Сетевой инвертор - что это и как работает?

Сетевыми (или grid-tie) инверторами являются устройства, преобразующие постоянное (DC) напряжение от возобновляемых источников энергии (фотомодулей, ветроустановок или микроГЭС) в переменное (AC) напряжение, и передающие его напрямую в сеть 220 (или 380) В, тем самым снижая потребление электроэнергии от энергосетей.

Сетевые инверторы также называют синхронными преобразователями, так как они обладают отличительной особенностью - наличием синхронизации выходного напряжения и тока со стационарной сетью.

Таким образом, сетевой инвертор осуществляет преобразование постоянного тока от солнечных батарей и других возобновляемых источников энергии в переменный, с надлежащими значениями частоты и фазы для сопряжения со стационарной сетью. Как правило, преобразование осуществляется с помощью PWM - широтно-импульсной модуляции.

Принцип работы сетевого инвертора состоит в перетекании тока, синхронизированного по частоте и фазе, при этом напряжение инвертора должно быть чуть выше напряжения в сети. Это становится возможным с помощью замера и повышения напряжения на выходе сетевого инвертора до текущего значения потока выходной мощности от источника постоянного тока.

В целях безопасности сетевые инверторы оборудуются так называемой anti - islanding защитой: в случае выхода сети из строя, либо выхода уровней напряжения или частот за допустимые пределы, автоматический выключатель отключает выход от сети.

Срабатывание данного вида защиты зависит от настроек инвертора и условий сети. В худшем случае - если напряжение в сети опускается ниже 0,5 от номинального, а частота отклоняется на 0,5 -0,7 Гц от номинального значения, сетевой инвертор должен остановить процесс генерации электроэнергии в сеть не менее чем за 100 миллисекунд.

Для того, чтобы снизить потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, сетевые инверторы функционируют при высоких входных напряжениях – ближе к напряжению в сети. Кроме того, обычно они оборудованы встроенной системой отслеживания точки максимальной мощности солнечных батарей. Данная система слежения (Maximum Power Point Tracking (MPPT)) позволяет определять наиболее оптимальное соотношение напряжения и тока, снимаемых с солнечных модулей, тем самым позволяя получать максимум энергии при любых внешних изменениях метеоусловий, в результате этого генерация от солнечных панелей в сеть осуществляется даже в пасмурную погоду.

В настоящее время сетевые инверторы находят широкое применение для экономии электроэнергии на производствах, в офисах, в торговых центрах и т.п. Сетевые фотоэлектрические системы строятся на таких объектах мощностью от 500 Вт и выше.

Сетевые солнечные инверторы промышленного назначения используют для передачи энергии от возобновляемых источников энергии в 3-х фазную сеть. В настоящее время для промышленного использования производят сетевые инверторы мощностью до нескольких сотен кВт. Подобные  инверторы (преобразовательные станции) построены по модульному принципу, с целью минимизации потерь и извлечения максимальной эффективности использования солнечной энергии.

Основные характеристики сетевых инверторов

• Номинальная выходная мощность – мощность, получаемая от данного инвертора.
• Выходное напряжение – показатель, определяющий к какой сети по напряжению может быть подключен инвертор. Для небольших инверторов (бытового назначения) выходное напряжение обычно равно 240 В. Инверторы для промышленного назначения рассчитаны на 208, 240, 277, 400 или 480 В, кроме того их можно подключать к 3-х фазной сети.
• Максимальная эффективность - наивысшая эффективность преобразования энергии, которую может обеспечить инвертор. Максимальный КПД большинства сетевых инверторов составляет более 94%, у некоторых - до 97%.
• Взвешенная эффективность - средняя эффективность инвертора, этот показатель лучше характеризует эффективность работы инвертора. Этот показатель важен, так как инверторы, способные преобразовывать энергию при различных выходных напряжениях переменного тока, имеют разную эффективность при каждом значении напряжения.
• Максимальный входной ток - максимальное количество постоянного тока, которое может преобразовывать инвертор. В случае, если какой-либо возобновляемый источник (например, солнечная панель) будет производить ток, превышающий это значение, сетевой инвертор его не использует.
• Максимальный выходной ток - максимальный непрерывный переменный ток, производимый инвертором. Этот показатель используют для определения минимального (номинального) значения перегрузки по току устройств защиты (к примеру, выключателей или предохранителей).
• Диапазон отслеживания напряжения максимальной мощности - диапазон напряжения постоянного тока, в котором будет работать точка максимальной мощности сетевого инвертора.
• Минимальное входное напряжение - минимальное напряжение, необходимое для включения инвертора и его работы. Этот показатель особенно важен для солнечных систем, так как разработчик системы должен быть уверен, что для произведения этого напряжения  в каждой цепочке последовательно соединено достаточное количество солнечных модулей.
• Степень защиты IP (или код исполнения) – характеризует степень защиты корпуса от проникновения внешних твердых предметов (первая цифра), а также воды (вторая цифра)