العاكس للطاقة الشمسية

أنواع مختلفة من محولات الطاقة الشمسية

كيف تعمل محولات الطاقة الشمسية؟

ماذا يفعل العاكس الشمسي؟

تعتبر محولات الطاقة الشمسية مكونًا مهمًا في مجموعة الطاقة الشمسية. يلعب دورًا محوريًا في عمل النظام لتوفير الحماية للنظام. يتم وصف وظائف العاكس أدناه.

المصطلحات الرئيسية للعاكس الشمسي التي يجب معرفتها

القطع / سلخ فروة الرأس
هذا هو المصطلح المستخدم لوصف خرج الطاقة المفقود بسبب تصغير حجم العاكس.
أي عاكس معين لديه الحد الأقصى لتصنيف الطاقة (على المستوى السكني، ويقاس بالواط أو كيلوواط). عندما تزود الطاقة الشمسية طاقة التيار المستمر بما يزيد عن الحد الأقصى لتصنيف الطاقة لهذا العاكس (ما يمكن للعاكس التعامل معه)، يتم "قص" الطاقة الناتجة.
من المهم مراعاة الحد الأقصى لخرج الطاقة لصفائف الألواح الشمسية واختيار عاكس بالحجم والطراز والنوع الصحيح لتجنب القطع الزائد.
من الطبيعي أن يكون حجم نظام التيار المستمر أكبر بحوالي 1.2 مرة من الحد الأقصى لتصنيف طاقة التيار المتردد لنظام العاكس. على سبيل المثال، يقال إن مجموعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 12 كيلووات مقترنة بعاكس بقدرة 10 كيلووات تحتوي على نسبة تيار مستمر: تيار متردد - أو "نسبة تحميل العاكس" - تبلغ 1.2.
عندما تأخذ في الاعتبار الظروف الواقعية الخاصة بالموقع والتي تؤثر على خرج الطاقة، فقد يكون من المنطقي أن يكون حجم المجموعة الشمسية أكبر قليلاً من تصنيف الطاقة الأقصى للعاكس، حيث قد يكون هناك عدد قليل جدًا من "أيام تحديد الطاقة"، أو حالات القطع لهذا النظام.

كفاءة العاكس
كفاءة العاكس هي النسبة المئوية التي تخبرنا بمقدار دخل طاقة التيار المستمر إلى العاكس الذي يخرج كطاقة تيار متردد قابلة للاستخدام. لا يوجد عاكس فعال بنسبة 100%، على الرغم من أن البعض يقترب منه في الظروف المواتية. عند التحويل من التيار المستمر إلى التيار المتردد، يتم فقدان الطاقة على شكل حرارة.

الطاقة القصوى
الطاقة القصوى هي أعلى كمية من الطاقة المسموح بتغذيتها في العاكس، وهي دالة لمواصفات العاكس أو الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن أن تنتجها اللوحة الشمسية. سيحدث هذا عند المفاضلة المثلى بين الجهد والتيار على طول منحنى IV (التيار والجهد) للوحة معينة.

أقصى نقطة للطاقة (MPP)
سيختلف الحد الأقصى لإنتاج الطاقة للنظام الشمسي باختلاف الظروف، مثل مقدار ضوء الشمس الذي يتلقاه، ودرجة الحرارة، وعوامل أخرى. قد ينتج نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الثابت أو الثابت أو السقفي أو المثبت على الأرض فقط الحد الأقصى من الطاقة المقدرة خلال فترة محدودة من اليوم. كل خلية شمسية محددة لها منحنى IV فريد خاص بها، والذي يربط أقصى إنتاج للطاقة بالتغيرات في التيار (I) والجهد (V).

الحد الأقصى لتعقب نقطة الطاقة (MPPT)
جهاز يقوم بشكل دوري بتتبع خصائص لوحة معينة، أو سلسلة من اللوحات، أو النظام، ويعمل على تحسين وتغيير الجهد والتيار وفقًا لذلك من أجل إنتاج أقصى قدر من الطاقة.

العاكس الصغير
جهاز يقوم بتحويل التيار المباشر (DC) الناتج عن لوحة شمسية واحدة إلى تيار متردد (AC).
عادةً ما يتم توصيل العاكسات الصغيرة وتثبيتها في موقع كل لوحة شمسية فردية في المصفوفة أو خلفها. يتم تركيب معظم أنواع العاكسات الدقيقة في الميدان، في حين يأتي بعضها مدمجًا بلوحة من قبل الشركة المصنعة.

