snagu iz mreže, detektirati napon, frekvenciju, redoslijed faza i druge parametre mrežnog prijenosa električne energije, a zatim prilagoditi parametre vlastite proizvodnje električne energije kako bi bili u skladu s električni parametri mreže. Nakon toga može se dovršiti proizvodnja električne energije spojene na mrežu.
4. Funkcija prolaza nultog (niskog) napona
Kada havarije ili smetnje u elektroenergetskom sustavu uzrokuju privremeni pad napona na mrežnom priključku fotonaponske elektrane, fotonaponska elektrana može osigurati kontinuirani rad bez prekida unutar određenog raspona i vremenskog intervala pada napona.
5. Detekcija i kontrola efekta otoka
Tijekom normalne proizvodnje električne energije, fotonaponski mrežni sustav za proizvodnju električne energije povezan je s električnom mrežom i isporučuje aktivnu snagu u mrežu. Međutim, kada mreža izgubi napajanje, fotonaponski sustav za proizvodnju električne energije povezan s mrežom može nastaviti raditi i raditi neovisno o lokalnim opterećenjima, što je fenomen poznat kao otočni učinak. Kada se u pretvaračima pojavi otočić, to predstavlja veliku sigurnosnu opasnost za osobnu sigurnost, rad mreže i sam pretvarač. Stoga standard mrežnog povezivanja pretvarača propisuje da pretvarači spojeni na fotonaponsku mrežu moraju imati funkcije otkrivanja i upravljanja otocima.