Invertory tvoriace sieť vs. invertory sledujúce sieť

V off-grid elektrickom systéme výber medzi invertorom tvoriacim sieť a invertorom nasledujúcim sieť nie je otázkou niekoľkých percent účinnosti. Ide o rozdiel medzi systémom, ktorý dokáže vytvoriť napätie, a systémom, ktorý vôbec nemôže štartovať. Rozdiel sa spája s jediným riadiacim princípom: zdroj prúdu versus zdroj napätia.

Zdroj prúdu vs. zdroj napätia

Invertor sledujúci sieť sa správa ako riadený prúdový zdroj. Používa slučku uzamknutia fázy na meranie fázy existujúceho striedavého napätia a vstrekuje prúd synchrónne s týmto referenčným signálom. Na svoju činnosť úplne závisí od vonkajšieho referenčného napätia a frekvencie. V off-grid prostredí, kde taký referenčný signál neexistuje, invertor sledujúci sieť nemá čo sledovať.

Invertor tvoriaci sieť, naopak, pracuje ako zdroj napätia. Vytvára vlastný vnútorný fázor napätia s lokálne nastavenou veľkosťou a frekvenciou, a ostatné zdroje a spotrebiče sa k tomuto referenčnému signálu synchronizujú. V tomto zmysle sa jeho správanie podobá správaniu synchrónneho generátora: nepočká, kým sieť vznikne; vytvorí podmienky pre jej vznik.

Prečo off-grid systémy vyžadujú riadenie tvorením siete

V mikro-sieti alebo izolovanej sústave neexistuje verejná sieť, ktorá by poskytovala referenčné napätie a frekvenciu. Ak systém premeny výkonu (PCS) pracuje v režime sledovania siete, žiadne zariadenie v sústave nepreberá zodpovednosť za stanovenie tohto referenčného základu. Mikro-sieť sa teda nemôže napojiť na napájanie. Toto nie je len okrajové obmedzenie výkonu; ide o funkčnú predpodmienku.

Rovnaký princíp platí aj pri pripojení výkonných motorových zaťažení. Indukčné motory pri štarte odberajú veľký nábehový prúd, ktorý môže ovplyvniť riadiace slučky invertora v izolovanej mikro-sieti. Invertor tvoriaci sieť musí umožniť dočasný pokles napätia v rámci hraníc prechodu podľa normy IEEE Std. 1547, pričom zároveň udržiava reguláciu napätia a zabráni vypnutiu.

Invertory sledujúce sieť nemajú túto schopnosť v off-grid prostredí, pretože nie sú zariadenia, ktoré v prvom rade stanovujú napätie. V mikrosietiach, izolovaných priemyselných lokalitách a vzdialených ťažobných alebo spracovateľských prevádzkach je teda schopnosť formovania siete základnou požiadavkou, nie voliteľným rozšírením.

Čo hľadať v PCS s funkciou formovania siete

Základné schopnosti zahŕňajú čierny štart (zavedenie napätia z neenergizovaného stavu), reakciu na zmenu zotrvačnosti v milisekundovom časovom rámci, príspevok krátkodobého skratového prúdu na prekonanie prechodných javov pri štarte motorov a hladký prechod medzi režimom pripojenia k sieti a izolovaným režimom.

Praktickým príkladom je sieťotvorná PCS integrovaná so zvyšovacím transformátorom, ako sú tie, ktoré ponúka spoločnosť Zhongmeng (Jiangsu Zhongmeng Electrical). Pre jej integrovanú sieťotvornú PCS jednotku je špecifikovaná doba reakcie 10 ms alebo menej a stabilný prevádzkový režim pri pomere skratu (SCR) nižšom ako 1,1 – rozsah, ktorý bežné sieťnasledujúce zariadenia zvyčajne nepodporujú.

Jednotka tiež obsahuje reakciu na zotrvačnosť, tlmiacu reguláciu, paralelný prevádzkový režim viacerých jednotiek, čierny štart a toleranciu skoku fázového uhla, pričom účinnosť premeny dosahuje alebo presahuje 98,5 %. Tieto špecifikácie majú význam nie ako marketingové údaje, ale preto, lebo priamo zodpovedajú vyššie popísaným podmienkam prevádzky mimo siete.

Stručný kontrolný zoznam výberu

Pred určením PCS pre projekt mimo siete je užitočné položiť si štyri otázky.

1. Je projekt skutočne spojený s izolovaným prevádzkovým režimom? Ak áno, je sieťotvorná regulácia predpokladom.

2. Môže PCS vykonať čierny štart a vytvoriť napätie na prázdnej zbernici?

3. Aký je časový posun odpovede na zmenu zotrvačnosti a je tento parameter špecifikovaný v milisekundách namiesto sekúnd?

4. Môže jednotka prekonať nárazový prúd motorových zaťažení bez vypnutia?

Ak je ktorákoľvek z týchto odpovedí nejasná, riadiaci režim nebol dostatočne overený.

Scenáre použitia

Invertor s funkciou tvorby siete nie je „lepším“ invertorom sledujúcim sieť. Ide o úplne inú kategóriu zariadenia, vhodnú pre iné podmienky v sieti. V off-grid systémoch je dôležitejšie vybrať správnu architektúru riadenia ako porovnávať výkonové parametre.

Často kladené otázky

Q: Aký je hlavný rozdiel medzi invertormi s funkciou tvorby siete a invertormi sledujúcimi sieť?

A: Invertor s funkciou tvorby siete pôsobí ako zdroj napätia, ktorý vytvára vlastný referenčný signál; invertor sledujúci sieť pôsobí ako zdroj prúdu, ktorý potrebuje existujúce napätie, ktorému sa môže prispôsobiť.

Q: Môže invertor sledujúci sieť pracovať v off-grid systéme?

A: Nie. Bez vonkajšieho referenčného napätia nemá invertor sledujúci sieť žiadny signál, s ktorým by sa mohol synchronizovať, a nemôže sa teda spustiť.

Q: Čo je schopnosť black start?

A: Schopnosť napojiť nezásobovaný rozvádzač a vytvoriť napätie bez akéhokoľvek vonkajšieho zdroja energie.

Q: Prečo je doba odozvy dôležitá pre off-grid PCS?

A: Rýchla odozva (10 ms alebo menej) zabezpečuje stabilitu napätia pri náhlych zmenách zaťaženia a pri štarte motorov v izolovaných systémoch.

Q: Čo znamená SCR pod 1,1 pre PCS?

A: Indikuje, že PCS dokáže udržať stabilný chod v podmienkach slabého siete, kde je pomer skratovej prúdovej schopnosti veľmi nízky.