Inverter on üks olulisemaid seadmeid päikesesüsteemis. See on seade, mis muundab päikesepaneelide toodetud alalisvoolu (DC) võrgus kasutatavaks vahelduvvooluks (AC). Alalisvoolu puhul voolab vool ühes suunas konstantse pingega. Vahelduvvoolu puhul voolab vool voolu mõlemas suunas, kui pinge muutub positiivsest negatiivseks. Inverter on vaid üks võimsuselektroonikaseadme tüüp, mis reguleerib voolu.
Põhimõtteliselt muundab inverter alalisvoolu vahelduvvooluks, lülitades alalisvoolu sisendi suunda väga kiiresti edasi-tagasi. Seega muutub alalisvoolu sisend vahelduvvoolu väljundiks. filtrite ja muude elektroonikaseadmete abil saab toota pinge, mis muutub puhta, korduva siinuslaine kujul, mida saab sisestada võrku. Siinuslaine on pinge muutuste kuju või muster aja jooksul ja see on võimsuse muster, mida võrk saab kasutada ilma kahjustamata elektriseadmeid, mis on kavandatud töötama teatud sagedusel ja pingel.
Esimesed inverterid loodi 19. sajandil ja need olid mehaanilised. pöörlevat mootorit võis kasutada alalisvoolu allika edasi- või tagasipööramise pidevaks muutmiseks. Tänapäeval valmistame elektrilisi lüliteid transistoridega, mis on tahkete osakestega seadmed, millel puuduvad liikuvad osad. Transistorid on valmistatud pooljuhtmaterjalidest, näiteks ränist või galliumarseniidist. Nad kontrollivad elektrivoolu väliste elektrisignaalide alusel.
Kui teil onkodune päikesesüsteem, on teie inverteril tõenäoliselt mitu funktsiooni. Lisaks päikeseenergia muundamisele vahelduvvooluks võib see jälgida süsteemi ja pakkuda portaali arvutivõrkudega suhtlemiseks. Päikesepõhised salvestussüsteemid koos akudega tuginevad täiustatud inverteritele, mis töötavad elektrikatkestuste ajal ilma võrgu toetuseta (kui nad on selleks ette nähtud).
Inverteripõhise võrgu suunas
Ajalooliselt on elektrit toodetud peamiselt kütuse põletamise teel, et tekitada auru, mis seejärel paneb turbiinigeneraatorid tööle. Nende generaatorite liikumine tekitab seadmete pöörlemisel vahelduvvoolu, mis määrab ka sageduse ehk selle, mitu korda siinuslaine kordub. Elektrivõrgu sagedus on oluline näitaja võrgu tervise kohta. Näiteks kui koormus on liiga suur (liiga palju seadmeid, mis tarbivad energiat), siis tarbitakse energiat võrgust kiiremini, kui seda saab tarnida. Selle tulemusena aeglustuvad turbiinid ja vahelduvvoolu sagedus väheneb. Kuna turbiinid on suured pöörlevad objektid, peavad nad vastu sageduse muutustele, nagu kõik objektid peavad vastu liikumise muutustele, seda omadust nimetatakse inertsuseks.
Kuna võrku lisatakse üha rohkem päikesesüsteeme, ühendatakse võrku ka rohkem invertereid kui kunagi varem. Invertertootmine võib toota energiat mis tahes sagedusel ja kuna tegemist ei ole turbiiniga, ei ole tal samad inertsed omadused kui aurutootmisel. Seetõttu nõuab üleminek võrgule, kus on rohkem invertereid, intelligentsemate inverterite ehitamist, mis suudavad reageerida sageduse muutustele ja muudele võrgu töö käigus tekkivatele häiretele ning aitavad stabiliseerida võrku nende häirete eest.
Võrguteenused ja inverterid
Võrguettevõtjad haldavad elektrienergia pakkumist ja nõudlust elektrisüsteemis, pakkudes mitmesuguseid võrguteenuseid. Võrguteenused on tegevused, mida võrguettevõtjad teostavad, et säilitada kogu süsteemi tasakaal ja paremini juhtida elektrienergia ülekandmist.
