การวิเคราะห์ความสามารถในการรับภาระเกินของอินเวอร์เตอร์ไฮบริด

ในระบบโซลาร์เซลล์แบบกริด โมดูลโซลาร์เซลล์ อินเวอร์เตอร์ และกริดไฟฟ้าสามารถประกอบเป็นระบบไฟฟ้าได้ อุปกรณ์จะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ตามรังสีแสงอาทิตย์ จากนั้นอินเวอร์เตอร์จะจ่ายพลังงานที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น อินเวอร์เตอร์ไฮบริดจึงไม่มีความต้องการพิเศษเกี่ยวกับการโอเวอร์โหลด AC เพราะโดยพื้นฐานแล้วพลังงานขาออกของอินเวอร์เตอร์จะไม่เกินพลังงานของอุปกรณ์ ในระบบโซลาร์เซลล์แบบออฟกริด อุปกรณ์ แบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์ และโหลดประกอบเป็นระบบไฟฟ้า พลังงานขาออกของอินเวอร์เตอร์ขึ้นอยู่กับโหลด กำลังเริ่มต้นของมอเตอร์ในอุปกรณ์โหลดเหนี่ยวนำบางชนิด เช่น เครื่องปรับอากาศหรือปั๊มน้ำ จะมีค่าประมาณ 3-5 เท่าของกำลังไฟฟ้าที่ระบุ ดังนั้น อินเวอร์เตอร์ไฮบริดจึงมีข้อกำหนดพิเศษเกี่ยวกับสถานการณ์โอเวอร์โหลด

กำลังสูงสุดของอินเวอร์เตอร์ไฮบริดที่ใช้เทคโนโลยีฉนวนความถี่สูงสามารถเป็น 2 เท่าของกำลังไฟฟ้าที่ระบุ กำลังสูงสุดของอินเวอร์เตอร์ไฮบริดที่ใช้เทคโนโลยีแยกความถี่ไฟฟ้าสามารถเป็น 3 เท่าของกำลังไฟฟ้าที่ระบุ อินเวอร์เตอร์ไฮบริดความถี่สูงขนาด 3kW สามารถขับเคลื่อนเครื่องปรับอากาศ 1P (กำลังเริ่มต้นประมาณ 5.5kVA) อินเวอร์เตอร์ออฟกริดความถี่ไฟฟ้าขนาด 12kW สามารถขับเคลื่อนเครื่องปรับอากาศ 6P (กำลังเริ่มต้นประมาณ 33kVA) พลังงานบางส่วนที่อินเวอร์เตอร์จ่ายเพื่อขับเคลื่อนโหลดมาจากแบตเตอรี่หรือโมดูลโซลาร์เซลล์ หากไม่เพียงพอ ส่วนที่เกินจะมาจากองค์ประกอบเก็บพลังงาน (ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ) ของอินเวอร์เตอร์

วิเคราะห์ความสามารถโอเวอร์โหลดของอินเวอร์เตอร์ไฮบริดจากวงจร

ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบเก็บพลังงานทั้งคู่ ความแตกต่างคือ ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานในรูปแบบสนามไฟฟ้า ยิ่งความจุตัวเก็บประจุใหญ่เท่าใด พลังงานที่เก็บไว้ก็จะยิ่งมากขึ้น ตัวเหนี่ยวนำเก็บพลังงานในรูปแบบสนามแม่เหล็ก ยิ่งความสามารถในการนำแม่เหล็กของแกนเหนี่ยวนำสูงเท่าใด อินดักแตนซ์และพลังงานที่เก็บไว้ก็จะยิ่งมากขึ้น

หลักการทำงานของตัวเก็บประจุสามารถสังเกตได้จากโครงสร้าง ตามภาพประกอบด้านล่าง ทั้งสองด้านจะติดตั้งแผ่นโลหะเพื่อเชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าสองข้าง ในขณะเดียวกันตรงกลางจะถูกแยกด้วยวัสดุฉนวน ในสถานการณ์ที่ไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอกถูกนำไปใช้กับขั้วของตัวเก็บประจุทั้งสอง ขั้วบวกและขั้วลบบนแผ่นอิเล็กโทรดทั้งสองจะอยู่ในสถานะสมดุล

