Jako ważny element wytwarzania energii fotowoltaicznej, falownik służy przede wszystkim do konwersji prądu stałego z modułów fotowoltaicznych na prąd przemienny. Obecnie na rynku dostępne są głównie falowniki scentralizowane, falowniki szeregowo-grupowe oraz falowniki rozproszone nowego typu.
Jak to działa:
· Falownik szeregowy: szereg ogniw fotowoltaicznych przetwarzany jest na prąd stały o wysokim napięciu, a następnie na prąd przemienny.
· Falowniki równoległe: wiele ogniw fotowoltaicznych jest połączonych równolegle w celu zwiększenia całkowitego prądu, który następnie jest przekształcany na prąd przemienny.
· Inwerter mostkowy: zastosowanie układu mostkowego do konwersji prądu stałego na prąd przemienny.
· Falownik o średniej częstotliwości: przetwarza prąd stały na prąd przemienny o średniej częstotliwości, który następnie jest przetwarzany w transformatorze w celu uzyskania pożądanego prądu przemiennego.
Na podstawie kształtu fali wyjściowej:
· Falownik sinusoidalny: wyjście jest czystą falą sinusoidalną, odpowiednią do wymagań jakościowych zasilania w zastosowaniach o wyższych wymaganiach.
· Modyfikowany falownik sinusoidalny: przebieg wyjściowy ma zmodyfikowany przebieg sinusoidalny, z odciętymi pewnymi składowymi harmonicznymi, co jest przydatne w większości zastosowań domowych i komercyjnych.
· Inwerter prostokątny: sygnał wyjściowy ma kształt fali prostokątnej, jest prosty i tani, jednak wprowadza więcej harmonicznych.
· Falownik z modulacją szerokości impulsu (PWM): zastosowanie technologii PWM o wysokiej częstotliwości w celu wytworzenia sygnału wyjściowego o przebiegu zbliżonym do sinusoidalnego.
Na podstawie obszarów zastosowania:
· Niezależny falownik: do niezależnych systemów wytwarzania energii elektrycznej, niezależnych od głównej sieci energetycznej, takich jak oświetlenie, zasilacze itp.
· Falownik solarny: podłącza energię fotowoltaiczną do sieci głównej i przesyła do niej nadmiar energii, gdy nie jest potrzebna, a także pobiera z sieci niewystarczającą ilość energii.
· Falownik mikrosieciowy: system mikrosieci może być sieciowy i zarządzany, będzie korzystał z różnych źródeł zasilania (takich jak energia słoneczna, wiatrowa itp.) i będzie podłączony do obciążenia.
Oto kilka popularnych kategorii falowników słonecznych. Różne typy falowników mają różne charakterystyki i zastosowania. Należy wybrać odpowiedni typ falownika, biorąc pod uwagę konkretne wymagania i scenariusze zastosowania.
Do czego służy falownik solarny:
Falownik solarny służy do przekształcania prądu stałego (DC) generowanego przez panele fotowoltaiczne (panele słoneczne) w prąd przemienny (AC). Panele fotowoltaiczne przekształcają światło słoneczne w prąd stały, a falownik solarny przekształca ten prąd stały w prąd przemienny, który zazwyczaj wykorzystujemy do zasilania domów, zakładów przemysłowych i firm.
Główne role falownika słonecznego są następujące:
1. Konwersja mocy: panel słoneczny przetwarza prąd stały na prąd przemienny, aby zaspokoić potrzeby sieci energetycznej. Prąd przemienny (AC) to forma energii elektrycznej wykorzystywana w życiu codziennym i w produkcji przemysłowej.
2. Podłączenie do sieci: w przypadku systemów fotowoltaicznych podłączonych do sieci, falownik solarny może wprowadzać nadmiar energii do sieci, zmniejszając w ten sposób zależność od sieci i generując pewien przychód z Internetu.
3. Zarządzanie energią: falownik słoneczny zazwyczaj monitoruje i zarządza systemem fotowoltaicznym, monitorując stan, prąd, napięcie itp. panelu fotowoltaicznego w czasie rzeczywistym, aby zapewnić użytkownikom możliwość monitorowania i optymalizowania wydajności systemów fotowoltaicznych.
4. Funkcje zabezpieczające: falownik solarny zwykle posiada zabezpieczenie przed przeciążeniem, zabezpieczenie przed zwarciem, zabezpieczenie przed przepięciem, zabezpieczenie przed podnapięciem itp., aby zapewnić bezpieczną pracę systemu fotowoltaicznego.
Krótko mówiąc, falownik słoneczny odgrywa kluczową rolę w systemach fotowoltaicznych, zamieniając energię świetlną na użyteczny prąd przemienny. Dzięki temu energia słoneczna może być wykorzystywana do zasilania i dostępu do sieci, co przyczynia się do osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju, oszczędzania energii i redukcji emisji.
Główne surowce do produkcji falowników obejmują następujące kategorie:
1. Urządzenie półprzewodnikowe: kluczowym elementem falownika jest półprzewodnikowy element mocy, zazwyczaj wykorzystujący tranzystor mocy (IGBT) lub tranzystor polowy typu metal-tlenek-półprzewodnik (MOSFET). Urządzenia te służą do konwersji energii elektrycznej z prądu stałego na przemienny.
2. Kondensatory i cewki indukcyjne: kondensatory i cewki indukcyjne są również stosowane w inwerterach do magazynowania i filtrowania energii elektrycznej. Kondensatory wygładzają napięcie i prąd wyjściowy, natomiast cewki indukcyjne filtrują szumy o wysokiej częstotliwości i harmoniczne.
3. Radiator i materiał radiatora: Urządzenie zasilające w falowniku generuje dużo ciepła, dlatego wymaga radiatora i materiału radiatora, aby skutecznie obniżyć temperaturę i zapewnić prawidłową pracę urządzenia. Radiatory są zazwyczaj wykonane z aluminium lub miedzi, aby zapewnić odpowiednią powierzchnię chłodzenia.
4. PCB (płytka drukowana): PCB to nośnik do instalacji i podłączania podzespołów elektronicznych w falowniku, charakteryzujący się dobrą przewodnością elektryczną i wytrzymałością mechaniczną. Projekt obwodu falownika będzie oparty na zapotrzebowaniu na moc oraz układzie obwodów dla odpowiedniego okablowania i połączeń.
5. Elementy elektroniczne i obwody: falownik musi również wykorzystywać różnorodne elementy obwodów, takie jak diody, rezystory, transformatory, bezpieczniki, złącza itp. w celu sterowania obwodem, ochrony i łączenia.
Ponadto obudowa falownika jest zwykle wykonana z materiałów metalowych, takich jak stop aluminium lub blacha stalowa, zapewniających dobrą ochronę mechaniczną i odprowadzanie ciepła.
Są to główne materiały wykorzystywane w falownikach. Materiały te odgrywają ważną rolę w projektowaniu i produkcji falowników, gwarantując wydajność i niezawodność falownika.