Kui võrk ei tööta enam ootuspäraselt, näiteks kui pinge või sagedus kaldub kõrvale, saavad nutikad inverterid reageerida mitmel viisil. Üldiselt on väikeste inverterite, näiteks koduse päikesesüsteemiga ühendatud inverterite puhul standardiks, et nad jäävad sisse või "sõidavad" katkestuste üle, kui pinge või sagedus on väike, ning kui katkestus kestab pikka aega või on suurem kui tavaliselt, lülituvad nad automaatselt võrgust välja ja lülituvad välja. Sagedusreageerimine on eriti oluline, sest sageduse langus on seotud ootamatu võrguühenduseta tootmisega. Sageduse muutustele reageerides on inverterid konfigureeritud nii, et nad muudavad oma väljundvõimsust, et taastada standardne sagedus. Inverteripõhised ressursid võivad reageerida ka operaatori signaalidele, et muuta oma väljundvõimsust, kui elektrisüsteemi muu pakkumine ja nõudlus kõigub, mis on võrguteenus, mida nimetatakse automaatseks tootmise kontrolliks. Võrguteenuste osutamiseks peab inverteril olema võimsusallikas, mida ta saab juhtida. See võib olla elektritootmine, näiteks päikesepaneel, mis toodab praegu elektrit, või salvestamine, näiteks akusüsteem, mida saab kasutada eelnevalt salvestatud elektrienergia pakkumiseks.
Teine võrguteenus, mida mõned täiustatud inverterid võivad pakkuda, on võrgu moodustamine. Võrgu moodustamise inverterid võivad võrgu rikke korral käivitada võrgu, mida nimetatakse mustaks käivitamiseks. Traditsioonilised "võrku jälgivad" inverterid vajavad võrkudest saadavat välist signaali, et määrata kindlaks, millal lülitada, et toota võrku sisestatav siinuslaine. Nendes süsteemides annab elektrivõrgust saadav võimsus signaali, millele inverter püüab vastata. Arenenumad võrgupõhised inverterid võivad signaali ise genereerida. Näiteks võib väike päikesepaneelide võrk määrata ühe oma inverteri töötama võrku moodustavas režiimis ja ülejäänud inverterid järgivad selle juhti nagu tantsupartnerid, moodustades stabiilse võrgu ilma igasuguse turbiinipõhise tootmiseta.
Reaktiivvõimsus on üks olulisemaid võrguteenuseid, mida inverterid võivad pakkuda. Elektrivõrgus on pinge (elektrilaenguid lükkav jõud) ja vool (elektrilaengute liikumine) pidevalt edasi-tagasi. Kui pinge ja vool on sünkroonis, on elektrienergia maksimaalne. Mõnikord võib aga pinge ja voolu kahe vaheldumise vahel olla viivitus, näiteks kui mootor töötab. Kui need ei ole sünkroonis, ei saa ühendatud seadmed osa vooluahelat läbivast energiast vastu võtta, mille tulemuseks on tõhususe vähenemine. Sama suure "tegeliku" võimsuse (võimsus, mida koormus suudab absorbeerida) tootmiseks on vaja rohkem koguvõimsust. Selle vastu võitlemiseks pakuvad kommunaalteenused reaktiivvõimsust, et viia pinge ja vool uuesti sünkroonidesse, muutes elektrienergia tarbimise lihtsamaks. Seda reaktiivvõimsust ise ei kasutata, vaid see võimaldab muu energia kasutamist. Kaasaegsed inverterid võivad nii pakkuda kui ka absorbeerida reaktiivvõimsust, et aidata võrgul seda olulist ressurssi tasakaalustada. Kuna reaktiivvõimsust on raske edastada pikkade vahemaade taha, on hajutatud energiaallikad, nagu päikesepaneelid katustel, eriti kasulikud reaktiivvõimsuse allikad.
