اینورتر متصل به شبکه چیست ؟

اینورتر on-grid اینورتر متصل به شبکه نیز نامیده می شود. یک اینورتر خاص است که علاوه بر تبدیل جریان مستقیم DC به جریان متناوب AC , جریان متناوب خروجی را می توان با فرکانس و فاز شبکه همگام کرد و به شبکه برق برگردد.

اینورترهای متصل به شبکه معمولا در کاربردهایی استفاده می شوند که برخی از منابع ولتاژ DC (مانند پنل های خورشیدی و یا توربین های بادی کوچک) به شبکه متصل هستند.

این مقاله به اصول و اصل کار و عملکرد اینورتر های متصل به شبکه می پردازد و اهمیت آنها را در سیستم های انرژی خورشیدی مدرن برجسته می کند.

تعریف اینورتر متصل به شبکه :

اینورتر متصل به شبکه دستگاهی است که برق DC را از پنل خورشیدی گرفته و به برق AC تبدیل می کند که با شبکه برق سازگار است. برخلاف اینورتر های منفصل از شبکه یا off-grid که به طور مستقل از شبکه کار می کند و نیاز به ذخیره در باتری دارند , اینورترهای شبکه در ارتباط با شبکه کار می کنند.

آنها به صاحبان واحد های مسکونی و مراکز صنعتی و تجاری اجازه می دهد از انرژی خورشیدی استفاده کنند. در عین حال که به شرکت خدمات برق متصل هستند و امکان ادغام یکپارچه انرژی های تجدیدپذیر در زیر ساخت های برق را فراهم می کند.

اصل کار اینورتر متصل به شبکه 

هنگامی که شبکه برق خاموش است , سمت شبکه معادل اتصال کوتاه است و اینورتر شبکه به طور خودکار به دلیل اضافه بار محافظت می شود. و هنگامی که زیر پردازنده اضافه بار را تشخیص دهد علاوه بر مسدود کردن سیگنال SPWM , قطع کننده مدار متصل به شبکه را نیز قطع می کند.

در این زمان اگر پنل های خورشیدی دارای خروجی انرژی باشد , اینورتر روی شبکه حالت عملکرد جداگانه کار می کند. کنترل در هنگام اجرا به تنهایی یعنی در وضعیت بازخورد منفی ولتاژ AC نسبتا ساده است.

ریز پردازنده ولتاژ خروجی اینورتر را تشخیص می دهد و آن را با ولتاژ مرجع (معمولا 220 ولت) مقایسه می کند و سپس چرخه وظیفه خروجی PWM را برای دستیابی به اینورتر و پایداری اتصال شبکه را کنترل می کند.

البته فرض عملکرد به تنهایی این است که پنل های خورشیدی بتواند در آن زمان انرژی کافی را ارائه دهند. اگر بار خیلی زیاد باشد یا شرایط نور خورشید ضعیف باشد , اینورتر نمی تواند توان کافی را تولید کند و ولتاژ پایانه های پنل های خورشیدی کاهش می یابد. در نتیجه ولتاژ خروجی AC کاهش می یابد و وارد حالت حفاظتی ولتاژ پایین می شود. هنگامی که شبکه برق بازیابی می شود به طور خودکار به وضعیت بازخورد تغییر می کند.

عملکرد شبکه روی اینورتر

اینورتر اتصال به شبکه نه تنها عملکرد تبدیل DC-AC را دارد , بلکه عملکرد حداکثر توان پنل خورشیدی و عملکرد محافظت از خطای سیستم را نیز دارد. به طور خلاصه دارای : عملکرد خودکار و خاموش شدن , عملکرد کنترل ردیابی حداکثر توان , عملکرد ضد مستقل (برای سیستم اتصال به شبکه) , عملکرد تنظیم خودکار ولتاژ (برای سیستم اتصال شبکه) , عملکرد تشخیص DC (برای شبکه) , عملکرد ارت DC

1 . عملکرد خودکار و توقف عملکرد :

پس از طلوع آفتاب در صبح , شدت تابش خورشید به تدریج افزایش می یابد و خروجی سلول خورشیدی نیز افزایش می یابد. هنگامی که توان خروجی مورد نیاز مبدل PV شبکه به دست آمد , اینورتر به طور خودکار شروع به کار می کند.

