У сонячній фотоелектричній мережевій системі електричну систему можуть складати сонячний модуль, інвертор і електромережа. Компонент перетворює сонячну енергію на основі сонячного випромінювання, а інвертор видає відповідну потужність. Таким чином, гібридний інвертор не має особливих вимог до перевантаження змінного струму, оскільки вихідна потужність інвертора зазвичай не перевищує потужність компонента. У сонячній фотоелектричній автономній системі електричну систему складають компонент, акумулятор, інвертор і навантаження. Вихідна потужність інвертора визначається навантаженням. Пускова потужність двигуна деяких індуктивних навантажень, таких як кондиціонер або водяний насос, у 3-5 разів перевищує номінальну потужність. Тому гібридний інвертор має особливі вимоги до ситуацій перевантаження.
Пікова потужність гібридного інвертора, що використовує технологію високочастотної ізоляції, може бути в 2 рази більшою за номінальну потужність. Пікова потужність гібридного інвертора, що використовує технологію ізоляції на частоті мережі, може бути в 3 рази більшою за номінальну потужність. Комплект гібридного інвертора високої частоти потужністю 3 кВт може живити кондиціонер 1Р (пускова потужність близько 5,5 кВА). Автономний інвертор на частоті мережі потужністю 12 кВт може живити кондиціонер 6Р (пускова потужність близько 33 кВА). Частина енергії, яку інвертор надає для живлення навантаження, надходить від акумулятора або сонячного модуля. Якщо її недостатньо, надлишок береться з елементів накопичення енергії (конденсаторів і індукторів) інвертора.
Аналіз здатності гібридного інвертора до перевантаження на основі схеми
Конденсатори та індуктори — це обидва компоненти для накопичення енергії. Різниця полягає в тому, що конденсатор зберігає енергію у вигляді електричного поля. Чим більша ємність конденсатора, тим більше енергії він може зберігати. Індуктор зберігає енергію у вигляді магнітного поля. Чим більша проникність сердечника індуктора, тим більша індуктивність і збережена енергія.
Принцип роботи конденсатора можна зрозуміти з його конструкції. Як показано на наступній схемі, з двох сторін розташовані металеві пластини, які виводять два електроди. Середина ізольована ізоляційним матеріалом. Якщо на клеми конденсатора не подається зовнішнє електричне поле, позитивні та негативні заряди на двох електродах перебувають у балансі.
Як видно на фото вище, коли на клеми конденсатора подається зовнішнє електричне поле, позитивні заряди накопичуються на одній пластині, а негативні — на іншій. Коли напруга на клемах конденсатора поступово зростає і досягає робочої напруги, конденсатор припиняє заряджатися. У цьому стані енергія конденсатора не зникає навіть при розриві зовнішнього кола. Це пояснюється законом, що однакові заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Заряди на двох клемах притягуються один до одного, зберігаючи енергію.
Трансформатор ізоляції на частоті мережі — це трансформатор із частотою 50 Гц. Первинна та вторинна обмотки трансформатора містять індуктори, які можуть зберігати певну енергію, подібно до фільтрувального індуктора гібридного інвертора. Коли через індуктор проходить струм, він створює магнітне поле. Магнітне поле струму, проходячи через магнітний сердечник, порушує баланс магнітних доменів і спрямовує їх у напрямку зовнішнього магнітного поля. Таким чином, сердечник створює зовнішнє магнітне поле. Процес створення зовнішнього магнітного поля — це процес накопичення магнітної енергії індуктором.
Індуктор — це компонент, виготовлений із емальованого дроту, намотаного на ізоляційну основу або магнітний сердечник. Коли струм проходить через котушку, навколо неї виникає магнітне поле. Якщо струм змінний, магнітне поле постійно змінюється. Відповідно до принципів електромагнітної індукції, змінне магнітне поле створює індуковану електрорушійну силу на двох клемах котушки. Напрямок цієї індукованої сили протилежний напрямку початкової електрорушійної сили, що перешкоджає зміні струму.
Отже, індуктор головним чином використовується для запобігання зміні струму. Коли струм зростає, він гальмує його збільшення і накопичує енергію у вигляді магнітного поля. Коли струм зменшується, він гальмує його спад і віддає накопичену енергію, підтримуючи струм. Завдяки цим властивостям індуктор виконує функції фільтрації та затримки.
Висновок
В автономній сонячній фотоелектричній системі вихідна потужність визначається навантаженням. При запуску двигуна або інших пристроїв з індуктивним навантаженням потрібен великий струм протягом короткого часу. Фотоелектрична система та акумулятор не можуть забезпечити таку енергію. Крім того, надмірне короткочасне навантаження літійового акумулятора може призвести до його пошкодження або вибуху. Однак конденсатори, індуктори та трансформатори гібридного інвертора можуть накопичувати енергію і не будуть пошкоджені навіть при багаторазовому короткочасному збільшенні вихідної потужності. Тому гібридні інвертори можуть витримувати кілька перевантажень.
