Inverter je ena najpomembnejših naprav v solarnem sistemu. Je naprava, ki enosmerni tok (DC), ki ga proizvajajo sončne plošče, pretvarja v izmenični tok (AC), ki se uporablja v omrežju. Pri enosmernem toku teče tok v eno smer pri konstantni napetosti. Pri izmeničnem toku teče tok v obeh smereh v vezju, ko se napetost spreminja iz pozitivne v negativno. Inverter je le ena od vrst energetskih elektronskih naprav, ki uravnavajo pretok električne energije.
V osnovi inverter pretvarja enosmerni tok v izmenični tako, da zelo hitro preklaplja smer enosmernega vhoda sem in tja. Tako se enosmerni vhod spremeni v izmenični izhod. filtre in druge elektronske naprave je mogoče uporabiti za proizvodnjo napetosti, ki se spreminja v obliki čistega, ponavljajočega se sinusnega vala, ki se lahko vbrizga v omrežje. Sinusni val je oblika ali vzorec spreminjanja napetosti skozi čas in je vzorec moči, ki ga omrežje lahko uporabi, ne da bi poškodovalo električne naprave, ki so zasnovane za delovanje pri določeni frekvenci in napetosti.
Prvi inverterji so bili izdelani v 19. stoletju in so bili mehanski. z vrtečim se motorjem je bilo mogoče neprekinjeno spreminjati sprednjo ali zadnjo povezavo vira enosmernega toka. Danes električna stikala izdelujemo s tranzistorji, ki so polprevodniške naprave brez gibljivih delov. Tranzistorji so izdelani iz polprevodniških materialov, kot sta silicij ali galijev arzenid. Na podlagi zunanjih električnih signalov nadzorujejo pretok električne energije.
Če imatedomači sončni sistem, ima vaš pretvornik verjetno več funkcij. Poleg pretvarjanja sončne energije v izmenični tok lahko spremlja sistem in zagotavlja portal za komunikacijo z računalniškimi omrežji. Sistemi shranjevanja sončne energije in baterij se zanašajo na napredne inverterje, ki med izpadi električne energije delujejo brez podpore omrežja (če so za to zasnovani).
Na poti k omrežju, ki temelji na inverterjih
V preteklosti se je električna energija proizvajala predvsem z zgorevanjem goriva, pri čemer je nastajala para, ki je nato vrtela turbinske generatorje. Gibanje teh generatorjev ustvarja izmenični tok, ko se naprave vrtijo, kar določa tudi frekvenco ali število ponovitev sinusnega vala. Frekvenca oskrbe z električno energijo je pomemben kazalnik zdravja omrežja. Če je na primer obremenitev prevelika (preveč naprav, ki porabljajo energijo), se energija iz omrežja porablja hitreje, kot se lahko dobavlja. Zato se turbine upočasnijo in frekvenca izmeničnega napajanja se zmanjša. Ker so turbine veliki vrteči se predmeti, se upirajo spremembam frekvence, tako kot se vsi predmeti upirajo spremembam gibanja, kar se imenuje vztrajnost.
Ker je v omrežje priključenih več solarnih sistemov, je v omrežje priključenih več pretvornikov kot kdaj koli prej. Proizvodnja z inverterjem lahko proizvaja energijo pri kateri koli frekvenci in ker ni vključena turbina, nima enakih vztrajnostnih lastnosti kot proizvodnja s paro. Zato prehod na omrežje z več inverterji zahteva izgradnjo pametnejših inverterjev, ki se lahko odzovejo na spremembe frekvence in druge motnje, do katerih pride med delovanjem omrežja, ter pomagajo stabilizirati omrežje pred temi motnjami.
Omrežne storitve in pretvorniki
Upravljavci omrežja upravljajo ponudbo in povpraševanje po električni energiji v elektroenergetskem sistemu z zagotavljanjem različnih omrežnih storitev. Omrežne storitve so dejavnosti, ki jih upravljavci omrežja izvajajo za ohranjanje ravnovesja v celotnem sistemu in boljše upravljanje prenosa električne energije.
