Окрім функції перетворення DC-AC, інвертор сонячної мережі також має функцію MPPT для сонячної батареї та різні захисні функції. Сонячна батарея подає електроенергію в електромережу через синусоїдальний PWM-інвертор. Потужність, що надходить від сонячного мережевого інвертора до електромережі, визначається потужністю сонячної батареї та місцевими умовами освітлення у конкретний час. Наразі технологія інверторів дуже розвинена, а основна схема інвертора показана на наступній ілюстрації.
Операційна схема 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 визначити значення R, фазу зворотного струму Iz отримують за допомогою негативного зворотного зв’язку по струму. Кут фази зворотного струму Iz визначається з урахуванням фази електромережі. Iz періодично контролюється струмовим трансформатором, щоб забезпечити відповідність Iz напрузі мережі. Таким чином можна реалізувати зворотне живлення з коефіцієнтом потужності 1.
Мікропроцесор використовується для вимірювання фази напруги в реальному часі, зворотного зв’язку та керування фазою струму, відстеження максимальної потужності сонячної батареї та реального синусоїдального PWM-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 (PWM). Таким чином завершується процес зворотного живлення з коефіцієнтом потужності 1. Інша основна функція мікропроцесора — забезпечення максимальної вихідної потужності сонячної батареї. Вихідна потужність сонячної батареї визначається 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 PWM. Це фактично регулює зворотну напругу для отримання оптимальної максимальної потужності.
Згідно з рисунком 2, можна помітити, що при зміні амплітуди Vp кут фази φ між зворотним струмом сонячного мережевого інвертора та напругою мережі також змінюється. Оскільки керування фазою струму реалізовано, буде досягнуто розв’язання 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 переходить у стан короткого замикання. У цей час мережевий сонячний інвертор активує функцію самостійного живлення через проблему перевантаження. Коли мікропроцесор виявляє перевантаження, він блокує SPWM-сигнал і спрацьовує автоматичний вимикач, підключений до електромережі. Якщо сонячна батарея може виробляти енергію, мережевий сонячний інвертор працюватиме автономно, що легко контролюється. Для цього достатньо знати стан негативного зворотного зв’язку по змінній напрузі. Мікропроцесор вимірює вихідну напругу мережевого сонячного інвертора і порівнює її з опорною напругою (зазвичай 220 В). Потім він керує коефіцієнтом заповнення PWM для забезпечення інвертування та стабільної напруги.
Передумовою для забезпечення стабільної напруги є те, що сонячна батарея може в цей час забезпечити достатню потужність. Якщо навантаження занадто велике або умови освітлення погані, мережевий сонячний інвертор не зможе видати достатню потужність, і напруга на клемах сонячної батареї знизиться. Відповідно, вихідна змінна напруга знизиться, що призведе до активації захисту від низької напруги. Коли живлення мережі відновиться, система автоматично перейде у режим зворотного живлення.
