Окрім функції перетворення постійного струму в змінний, інвертор сонячної мережі також має функцію MPPT для сонячної батареї та різні захисні функції. Сонячна батарея подає електроенергію в електромережу через інвертор із синусоїдальним ШІМ. Потужність, що передається від сонячного мережевого інвертора до електромережі, визначається потужністю сонячної батареї та місцевими умовами освітлення в конкретний час. Наразі технологія інверторів дуже розвинена, а основна схема інвертора показана на наступній ілюстрації.
Схема роботи мережевої сонячної фотоелектричної системи показана на рисунку 2. Vp означає вихідну напругу мережевого сонячного інвертора. Vu означає напругу мережі. R — опір провідника, а L — послідовний реактор. Iz — струм, що повертається в мережу. Щоб забезпечити коефіцієнт потужності зворотного струму рівним 1, фаза зворотного струму та напруга мережі повинні збігатися. Враховуючи напругу мережі Vu, фази Iz та Vu мають бути однаковими. VR, напруга на двох клемах внутрішнього опору R, має відповідати напрузі мережі. Крім того, фаза VL, напруги на двох клемах реактора, є меншою за фазу напруги VR. Фазу та амплітуду VP можна обчислити за формулою:
Vp=Iz × (R + ωL) + Vu
У формулі: ω — кутова частота електромережі.
У реальній схемі сонячного мережевого інвертора фаза, період і амплітуда Vu визначаються датчиком напруги. Оскільки в реальній системі важко отримати значення R, фазу зворотного струму Iz визначають за допомогою негативного зворотного зв’язку струму. Фазовий кут зворотного струму Iz розраховується з урахуванням фази електромережі. Iz періодично контролюється трансформатором струму, щоб забезпечити відповідність Iz напрузі мережі. Таким чином реалізується зворотне живлення з коефіцієнтом потужності 1.
Мікропроцесор головним чином використовується для вимірювання фази напруги в реальному часі, зворотного зв’язку та керування фазою струму, відстеження максимальної потужності сонячної батареї та відстеження реального синусоїдального ШІМ-сигналу. Його робочий процес такий: через датчик Холла напруга та фаза електромережі передаються в АЦП мікропроцесора. Потім мікропроцесор порівнює фазу зворотного струму та фазу напруги мережі. Сигнал помилки коригується за допомогою ПІД-регулятора і передається на широтно-імпульсний модулятор (ШІМ). Таким чином завершується процес зворотного живлення з коефіцієнтом потужності 1. Інша основна функція мікропроцесора — забезпечення максимальної вихідної потужності сонячної батареї. Вихідна потужність сонячної батареї обчислюється шляхом окремого вимірювання вихідної напруги та струму сонячної батареї за допомогою датчиків напруги і струму, а потім множення цих двох значень. Після цього обчислюється коефіцієнт заповнення ШІМ. Це фактично регулює зворотну напругу для досягнення оптимальної максимальної потужності.
На основі рисунка 2 можна помітити, що при зміні амплітуди Vp змінюється також фазовий кут φ між зворотним струмом сонячного мережевого інвертора та напругою мережі. Оскільки реалізовано зворотне керування фазою струму, буде реалізовано розв’язане керування фазою та амплітудою, що спростить роботу мікропроцесора. Крім того, слід враховувати робочий стан мережевої сонячної фотоелектричної системи при відключенні живлення. У звичайній мережевій сонячній системі при відключенні живлення електромережі інвертор припиняє роботу.
Принцип роботи: коли живлення електромережі припиняється, сторона мережі залишається в стані короткого замикання. У цей час мережевий сонячний інвертор запускає функцію самовиробництва через проблему перевантаження. Коли мікропроцесор виявляє перевантаження, він блокує сигнал SPWM і спрацьовує автоматичний вимикач, підключений до електромережі. Якщо сонячна батарея може виробляти енергію, мережевий сонячний інвертор працюватиме автономно, що легко контролювати. Потрібно лише знати стан негативного зворотного зв’язку змінної напруги. Мікропроцесор вимірює вихідну напругу мережевого сонячного інвертора і порівнює її з опорною напругою (зазвичай 220 В). Потім він керує коефіцієнтом заповнення ШІМ для забезпечення інвертування та стабільної напруги.
Передумова для забезпечення стабільної напруги — це достатня потужність сонячної батареї в цей час. Якщо навантаження занадто велике або умови освітлення погані, мережевий сонячний інвертор не зможе видати достатню потужність, і напруга на клемах сонячної батареї знизиться. Тоді вихідна змінна напруга знизиться, що призведе до спрацьовування захисту від низької напруги. Коли живлення мережі відновиться, система автоматично перейде в режим зворотного живлення.
