Արեվային կայանի ինվերտոր կամ փոխակերպիչ: Ամեն ինչ ինվերտորների մասին

Այսօր ինվերտորները դարձել են ժամանակակից էլեկտրոնիկայի անփոխարինելի բաղադրիչ։ Դրանք հանդիպում են ամենուր՝ բնակարաններից և արևային կայաններից մինչև արդյունաբերական համակարգեր ու շարժական սարքավորումներ։  Վերականգնվող էներգիայի աճող պահանջարկը բերում է ինվերտորային տեխնոլոգիաների դինամիկ զարգացման։ Ժամանակակից ինվերտորները ոչ միայն փոխակերպում են հաստատուն հոսանքը փոփոխական հոսանքի կամ DC-ն AC-ի, այլ նաև աջակցում են ցանցի կայունությանը՝ դառնալով կարևոր դերակատար էլեկտրամատակարարման կառավարման մեջ։

Ինչպե՞ս են աշխատում արեվային կայանի ինվերտորները

Ինվերտորներն աշխատում են էլեկտրոնային հսկիչների և կիսահաղորդչային բաղադրիչների միջոցով, որոնք ձևափոխում են DC հոսքը պարբերաբար փոփոխվող AC-ի։ Ստացված ալիքը սովորաբար սինուսաձև է, ինչը կարևոր է սարքերի արդյունավետ և անվտանգ աշխատանքի համար։ Ժամանակակից միկրոչիպերի շնորհիվ հնարավոր է հասնել բարձր ճշգրտության՝ պահպանելով ելքային լարումը և հաճախականությունը բեռի փոփոխության պայմաններում։

Արեվային Կայանի Ինվերտորների տեսակները

Ինվերտորները կարելի է դասակարգել ըստ հզորության, կիրառման ոլորտի և ալիքի ձևի։

Հզորության դասակարգում

• Փոքր հզորությամբ (100W – 1kW) – հարմար են շարժական սարքերի, ավտոմոբիլների, լիցքավորվող մարտկոցների համար։

• Միջին հզորությամբ (1kW – 10kW) – հիմնականում օգտագործվում են բնակելի տներում։

• Բարձր հզորությամբ (10kW+) – նախատեսված են արդյունաբերական և առևտրային համալիրների, ինչպես նաև մեծ արևային կայանների համար։

Կիրառման ոլորտներ

• UPS ինվերտորներ – ապահովում են անխափան սնուցում հոսանքի ընդհատման դեպքում։

• Ավտոմոբիլային ինվերտորներ – փոխակերպում են մեքենայի 12V/24V DC հոսքը՝ 220V AC-ի։

• Արևային ինվերտորներ – արևային վահանակներից ստացված DC-ը դարձնում են ցանցային կամ սպառման համար պիտանի AC։

• Արտադրական ինվերտորներ – կիրառվում են շարժիչների, կոմպրեսորների և ծանր տեխնիկայի հաճախականության կարգավորման նպատակով։

Ալիքի ձևի հիման վրա

• Մաքուր սինուսաձև ինվերտորներ – տրամադրում են գրեթե նույն որակի էլեկտրաէներգիա, ինչ որ ցանցայինը։ Իդեալական են զգայուն էլեկտրոնիկայի համար։

• Մոդիֆիկացված սինուսաձև ինվերտորներ – ավելի մատչելի են, սակայն կարող են առաջացնել աղմուկ կամ խանգարումներ որոշ սարքերում։

• Քառակուսի ալիքի ինվերտորներ – ամենապարզ և էժան տարբերակն են, հարմար միայն պարզ և ոչ զգայուն սարքերի համար։

Արևային ինվերտորների դերը

Արևային համակարգերում ինվերտորները վաղուց արդեն միայն փոխակերպող սարքեր չեն։ Նոր սերնդի խելացի ինվերտորները կարող են.

• Կառավարել ելքային լարումն ու հաճախականությունը՝ համապատասխանեցնելով ցանցային պահանջներին

• Իրական ժամանակում մոնիտորինգ անել և օպտիմալացնել համակարգի աշխատանքը

• Մատակարարել ցանցային ծառայություններ՝ խթանելով կայունությունը

• Ապահովել անվտանգության մեխանիզմներ՝ օրինակ՝ ավտոմատ անջատում վթարների ժամանակ

Այս հնարավորությունները նպաստում են արևային համակարգերի արդյունավետության ու հուսալիության բարձրացմանը։

Արևային ինվերտորների տեսակները 

String ինվերտորներ – Միացնում են մի քանի վահանակ շարքով։ Էֆֆեկտիվ տարբերակ է, սակայն համակարգը զգայուն է ստվերի նկատմամբ։

Միկրոինվերտորներ – Տեղադրվում են յուրաքանչյուր վահանակի վրա։ Ապահովում են անհատական վերահսկում, բարձր արդյունավետություն ստվերային պայմաններում և մոդուլային ընդլայնում։

Հիբրիդ ինվերտորներ – Միավորում են ինվերտորի և մարտկոցի լիցքավորման գործառույթները։ Հարմար են արևային+պահեստավորման լուծումների համար։

Որակի կարևոր ցուցանիշներ

Ինվերտոր ընտրելիս կարևոր է հաշվի առնել հետևյալ ցուցանիշները՝

• Արդյունավետություն – ժամանակակից ինվերտորների արդյունավետությունը հասնում է 90–98%։