پس از شروع به کار , اینورتر خروجی پنل های خورشیدی را در تمام مدت نظارت خواهد کرد , تا زمانی که توان خروجی پنل های خورشیدی از توان خروجی مورد نیاز برای کار اینورتر بیشتر باشد , اینورتر به کار خود ادامه خواهد داد.

در غروب آفتاب متوقف می شود , حتی اگر هوا ابری و بارانی باشد اینورتر نیز می تواند کار کند. هنگامی که خروجی پنل های خورشیدی کمتر می شود , خروجی اینورتر خورشیدی نزدیک صفر است , اینورتر حالت آماده به کار را تشکیل می دهد.

2 . عملکرد کنترل ردیابی حداکثر توان :

خروجی یک پنل خورشیدی با شدت تابش خورشید و دمای خود پنل متغییر است. علاوه بر این از آنجایی که پنل خورشیدی این ویژگی را دارد که ولتاژ با افزایش جریان کاهش می یابد. نقطه عملیاتی بهینه ای وجود دارد که حداکثر توان را می توان به دست آورد.

شدت تابش خورشید در حال تغییر است و بدیهی است که نقطه کار بهینه نیز در حال تغییر است. نسبت به این تغییرات , نقطه کار پنل خورشیدی همیشه در نقطه حداکثر توان است و سیستم همیشه حداکثر توان خروجی را از پنل های خورشیدی به دست می آورد.

این کنترل حداکثر کنترل ردیابی توان است و بزرگترین ویژگی اینورتر های خورشیدی این است که آنها ردیابی نقطه حداکثر توان یا MPPT را دارند.

3 . تشخیص شبکه برق و عملکرد اتصال به شبکه :

قبل از اینکه اینورتر متصل به شبکه به پنل های خورشیدی برای تولید برق متصل شود. باید از شبکه برق پارامتر هایی مانند ولتاژ , فرکانس , توالی فاز و غیره را تشخیص داده و سپس پارامتر های شبکه را تنظیم کند. اینورتر تولید برق خود را با پارامتر های الکتریکی شبکه هماهنگ می کند و برای تولید برق به شبکه متصل خواهد شد.

4 . عملکرد ولتاژ صفر (کم) :

هنگامی که یک حادثه یا اختلال در سیستم قدرت باعث کاهش ولتاژ در نقطه متصل به شبکه نیروگاه خورشیدی می شود. در محدوده افت ولتاژ و بازه زمانی معین , نیروگاه خورشیدی می تواند عملکرد مداوم را بدون قطع شدن از شبکه تضمین کند.

5 . تشخیص و کنترل اثر جزیره ای :

در طول تولید برق معمولی , سیستم تولید برق در شبکه به شبکه بزرگ برق متصل می شود و توان فعال را به شبکه منتقل می کند.

با این حال هنگامی که شبکه برق را از دست می دهد , سیستم تولید برق متصل به شبکه ممکن است مستقل از بار محلی به کار و عملکرد خود ادامه دهد , این پدیده اثر جریره ای نامیده می شود.

هنگامی که اثر جزیره ای اینورتر رخ می دهد , خطرات ایمنی زیادی برای ایمنی شخصی , عملکرد شبکه برق و خود اینورتر ایجاد می کند. بنابراین , استاندارد اتصال به شبکه اینورتر تصریح می کند که شبکه روی اینورتر باید عملکرد تشخیص و کنترل اثر جزیره ای را داشته باشد.

فنآوری پیچیده و ویژگی های ایمنی طراحی شده در اینورترهای متصل به شبکه , عملکرد قابل اعتماد را تضمین می کند و آنها را به یک جزء حیاتی در گذار به آینده انرژی پاک تر و پایدار تبدیل می کند.

دو نوع اینورتر متصل به شبکه یا on-grid وجود دارد : 1- تکفاز 250 وات تا 10 کیلووات 2- سه فاز 5 کیلووات تا 200 کیلووات

نوع بدون ترانسفورماتور , اینورترهای متعدد را می توان به صورت موازی کار کرد.