محسن
محول DC-DC، أو المُحسِّن، أو "مُحسِّن اللوحة"، هو جهاز إلكتروني للطاقة على مستوى الوحدة يزيد من إنتاج طاقة النظام الشمسي عن طريق قياس MPPT لكل لوحة على حدة باستمرار.
تقوم أدوات تحسين اللوحة بنقل خصائص الأداء عبر نظام مراقبة لتسهيل العمليات وأي صيانة ضرورية. في الأساس، يدعم المحسنون تصميمات وترتيبات النظام المرنة - مع اتجاهات اللوحة المتعددة والإمالة والسمت وأنواع الوحدات النمطية في سلسلة معينة.
ربما تكون الفائدة الأكثر فائدة لاستخدام مُحسِّن التيار المستمر هي MPPT على مستوى اللوحة، أو تتبع نقطة الطاقة القصوى. والنتيجة هي زيادة حصاد الطاقة من نظام الألواح، خاصة عند التعرض للظل الدوري أو الشامل.

نقطة القوة القصوى
مصطلح آخر لنقطة الطاقة القصوى (MPP).

العاكس سلسلة
الجهاز الذي يحول كهرباء التيار المباشر (DC) التي تنتجها مجموعات من الألواح الشمسية (تسمى سلاسل)، إلى كهرباء تيار متناوب (AC) قابلة للاستخدام.
تعتبر محولات السلسلة تقنية شمسية "ناضجة" أثبتت فعاليتها وآمنة وموثوقة. عادةً ما تحمل محولات سلسلة التيار المتردد 240 فولت السكنية ضمانات الشركة المصنعة لمدة 10 سنوات تقريبًا.

العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار العاكس الشمسي

استقرار الجهد الناتج

تقوم الخلايا الشمسية بتوليد الكهرباء الموجودة في بطاريات التخزين قبل تحويلها إلى 220 فولت أو 380 فولت تيار متردد بواسطة محولات الطاقة الشمسية في الأنظمة الكهروضوئية. من ناحية أخرى، يتم تحديد جهد الخرج لبطاريات التخزين من خلال شحن وتفريغ بطاريات التخزين نفسها. وفي الوقت نفسه، يجب ألا يتجاوز تباين خرج الجهد 10% من القيمة المقدرة عندما يتغير الحمل بشكل غير متوقع.

تردد الإخراج المقدر

نظرًا لأن ترددها المثالي هو 50 هرتز، فإن أحمال المحركات، مثل الغسالات والثلاجات، سوف تسخن وتقلل من كفاءة النظام وعمر الخدمة. ونتيجة لذلك، يجب أن يكون تيار الخرج لمحولات الطاقة الشمسية رقمًا ثابتًا، عادةً 50 هرتز، مع تقلب أقل من 1% في ظل ظروف التشغيل العادية.

تشويه الموجي من الجهد الناتج

يجب ضبط الحد الأقصى لتشوه شكل الموجة (أو المحتوى التوافقي) لمحولات الموجة الجيبية. يعد التشوه الموجي الإجمالي لجهد الخرج أحد طرق التعبير عنه، والذي يجب ألا يتجاوز 5%. (يُسمح بـ 10 بالمائة للإخراج أحادي الطور).
نظرًا لأن تيار الخرج التوافقي عالي الترتيب للعاكسات سوف يولد تيارًا إيديًا وخسائر إضافية أخرى على الحمل الحثي، فإن التشوه المفرط لشكل الموجة للعاكسات سوف يسبب تسخينًا شديدًا لتحميل المكونات، وهو أمر غير قابل لسلامة المعدات ويؤثر على الفعالية التشغيلية العملية.

عامل قوة التحميل

تمتلك محولات الموجة الجيبية عامل طاقة تحميل يتراوح من {{0}}.7 إلى 0.9، بقيمة تقديرية تبلغ 0.9، ويمكنها التعامل مع الأحمال الحثية والسعوية. عندما تكون طاقة الحمل ثابتة، وتكون الإدارة النشطة للعاكس منخفضة، فإن السعة المطلوبة لعاكس الطاقة تنمو.