Как сетевой инвертор передает энергию

Итак, наши солнечные модули вырабатывают электрическую энергию мощностью Pm = Im x Um, (индекс м означает модуль) работают MPPT устройства, которые находят точку максимальной мощности. Необходимо передать эту мощность на нагрузку. Это ваши потребители – станки, насосы, телевизоры, компьютеры, холодильники и т.п. (рассчитать ваше индивидуальное потребление можно на странице с калькулятором).

Схема выглядит следующим образом:

 

Схема

Для передачи мощности необходимо чтобы инвертор работал в режиме источника тока. И тогда эквивалентная схема выглядит следующим образом:

эквивалентная схема

Индексы и – это инвертор, с – сеть, н-нагрузка. Напряжение Uab, на нагрузке, равно напряжению в сети Uc и напряжению на инверторе Uи. В противном случае сеть это источник бесконечно большой мощности, т.е. ее сопротивление равно 0. Если напряжение инвертора выше, то ток пойдет через сеть, не попадая в нагрузку.

Мощность, выдаваемая инвертором от модулей равна Pи = Iи x Uи.

Ток нагрузки складывается Iн = I и+ Iс.

Формула

Исходя их вышеперечисленного ток забираемый/отдаваемый из/в сети равен:

Формула тока

Например, возьмем R = 220Om Uc = 220B Pи = 100Bт. Подставляем в формулу и получаем Формула . Это означает что недостающую мощность нагрузка забирает из сети. Если бы мощность, производимая инвертором, была большой то излишек этой мощности уходил бы в сеть.

Но возникает вопрос Uc = Uab = Uи т.е. напряжения равны и почему инвертор будет передавать энергию на нагрузку, а не сеть. В реальной системе инвертор будет иметь внутреннее сопротивление, включающее в себя и внутреннее сопротивление модулей и сеть, имеет сопротивление (провода и т.п.).

Какое напряжение получается на инверторе в реальной цепи, когда он отдает энергию?

Какое напряжение должно быть на инверторе Uи, с внутренним сопротивлением Rи, чтобы инвертор отдавал в нагрузку ток Iи. Рассмотрим схему, где инвертор выступает в роли источника напряжения, чтобы понять какое напряжение получается при заданном токе инвертора.

Схема выглядит следующим образом:

Инвертор схема

По первому и второму закону Киргофа получаем следующую систему уравнений:

Система уравнений

Решая ее, находим значение Uи которое больше сетевого напряжения. И это ответ на вопрос почему инвертор отдает энергию в сеть.

Если для примера взять значения:

Решение

И соответственно Uc = 220B.

Решая систему уравнений, получаем:

Решение

Напряжение на инверторе выше сетевого. Вся мощность инвертора (модулей) уходит в нагрузку.

Дата публикации: 02.10.2020