Prie fotovoltinio tinklo prijungti inverteriai yra esminiai pagrindiniai fotovoltinės energijos gamybos sistemų komponentai, daugiausia naudojami kaip skirti inverterių energijos šaltiniai saulės fotovoltinės energijos gamybos srityje. Į tinklą prijungti inverteriai saulės baterijų generuojamą kintamosios srovės energiją paverčia kintamosios srovės energija, kurią galima tiesiogiai prijungti prie elektros tinklo naudojant galios elektroninės konversijos technologiją. Sužinokime apie fotovoltinių tinklų prijungtų keitiklių veikimo principą ir jų vaidmenį fotovoltinės energijos gamybos sistemose.
1 Fotovoltinio tinklo prijungto keitiklio veikimo principas
Atjungus viešąjį elektros tinklą, tinklo pusė prilygsta trumpojo jungimo būsenai, o prie tinklo prijungtas keitiklis automatiškai apsisaugos nuo perkrovos. Kai mikroprocesorius aptinka perkrovą, jis ne tik blokuoja SPWM signalą, bet ir atjungia prie tinklo prijungtą grandinės pertraukiklį. Šiuo metu, jei saulės elementų matrica turi energijos išėjimą, keitiklis veiks atskiroje darbo būsenoje. Kai veikia vienas, valdymas yra gana paprastas, tai yra neigiama kintamosios įtampos grįžtamojo ryšio būsena. Mikroprocesorius aptinka keitiklio išėjimo įtampą ir lygina ją su etalonine įtampa (dažniausiai 220 V), o tada valdo PWM išėjimo darbo ciklą, kad keitiklis ir įtampos reguliavimas veiktų.
Žinoma, būtina nepriklausomo veikimo sąlyga yra ta, kad saulės elementų masyvas tuo metu gali užtikrinti pakankamai energijos. Jei apkrova per didelė arba saulės šviesos sąlygos prastos, keitiklis negali išleisti pakankamai galios, o saulės elementų matricos gnybtų įtampa sumažės, todėl išėjimo kintamosios srovės įtampa sumažės ir pereis į žemos įtampos apsaugos būseną. Kai elektros tinklas atnaujins tiekimą, jis automatiškai persijungs į grįžtamojo ryšio būseną.
2 Fotovoltinių tinklų prijungtų keitiklių vaidmuo
Inverteriai ne tik atlieka tiesioginės srovės konvertavimo į kintamąją srovę funkciją, bet ir turi maksimaliai padidinti saulės elementų našumą bei sistemos gedimų apsaugą. Apibendrinant galima pasakyti, kad yra automatinio veikimo ir išjungimo funkcijos, didžiausios galios sekimo valdymo funkcija, izoliuoto veikimo funkcija (prie tinklo prijungtoms sistemoms), automatinio įtampos reguliavimo funkcija (prijungtoms prie tinklo sistemoms), nuolatinės srovės aptikimo funkcija (prijungtoms prie tinklo sistemoms) ir Nuolatinės srovės įžeminimo aptikimo funkcija (prie tinklo prijungtoms sistemoms).
1. Automatinis veikimas ir išjungimo funkcija
Po saulėtekio ryte saulės spinduliuotės intensyvumas palaipsniui didėja, atitinkamai didėja ir saulės elemento galia. Kai pasiekiama keitiklio veikimui reikalinga išėjimo galia, keitiklis automatiškai pradeda veikti. Pradėjęs veikti, keitiklis nuolat stebi saulės elementų modulių išėjimą. Kol saulės elementų modulių išėjimo galia yra didesnė už išėjimo galią, reikalingą keitikliui veikti, keitiklis veiks toliau; Iki saulėlydžio keitiklis gali veikti net ir lietingomis dienomis. Kai saulės elementų modulio išėjimas sumažėja ir keitiklio išėjimas artėja prie nulio, keitiklis pereina į budėjimo būseną.
2. Maksimalios galios sekimo valdymo funkcija
Saulės elementų modulių išeiga kinta priklausomai nuo saulės spinduliuotės intensyvumo ir paties saulės elemento modulio temperatūros (lusto temperatūros). Be to, dėl įtampos mažėjimo didėjant srovei saulės elementų moduliuose charakteristikos yra optimalus veikimo taškas, kuriuo galima pasiekti maksimalią galią. Saulės spinduliavimo intensyvumas nuolat kinta, akivaizdu, kad keičiasi ir optimalus veikimo taškas. Lyginant su šiais pakeitimais, saulės elementų modulio veikimo tašką išlaikant maksimalios galios taške, sistema visada gauna didžiausią saulės elementų modulio išeinančią galią, o šis valdymas vadinamas didžiausios galios sekimo valdymu. Didžiausia saulės energijos gamybos sistemose naudojamų keitiklių savybė yra maksimalios galios taško sekimo (MPPT) funkcija.
3. Tinklo aptikimo ir tinklo prijungimo funkcija
Prieš generuodamas elektros energiją, prijungtas prie tinklo, prijungtas keitiklis turi paimti maitinimą iš tinklo, nustatyti įtampą, dažnį, fazių seką ir kitus tinklo energijos perdavimo parametrus, o tada pakoreguoti savo energijos gamybos parametrus, kad jie atitiktų tinklo elektriniai parametrai. Po to galima baigti elektros energijos gamybą, prijungtą prie tinklo.
4. Nulinės (žemos) įtampos važiavimo funkcija
Kai dėl elektros sistemos avarijų ar trikdžių laikinai nukrenta įtampa fotovoltinės elektrinės prijungimo prie tinklo taške, fotovoltinė elektrinė gali užtikrinti nenutrūkstamą veikimą be atjungimo tam tikrame įtampos kritimo intervale ir laiko intervale.
5. Salos efekto aptikimas ir valdymas
Įprastos elektros energijos gamybos metu prie fotovoltinės tinklo prijungta elektros energijos gamybos sistema yra prijungta prie elektros tinklo ir tiekia aktyviąją energiją į tinklą. Tačiau, kai tinkle netenkama galia, prie fotovoltinės tinklo prijungta elektros energijos gamybos sistema gali toliau veikti ir veikti nepriklausomai nuo vietinių apkrovų – reiškinys, žinomas kaip salos efektas. Kai inverteriuose atsiranda salelių, tai kelia didelį pavojų asmens saugumui, tinklo veikimui ir pačiam keitikliui. Todėl keitiklių prijungimo prie tinklo standartas numato, kad prie fotovoltinio tinklo prijungti keitikliai turi turėti salelių aptikimo ir valdymo funkcijas.