Ինվերտորների դերն ու նշանակությունն արևային համակարգերում

Առաջին հայացքից պարզ թվացող շատ ու շատ համակարգեր իրենց հիմքում ունենում են չերևացող, սակայն էական նշանակության բաղադրիչներ։ Այդպիսի համակարգերի թվին են դասվում նաև արևային ֆոտովոլտային կայանները, որտեղ ինվերտորները համարվում են արևային համակարգերի «սիրտը»։ Այս բլոգում կխոսենք ինվերտորների ֆունկցիոնալության և դրանց գործունեության առանձնահատկությունների մասին։

Սկսենք նրանից, որ արևային համակարգում ինվերտորները հանդիսանում են էլեկտրոնիկայի միակ և կենտրոնական հանգույցը։ Եթե նկարագրելու լինենք ամբողջ արևային համակարգի աշխատանքը, ապա կտեսնենք, որ արևային վահանակները պատասխանատու են արևի ճառագայթներից էլեկտրաէներգիա ստանալու համար, իսկ ինվերտորները վահանակների արտադրած հաստատուն էլեկտրաէներգիան (DC) կերպափոխում են փոփոխական հոսանքի (AC) էլեկտրաէներգիայի։ Ընդ որում՝ ինվերտորներից առաքվող էլեկտրաէներգիան առաջնային կարգով անմիջապես սնում է տվյալ տան կամ օբյեկտի ներքին սպառիչներին (սառնարան, հեռուստացույց, պոմպեր և այլն), որից հետո արտադրված էլեկտրաէներգիայի ավելցուկային մասն ուղղվում է դեպի բաշխիչ էլեկտրական ցանցեր։ Այս է պատճառը, որ բարձր որակի ինվերտորի ընտրությունը կբերի ոչ միայն բարձր ելքային արտադրողականության, այլ նաև կապահովի սեփական էլեկտրական սարքավորումների երկարատև անխափան աշխատանքը՝ կորուստները հասցնելով մինիմալի։

Արևային կայանների տեղադրման ժամանակ նաև ամբողջ համակարգի արդյունավետությունը և անվտանգության կարևորագույն երաշխիքները կախված են ինվերտորների ճիշտ ընտրությունից։ Անորակ ինվերտորների հետևանքով առաջացած խնդիրները բազմազան են։ Այդպիսի ամենատարածված խնդիրներից է ինվերտորների ելքում մաքուր սինուսոիդալ հոսանքի փոխարեն մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի առկայությունը (Նկ․1)։

(Նկ․1) Ինվերտորների ելքում մաքուր սինուսոիդալ հոսանքի և մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի գրաֆիկների տարբերությունը։

Ինվերտորի ելքում մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի առկայությունը կարող է վնասել այդ աղբյուրից սնվող տեխնիկաներին։ Առաջացող խնդիրների հիմնական օրինակներ են՝

Ինվերտորների աշխատանքի մեկ այլ կարևոր բաղադրիչ է MPP (Maximum Power Point) որոնիչը։ Ժամանակակից ինվերտորների աշխատանքը հիմնված է այս տեխնոլոգիայի վրա։ MPP որոնիչի էությունն արևային համակարգի առավելագույն հզորության կետի որոնումն է, որի արդյունքում արևային համակարգը կունենա իր ամենաբարձր արտադրողականությունը։

Այս ամենով հանդերձ ոչ բոլոր ինվերտորներն ունեն MPP որոնիչի զարգացվածության այնպիսի մակարդակ, որ դրանք կարողանան առավելագույնս դրսևորեն իրենց արտաքին միջավայրի առաջացրած խնդիրների ի հայտ գալու պարագայում։ Ամենահաճախ հանդիպող խնդիրներն արևային վահանակների վրա ընկնող հնարավոր ստվերներն են, որի պարագայում ամբողջ համակարգի արտադրողականությունը կարող է զգալի անկում ապրել։ Հարցի խորությունը հասկանալու համար քննարկենք 2 օրինակ՝ MPP որոնիչի աշխատանքը առանց ստվերի և ստվերի պայամաններում։

Առաջին օրինակի քննարկման համար դիտարկենք առավելագույն հզորության կետի որոնման գործընթացն ստվերի բացակայության պայմաններում: Մենք կտեսնենք հզորության և լարման միջև կապը (Նկ․2), որոնք արևային համակարգերի չափման հիմնական ցուցանիշներն են։ Չափման այս միավորները կառուցում են արևային համակարգի հզորության կորը (Նկ․2)։ Յուրաքանչյուր արևային ինվերտորում MPP որոնիչի կողմից հայտնաբերվում է օպտիմալ հզորության կետ, որի պայմաններում արևային համակարգն աշխատում է առավելագույն հզորությամբ։ Հզորության կորի վրա մաքսիմումի կետը կոչվում է մաքսիմում հզորության կետ կամ MPP, իսկ համապատասխան լարումն անվանվում է MPP լարում։

