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인버터는 태양광 발전 시스템에서 가장 중요한 장치 중 하나입니다.. 직류를 변환하는 장치이다. (DC) 태양광 패널에서 생산된 전기를 교류로 변환 (교류) 그리드에서 사용되는 전기. 직류에서, 전기는 한 방향으로 일정한 전압을 유지한다. 교류에서, 전압이 양에서 음으로 변할 때 전류는 회로에서 양방향으로 흐릅니다.. 인버터는 전기 흐름을 조절하는 전력 전자장치라고 불리는 일종의 장치 중 하나일 뿐입니다..
근본적으로, 인버터는 DC 입력의 방향을 매우 빠르게 앞뒤로 전환하여 DC-AC 변환을 수행합니다.. 결과적으로, DC 입력은 AC 출력이 됩니다.. 추가적으로, 필터 및 기타 전자 장치를 사용하여 깨끗한 환경을 생성할 수 있습니다., 그리드에 주입될 수 있는 반복 사인파 전압. 사인파는 시간이 지남에 따라 전압이 발생하는 모양이나 패턴입니다., 특정 주파수와 전압에서 작동하도록 설계된 전기 장비를 손상시키지 않고 그리드가 사용할 수 있는 전기 패턴입니다..
최초의 인버터는 19세기에 제작되었으며 기계식이었습니다.. 예를 들어, 회전 모터는 DC 소스가 정방향 또는 역방향으로 연결되어 있는지 지속적으로 변경하는 데 사용됩니다.. 오늘, 우리는 트랜지스터로 전자 스위치를 만듭니다, 움직이는 부품이 없는 고체 장치입니다.. 트랜지스터는 실리콘이나 갈륨비소와 같은 반도체 재료로 만들어집니다.. 외부 전기 신호에 따라 전류 흐름을 제어합니다..
에이 1909 500 kW Westinghouse "Rotary Converter", 초기형 인버터.
에이 1909 500 kW Westinghouse "Rotary Converter", 초기형 인버터. 그림 제공: Wikimedia.
가정용 태양광 시스템이 있는 경우, 인버터는 다양한 기능을 수행할 수 있습니다. 태양에너지를 교류로 변환하는 것 외에도, 시스템을 모니터링하고 컴퓨터 네트워크와 통신하기 위한 게이트웨이를 제공합니다.. 태양광+배터리 저장 시스템은 고급 인버터를 사용하여 정전 시 그리드 지원 없이 작동합니다., 그렇게 하도록 설계된 경우.
인버터 기반 그리드를 향하여
역사적으로, 전기는 주로 연료를 태우고 증기를 생산하여 생산되었습니다., 그런 다음 터빈 발전기를 회전시킵니다., 전기를 생산하는. 이 발전기의 움직임은 장치가 회전할 때 교류를 생성합니다., 주파수도 설정합니다., 또는 사인파가 반복되는 횟수. 전력 주파수는 전력망의 상태를 모니터링하는 중요한 지표입니다.. 예를 들어, 부하가 너무 많으면 (에너지를 소비하는 장치가 너무 많습니다.), 에너지는 공급할 수 있는 것보다 더 빠르게 그리드에서 제거됩니다.. 결과적으로, 터빈 속도가 느려지고 AC 주파수가 감소합니다.. 터빈은 거대한 회전 물체이기 때문에, 주파수 변화에 저항합니다., 모든 물체가 움직임의 변화에 저항하는 것처럼, 관성이라는 속성.
점점 더 많은 태양계가 그리드에 추가됨에 따라, 이전보다 더 많은 인버터가 그리드에 연결되어 있습니다.. 인버터 기반 발전은 모든 주파수에서 에너지를 생산할 수 있으며 증기 기반 발전과 동일한 관성 특성을 갖지 않습니다., 터빈이 포함되어 있지 않기 때문에. 그러므로, 더 많은 인버터가 있는 그리드로 전환하려면 그리드 작동 중에 발생하는 주파수 변경 및 기타 중단을 처리할 수 있는 보다 스마트한 인버터를 구축해야 합니다., 이러한 중단으로부터 전력망을 안정화하는 데 도움을 줍니다..
그리드 서비스 및 인버터
그리드 운영자는 다양한 그리드 서비스를 제공하여 전력 시스템의 전기 수요와 공급을 관리합니다.. 그리드 서비스는 시스템 전체의 균형을 유지하고 송전을 보다 효과적으로 관리하기 위해 그리드 운영자가 수행하는 활동입니다..