จากภาพด้านบนจะเห็นได้ว่าเมื่อมีสนามไฟฟ้าภายนอกถูกนำไปใช้กับขั้วของตัวเก็บประจุทั้งสอง ขั้วบวกจะสะสมอยู่บนแผ่นอิเล็กโทรดแผ่นหนึ่ง และขั้วลบจะสะสมอยู่บนแผ่นอิเล็กโทรดอีกแผ่นหนึ่ง เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของตัวเก็บประจุทั้งสองเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงแรงดันไฟฟ้ากำลัง ตัวเก็บประจุจะหยุดชาร์จ ในสถานการณ์นี้ พลังงานในตัวเก็บประจุจะไม่หายไปแม้ว่าการเชื่อมต่อวงจรภายนอกจะถูกตัดออก นี่เป็นผลจากกฎที่ว่าประจุไฟฟ้าที่เหมือนกันจะผลักกันและประจุที่ต่างกันจะดึงดูดกัน ประจุที่ขั้วทั้งสองจะดึงดูดกันเพื่อเก็บพลังงาน

หม้อแปลงแยกความถี่ไฟฟ้าหมายถึงหม้อแปลงที่มีความถี่ 50Hz หม้อแปลงทั้งด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิมีตัวเหนี่ยวนำซึ่งสามารถเก็บพลังงานได้บางส่วน เช่นเดียวกับตัวเหนี่ยวนำกรองของอินเวอร์เตอร์ไฮบริด เมื่อกระแสไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ จะเกิดสนามแม่เหล็ก เมื่อสนามแม่เหล็กของกระแสไหลผ่านแกนแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กจะทำลายสถานะสมดุลของโดเมนแม่เหล็กและขับเคลื่อนโดเมนแม่เหล็กไปในทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอก ดังนั้น แกนแม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กภายนอก กระบวนการสร้างสนามแม่เหล็กภายนอกนี้เป็นกระบวนการที่ตัวเหนี่ยวนำเก็บสนามแม่เหล็กไว้

ตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบที่ทำจากลวดเคลือบ และถูกติดตั้งบนโครงฉนวนหรือแกนแม่เหล็ก เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบๆ เมื่อกระแสที่ไหลผ่านเป็นกระแสสลับ สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนแปลงบ่อยๆ ตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เส้นสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างแรงดันเหนี่ยวนำที่ขั้วขดลวดทั้งสอง อย่างไรก็ตาม ทิศทางของแรงดันเหนี่ยวนำนี้จะตรงข้ามกับทิศทางของแรงดันเหนี่ยวนำเดิม ซึ่งช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระแส

สรุปได้ว่าตัวเหนี่ยวนำใช้เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระแสเป็นหลัก เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น ตัวเหนี่ยวนำจะชะลอการเพิ่มของกระแสและเก็บพลังงานบางส่วนผ่านสนามแม่เหล็ก เมื่อกระแสลดลง ตัวเหนี่ยวนำจะชะลอการลดของกระแสในวงจรและปล่อยพลังงานที่เก็บไว้บางส่วนเพื่อรักษากระแส เนื่องจากลักษณะการเก็บพลังงานนี้ ตัวเหนี่ยวนำจึงสามารถทำหน้าที่กรองและหน่วงเวลาได้

สรุป

ในระบบโซลาร์เซลล์แบบออฟกริด พลังงานขาออกถูกกำหนดโดยโหลด เมื่อมอเตอร์หรืออุปกรณ์อื่นที่มีโหลดเหนี่ยวนำเริ่มทำงาน จะต้องการกระแสไฟฟ้าสูงในช่วงเวลาสั้นๆ ระบบโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ไม่สามารถจ่ายพลังงานนี้ได้ นอกจากนี้ หากแบตเตอรี่ลิเธียมจ่ายพลังงานเกินในช่วงเวลาสั้นๆ อาจทำให้เกิดการระเบิดได้ อย่างไรก็ตาม ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ และหม้อแปลงของอินเวอร์เตอร์ไฮบริดสามารถเก็บพลังงานและจะไม่เสียหายแม้ว่าจะเพิ่มพลังงานขาออกหลายเท่าในช่วงเวลาสั้นๆ ดังนั้น อินเวอร์เตอร์ไฮบริดจึงสามารถรับภาระโอเวอร์โหลดได้หลายเท่า