Мережевий інвертор - поняття і принцип роботи

Мережевими (або grid-tie) инверторами є пристрої, що перетворюють постійний (DC) напруга від поновлюваних джерел енергії (сонячних батарей. Вітроустановок або мікроГЕС) в змінну (AC) напруга, і передають його безпосередньо в мережу 220 (або 380) В, тим самим знижуючи споживання електроенергії від енергомереж.

Мережеві інвертори також називають синхронними перетворювачами, так як вони мають відмінною рисою - наявністю синхронізації вихідної напруги і струму зі стаціонарною мережею.

Таким чином, мережевий інвертор здійснює перетворення постійного струму від сонячних модулів і інших поновлюваних джерел енергії в змінний, з належними значеннями частоти і фази для сполучення зі стаціонарною мережею. Як правило, перетворення здійснюється за допомогою PWM - широтно-імпульсної модуляції.

Принцип роботи мережевого інвертора полягає в перетікання струму, синхронізованого по частоті і фазі, при цьому напруга інвертора має бути трохи вище напруги в мережі. Це стає можливим за допомогою виміру і підвищення напруги на виході мережевого інвертора до поточного значення потоку вихідної потужності від джерела постійного струму.

З метою безпеки мережеві інвертори обладнуються так званої anti - islanding захистом: в разі виходу мережі з ладу, або виходу рівнів напруги або частот за допустимі межі, автоматичний вимикач відключає вихід від мережі.

Спрацювання даного виду захисту залежить від налаштувань інвертора і умов мережі. У гіршому випадку - якщо напруга в мережі опускається нижче 0,5 від номінального, а частота відхиляється на 0,5 -0,7 Гц від номінального значення, мережевий інвертор повинен зупинити процес генерації електроенергії в мережу не менше ніж за 100 мілісекунд.

Для того, щоб знизити втрати на перетворення постійної напруги в змінну, мережеві інвертори функціонують при високих вхідних напругах - ближче до напруги в мережі. Крім того, зазвичай вони обладнані вбудованою системою відстеження точки максимальної потужності сонячних батарей. Дана система стеження (Maximum Power Point Tracking (MPPT)) дозволяє визначати найбільш оптимальне співвідношення напруги і струму, що знімаються з сонячних модулів, тим самим дозволяючи отримувати максимум енергії при будь-яких зовнішніх змінах метеоумов, в результаті цього генерація від сонячних панелей в мережу здійснюється навіть у похмуру погоду.

В даний час мережеві інвертори знаходять широке застосування для економії електроенергії на виробництвах, в офісах, в торгових центрах і т.п. Мережеві фотоелектричні системи будуються на таких об`єктах потужністю від 500 ват і вище.

Мережеві інвертори промислового призначення використовують для передачі енергії від поновлюваних джерел енергії в 3-х фазну мережу. В даний час для промислового використання виробляють мережеві інвертори потужністю до декількох сотень кВт. Подібні інвертори (перетворюючі станції) побудовані за модульним принципом, з метою мінімізації втрат і вилучення максимальної ефективності використання сонячної енергії.

Основні характеристики мережевих інверторів

номінальна вихідна потужність - потужність, що отримується від даного інвертора.
вихідна напруга - показник, що визначає до якої мережі по напрузі може бути підключений інвертор. Для невеликих інверторів (побутового призначення) вихідна напруга звичайно дорівнює 240В. Інвертори для промислового призначення розраховані на 208, 240, 277, 400 або 480В, крім того їх можна підключати до 3-х фазної мережі.
максимальна ефективність - найвища ефективність перетворення енергії, яку може забезпечити інвертор. Максимальний ККД більшості мережевих інверторів становить понад 94%, у деяких - до 97%.
зважена ефективність-середня ефективність інвертора, цей показник краще характеризує ефективність роботи інвертора. Цей показник важливий, так як інвертори, здатні перетворювати енергію при різних вихідних напругах змінного струму, мають різну ефективність при кожному значенні напруги.
максимальний вхідний струм - максимальна кількість постійного струму, яке може перетворювати інвертор. У разі, якщо будь-якої поновлюване джерело (наприклад, сонячна панель) буде виробляти струм, що перевищує це значення, мережевий інвертор його не використовує.
максимальний вихідний струм - максимальний безперервний змінний струм, вироблений інвертором. Цей показник використовують для визначення мінімального (номінального) значення перевантаження по току пристроїв захисту (наприклад, вимикачів або запобіжників).
діапазон відстеження напруги максимальної потужності - діапазон напруги постійного струму, в якому буде працювати точка максимальної потужності мережевого інвертора.
мінімальне вхідна напруга - мінімальна напруга, необхідне для включення інвертора і його роботи. Цей показник особливо важливий для сонячних систем, так як розробник системи повинен бути впевнений, що для твору цієї напруги в кожній ланцюжку послідовно з`єднане достатню кількість сонячних модулів.
ступінь захисту IP (або код виконання) - характеризує ступінь захисту корпусу від проникнення зовнішніх твердих предметів (перша цифра), а також води (друга цифра).

Приклад середньодобової генерації мережевий сонячної системи 12 кВт для Самарської області