스마트 인버터는 그리드가 예상대로 작동을 멈출 때 다양한 방식으로 대응할 수 있습니다., 예를 들어 전압이나 주파수에 편차가 있는 경우. 일반적으로 말하자면, 소형 인버터의 표준 (가정용 태양광 시스템에 연결된 것과 같은) is to stay on or "ride through" 전압이나 주파수가 약간 중단되는 동안, 중단이 오랫동안 지속되거나 평소보다 큰 경우, 그리드에서 스스로 연결을 끊고 종료됩니다.. 주파수 딥은 예상치 못한 발전 중단과 연관되어 있기 때문에 주파수 응답은 특히 중요합니다.. 주파수 변화에 대응하여, 인버터는 표준 주파수를 복원하기 위해 전력 출력을 변경하도록 구성됩니다.. 인버터 기반 리소스는 전력 시스템의 다른 공급 및 수요 변동에 따라 전력 출력을 변경하기 위해 운영자의 신호에 응답할 수도 있습니다., 자동발전제어라는 그리드 서비스. 그리드 서비스를 제공하기 위해, 인버터에는 제어 가능한 전력이 필요합니다.. 이것은 전기 생산이 될 수 있습니다, 현재 전기를 생산하고 있는 태양광 패널과 같은, 또는 저장, 예를 들어, 이전에 저장된 전기를 공급하는 데 사용할 수 있는 배터리 시스템.
일부 고급 인버터가 제공할 수 있는 또 다른 그리드 서비스는 그리드 연결입니다.. 그리드가 실패하는 경우, 그리드 연결 인버터는 그리드를 시작할 수 있습니다 – 블랙 스타트라고 알려진 프로세스. Traditional "grid-following" 인버터는 그리드에 주입될 수 있는 사인파를 생성하기 위해 스위칭이 발생하는 시점을 결정하기 위해 그리드의 외부 신호가 필요합니다.. 이들 시스템에서는, 그리드의 전력은 인버터가 일치시키려는 신호를 제공합니다.. 보다 발전된 전력망 연결형 인버터는 자체 신호를 생성할 수 있습니다.. 예를 들어, 소규모 태양광 패널 네트워크는 인버터 중 하나를 그리드 형성 모드로 작동하도록 지정할 수 있습니다., 다른 사람들이 그 리드를 따르는 동안, 춤추는 파트너처럼, 터빈 발전 없이 안정적인 그리드를 형성하기 위해 .
무효 전력은 인버터가 제공할 수 있는 가장 중요한 그리드 서비스 중 하나입니다.. 전기 그리드에서, 전압(전하를 밀어내는 힘)은 항상 앞뒤로 전환됩니다., 현재와 마찬가지로 전하의 움직임. 전압과 전류가 동기화되면 전력이 최대화됩니다.. 하지만, 때때로 전압과 전류는 두 가지 교대 모드 사이에 지연이 있습니다., 예를 들어 모터가 작동 중일 때. 동기화되지 않은 경우, 회로를 통해 흐르는 전력의 일부는 연결된 장비에 의해 흡수될 수 없습니다., 결과적으로 효율성이 떨어지게 됩니다. More total power is required to produce the same amount of "real" 힘 – 부하가 흡수할 수 있는 힘. 이 문제를 해결하려면, 유틸리티 회사는 전압과 전류를 다시 동기화하기 위해 무효 전력을 제공합니다., 전기를 더 쉽게 소비할 수 있도록. 이 무효전력은 그 자체로는 사용되지 않습니다., 하지만 다른 힘을 유용하게 만들죠. 최신 인버터는 무효 전력을 제공하고 흡수하여 그리드가 이 중요한 자원의 균형을 유지하도록 돕습니다.. 추가적으로, 옥상 태양광과 같은 분산 에너지원은 무효 전력이 장거리 전송이 어렵기 때문에 무효 전력의 특히 유용한 소스입니다..
인버터 유형
태양광 시스템의 일부로 설치할 수 있는 인버터에는 여러 유형이 있습니다.. 대규모 유틸리티 플랜트 또는 중간 규모의 지역사회 태양광 프로젝트, 각 태양광 패널은 단일 중앙 인버터에 연결될 수 있습니다.. 스트링 인버터는 패널 그룹을 연결합니다. (문자열 하나) 인버터 1개에. 인버터는 전체 스트링에서 생성된 전력을 교류로 변환합니다.. 비용 효율적이면서도, 이 설정을 사용하면 개별 패널에 음영과 같은 문제가 발생할 경우 스트링의 전력 생산량이 줄어들 수 있습니다.. 마이크로인버터는 각 패널에 배치된 소형 인버터입니다.. 마이크로인버터용, 한 패널의 음영이나 손상은 다른 패널에서 끌어올 수 있는 전력에 영향을 미치지 않습니다., 하지만 마이크로인버터는 더 비쌀 수 있습니다.. 두 가지 유형의 인버터 모두 태양광 시스템이 추가 배터리 저장 장치와 상호 작용하는 방식을 제어하는 시스템의 지원을 받을 수 있습니다.. 태양 에너지는 DC를 직접 통과하거나 AC로 변환되어 배터리를 충전할 수 있습니다..