• THD (Total Harmonic Distortion) – արտահայտում է ելքային հոսքի մաքրությունը։ Ցածր (<3%) արժեքը նշանակում է՝ հարմար է զգայուն սարքերի համար։

• Հզորության գործակից (Power Factor) – 0.9–1.0 գործակից ունեցող ինվերտորները ապահովում են հավասարակշռված բեռ և քիչ կորուստներ։

Նորարարական տեխնոլոգիաներ

Տեխնոլոգիաների զարգացումը բերում է ինվերտորների կատարելագործմանը՝

• Wide-bandgap կիսահաղորդիչներ (SiC, GaN) – բարձր արդյունավետությամբ ինվերտորներ, որոնք ավելի փոքր են, աշխատում են բարձր հաճախականությամբ ու ցածր կորուստներով։

• Արհեստական բանականության ինտեգրում – AI-ով հագեցած ինվերտորները կարողանում են կանխատեսել բեռի փոփոխությունները, ինքնավար կերպով կառավարել էներգիայի հոսքը և օպտիմալացնել մարտկոցների և ցանցի միջև փոխանակումը։ 

Ինչպե՞ս ընտրել ճիշտ ինվերտոր

Ձեր համակարգի համար լավագույն ինվերտորի ընտրությունը կախված է՝

• Ձեր օգտագործած սարքերի ընդհանուր հզորությունից

• Ալիքի տեսակից՝ մաքուր սինուսաձև ալիքը հարմար է հատկապես զգայուն սարքերի համար

• Արդյունավետությունից և վստահելիությունից՝ բարձրորակ ինվերտորները երկարաժամկետ ներդրում են

• Հսկման և մոնիտորինգի հնարավորություններից՝ խելացի վերահսկումը բարձրացնում է օգտագործման հարմարավետությունը 

Արդյունաբերական զարգացումներ

Խելացի և ցանց ձևավորող ինվերտորներ (Smart & Grid-Forming Inverters)

 (NREL, EnergyCentral) 

Խելացի ինվերտորները (Smart inverters) կարող են տրամադրել ռեակտիվ հզորություն, կարգավորել հաճախականություն և լարումը՝ նպաստելով ցանցի հավասարակշռմանը։ Ցանց ձևավորող ինվերտորները (grid-forming inverters)  տարբերվում են նրանով, որ կարող են ինքնուրույն արտադրել ելքային լարում՝ առանց արտաքին ցանցի։ Սա կարևոր է ցածր իներցիա ունեցող ցանցերի և միկրոցանցերի (microgrids)  համար։

Նորարարական լուծումներ (Imperix) Imperix-ն առաջարկում է փորձարկման և մոդելավորման հարթակներ, ինչպես նաև առաջադեմ ինվերտորներ, օրինակ՝

• MPPT-ով աշխատող եռաֆազ արևային ինվերտորներ

• Ծրագրավորվող TPI8032 ինվերտոր՝ ցանց ձևավորող և ցանցին հետևող ռեժիմներով։

Այս ոլորտում ակտիվ ներդրումներ են կատարում նաև  միջազգային առաջատար ընկերությունները՝ Siemens Energy, ABB, SMA Solar և այլք։ Նրանց ուշադրության կենտրոնում են՝

• Էներգիայի արդյունավետ օգտագործումը

• Ցանցային ինտեգրման հմտությունները

• Կիբերանվտանգության մեխանիզմները 

Իրական կիրառություններ և փորձնական նախագծեր (NESO & այլ նախաձեռնություններ)

Մեծ Բրիտանիայում NESO-ն (National Energy System Operator) հաջողությամբ ցուցադրել է ինվերտորների կիրառումը գիշերային ժամերին՝ առանց արևի ճառագայթի՝ տրամադրելով ռեակտիվ հզորություն Power Potential նախագծի շրջանակում։ Սա ապացուցում է, որ ինվերտորները կարող են լինել ակտիվ մասնակից էլեկտրաէներգիայի կառավարման մեջ նույնիսկ առանց արևի ներգրավման։

Բացի այդ, NESO-ն աշխատում է նորարարական նեյրոնային ցանցերով ղեկավարվող մոդելների վրա, ինչպիսին է Neural BB համակարգը։ Այս գործիքը կօգնի ճշգրտորեն կանխատեսել ինվերտորների վարքագիծը բարդ և փոփոխական էներգահամակարգերում՝ բարձրացնելով ընդհանուր արդյունավետությունը։

ԱՄՆ-ի Ազգային Վերականգնվող Էներգիայի Լաբորատորիան (NREL) Florida Power & Light ընկերության հետ համատեղ իրականացնում է հետազոտություն Daytona Motor Speedway-ում։ Այստեղ 1.1 մեգավատտ հզորությամբ կայանում տեղադրվել են 36 ինվերտոր՝ 8 տարբեր արտադրողներից՝ տեխնոլոգիաների համեմատման նպատակով։

Ժամանակակից ինվերտորները վերածվել են խելացի, հզոր և բազմաֆունկցիոնալ սարքերի, որոնք առանցքային դեր ունեն վերականգնվող էներգիայի զարգացման, էլեկտրական փոխադրամիջոցների արդյունավետության բարձրացման և ընդհանուր ցանցային կայունության ապահովման գործում։ Նորարարական լուծումների և գիտական փորձերի շնորհիվ այս ոլորտը շարունակում է աճել՝ ճանապարհ հարթելով դեպի ավելի ապահով, արդյունավետ և կանաչ էներգետիկ ապագա։