Ko omrežje ne deluje več v skladu s pričakovanji, na primer ob odstopanju napetosti ali frekvence, se lahko pametni inverterji odzovejo na različne načine. Na splošno je standard za majhne inverterje, kot so tisti, ki so priključeni na domači solarni sistem, ta, da ostanejo vklopljeni ali "odnesejo" prekinitve, kadar pride do majhnih prekinitev napetosti ali frekvence, in se samodejno odklopijo od omrežja in izklopijo, če prekinitev traja dlje časa ali je večja od običajne. Odziv na frekvenco je še posebej pomemben, ker so padci frekvence povezani z nepričakovanim izklopom proizvodnje. Kot odziv na spremembe frekvence so inverterji konfigurirani tako, da spremenijo svojo izhodno moč, da ponovno vzpostavijo standardno frekvenco. Viri, ki temeljijo na inverterjih, se lahko odzovejo tudi na signale upravljavca, da spremenijo svojo izhodno moč ob nihanju druge ponudbe in povpraševanja v elektroenergetskem sistemu, kar je omrežna storitev, imenovana avtomatski nadzor proizvodnje. Za zagotavljanje omrežnih storitev mora imeti inverter na voljo vir energije, ki ga lahko nadzoruje. To je lahko proizvodnja, na primer sončni panel, ki trenutno proizvaja električno energijo, ali shranjevanje, na primer baterijski sistem, ki se lahko uporabi za zagotavljanje predhodno shranjene energije.
Druga omrežna storitev, ki jo lahko zagotavljajo nekateri napredni pretvorniki, je oblikovanje omrežja. Inverterji za oblikovanje omrežja lahko zaženejo omrežje, ko pride do napake v omrežju, kar se imenuje "črni zagon". Tradicionalni inverterji, ki "sledijo omrežju", potrebujejo zunanji signal iz omrežja, da določijo, kdaj naj preklopijo, da bi proizvedli sinusni val, ki ga je mogoče vključiti v omrežje. V teh sistemih električna energija iz omrežja zagotavlja signal, ki mu inverter poskuša ustrezati. Naprednejši omrežni pretvorniki lahko signal ustvarijo sami. Na primer, majhno omrežje solarnih panelov lahko določi enega od svojih pretvornikov za delovanje v načinu oblikovanja omrežja, preostali pretvorniki pa mu sledijo kot plesoči partnerji in tako oblikujejo stabilno omrežje brez kakršne koli proizvodnje s turbinami.
Reaktivna moč je ena najpomembnejših storitev omrežja, ki jo lahko zagotavljajo inverterji. V električnem omrežju se napetost (sila, ki potiska električne naboje) in tok (gibanje električnih nabojev) vedno spreminjata. Ko sta napetost in tok sinhronizirana, je električna energija čim večja. Včasih pa lahko pride do zamika med dvema izmeničnima načinoma napetosti in toka, na primer pri delovanju motorja. Če nista sinhronizirana, priključena oprema ne more absorbirati dela energije, ki teče skozi tokokrog, kar povzroči izgubo učinkovitosti. Za proizvodnjo enake količine "realne" moči (moči, ki jo lahko absorbira breme) je potrebna večja skupna moč. Da bi to preprečili, komunalna podjetja zagotavljajo jalovo energijo, da se napetost in tok ponovno uskladita, kar olajša porabo električne energije. Ta jalova moč se sama po sebi ne uporablja, temveč omogoča uporabo druge moči. Sodobni inverterji lahko zagotavljajo in absorbirajo jalovo moč ter tako pomagajo omrežju uravnotežiti ta pomemben vir. Ker je jalovo energijo težko prenašati na dolge razdalje, so razpršeni viri energije, kot je strešna sončna energija, še posebej uporabni viri jalove energije.