(Նկ․2) Արևային համակարգի հզորության կորը ստվերի բացակայության պայմաններում։

Ստվերի պայմաններում արևային կայանի հզորության կորը փոխվում է (Նկ․3)։ Այս դեպքում արևային կայանն ունի մի քանի մաքսիմում, բայց սովորական MPP որոնիչները բոլոր այդ կետերը գտնել չեն կարողանում, քանի որ սքանավորում են միայն հոսանքի ընթացիկ կետի մոտակա միջակայքը։ Հետևաբար, ստվերների արդյունքում արևային կայանի արտադրողականությունը կարող է զգալիորեն ավելի ցածր լինել, քան իրականում այն կարող է արտադրել։

(Նկ․3) Արևային համակարգի հզորության կորը ստվերի առկայության պայմաններում։

Այսքանով ինվերտորների ֆունկցիոնալությունը չի սահմանափկվում, սակայն, ընդհանուր պատկերացումներն ամբողջացնելու համար բավարար է ավելացնել, որ որակյալ ինվերտորներն իրենց մեջ պետք է պարունակեն էլեկտրական անվտանգության համար նախատեսված պաշտպանական սարքավորումներ։

«ՕՀՄ Էներջի» ընկերությունն արևային համակարգեր տեղակայելիս իր նախապատվությունը տալիս է գերմանական «SMA Solar Technology» ընկերության արտադրության ինվերտորներին, ում հետ 2019 թվականից սկսած գործում է պաշտոնական գործընկերային հարաբերություններ։ Նման ընտրության հիմքում ընկած են բացառապես գիտական հիմնավորումները, քանի որ SMA-ի ինվերտորները ոչ միայն ապահովված են անհրաժեշտ բոլոր պաշտպանական սարքավորումներով և ապահովում են մաքուր սինուսոիդալ հոսանք ինվերտորի ելքում, այլև ունեն մշակած MPP որոնիչի սեփական հեղինակային տարբերակ։ SMA-ի ինվերտորների MPP որոնիչը, որն առավելապես հայտնի է SMA Shadefix անունով, կարողանում է սքանավորել արևային կայանի հզորության կորը միլիվայրկյանների ընթացքում կանոնավոր ընդմիջումներով, որպեսզի գտնի արևային կայանի արտադրողականության հնարավոր մաքսիմումի կետերը և ապահովի դրանցից գլոբալ ամենաբարձր մաքսիմումը (Նկ․4)։ SMA-ի որոնող ալգորիթմի արագությունն ու ճշգրտությունը հավասարը չունեն, ինչի շնորհիվ կարողանում են իջեցնել էներգիայի կորուստները բացարձակ մինիմումի։ Իր արտոնագրված ալգորիթմով SMA shadefix-ը միակ MPP որոնող լուծումն է, որը մշտապես ապահովում է առավելագույն հնարավոր արտադրողականություն արևային համակարգերի համար։ SMA shadefix-ի աշխատանքն ավելի մանրամասն ներկայացված է հղման մեջ առկա վիդեո հոլովակում։

(Նկ․4) SMA ShadeFix-ի աշխատանքի գրաֆիկը ստվերի առկայության պայմաններում։

Նկարագրված առանձնահատկություններով է պայմանավորված ինվերտորների այդքան մեծ կարևորությունն արևային համակարգերում։ Եթե ցանկություն ունեք տեղադրել արևային համակարգ, ապա վերը նշվածը բավարար է հասկանալու համար ինվերտորների որակական առանձնահատկությունները։ Այս ամենին պետք է միայն ավելացնել, թե ինչ տեսակների են լինում արևային ինվերտորները, որոնց տարբերությունից, սակայն, չեն փոխվում որակի գնահատման մոտեցումները։

Ինչ վերաբերում է արևային ինվերտորների տեսակներին, ապա դրանք լինում են ցանցային, ինքնավար և հիբրիդ, որոնք իրենց հերթին կարող են լինել միաֆազ կամ եռաֆազ (կախված էլեկտրական ցանցի տեսակից)։ Կախված արևային կայանի տեսակից՝ որոշվում է կիրառվող արևային ինվերտորի տեսակը։

Ամփոփելով կարող ենք ասել, որ ինվերտորներն արևային կայանների կարևորագույն տարրերից են, իսկ դրանց որակն ուղիղ համեմատական է արևային կայանի արտադրողականությանն ու անվտանգությանը։