Czym są falowniki i do czego służą?

Kluczem do uruchomienia energii elektrycznej są falowniki, które są równie niezbędne, co nieznane

To, że elektryczność jest jednym z kluczowych wektorów funkcjonowania naszego życia, stało się dla nas jasne po zapoznaniu się z działaniem systemu elektrycznego; a tym bardziej, gdy poznaliśmy, jak działają niektórzy aktorzy najwyższego szczebla w sieci elektrycznej, tacy jak centra transformacji lub zasilacze awaryjne. Jednak w tym wielkim elektrycznym gąszczu istnieją inni aktorzy, którzy oferują stabilność, bezpieczeństwo i gwarancję dostaw energii elektrycznej do naszego codziennego życia. Dzisiaj zatrzymamy się i zrozumiemy, czym są falowniki. No to do dzieła.

Przede wszystkim musimy przynajmniej zrozumieć, jak działa energia elektryczna. Prąd elektryczny może być dwojakiego rodzaju: przemienny lub stały; Chociaż zazwyczaj odnosimy się do tych dwóch typów za pomocą ich akronimów w języku angielskim: Prąd przemienny (AC) dla prądu przemiennego i Prąd stały (DC) dla prądu stałego.

Prąd stały (DC) to prąd lub przepływ elektronów, który krąży w jednym kierunku w przewodniku lub kablu. Z drugiej strony, prąd przemienny (AC) to taki, w którym elektrony krążą w obu kierunkach w kablu. Ten prąd będzie stale zmieniał lub zmieniał kierunek. Czas, który upływa od momentu, gdy prąd zacznie płynąć w jednym kierunku, zmieni się w drugi kierunek i powróci do pierwotnego kierunku, nazywa się cyklem; cykl mierzony w hercach.

Dobrze, teraz rozumiemy dwa rodzaje prądu i ich główne cechy. Jesteśmy teraz gotowi zrozumieć główną funkcję falownika.

Falowniki to rodzaj przetwornicy napięcia. Dobrze, ale czym właściwie jest przetwornica napięcia? Przetwornice napięcia to urządzenia elektroniczne, które potrafią modyfikować lub zmieniać parametry napięcia i prądu przez nie przepływającego w celu dostosowania ich do potrzeb urządzeń elektronicznych podłączonych do sieci elektrycznej.

Istnieją jednak różne typy przetworników, które można podzielić na 4 główne makrogrupy:

Typy przetworników prądu

• Przetwornice AC/DC: Przekształcają prąd przemienny w prąd stały.
• AC/AC Przetwornice: Utrzymują prąd przemienny, ale modyfikują częstotliwość lub napięcie.
• Przetwornice DC/DC: Utrzymują prąd stały, ale zwiększają lub zmniejszają napięcie.
• Przetwornice DC/AC: Przekształcają prąd stały w prąd przemienny. To właśnie te przetwornice nazywamy potocznie falownikami.

Dzisiaj skupimy się na roli tych ostatnich, czyli przetwornic DC/AC. Te przetwornice nazywane są również falownikami prądu, falownikami mocy, a nawet po prostu przetwornicami napięcia. To urządzenie elektroniczne, jak wspomnieliśmy wcześniej, jest w stanie przekształcić energię elektryczną prądu stałego (DC) w prąd przemienny (AC).

Mówiąc prościej, większość sprzętu elektronicznego i urządzeń, których używamy w naszych domach, miejscach pracy, przemyśle i infrastrukturze, wymaga energii elektrycznej w postaci prądu przemiennego, ponieważ zasilanie opiera się na samej sieci elektrycznej, a jej prąd jest przemienny.

Nie dotyczy to jednak urządzeń zasilanych bateriami. Energia elektryczna jest magazynowana w postaci prądu stałego, więc elementy, które jej potrzebują, muszą ją najpierw przekształcić. Przykładami są urządzenia elektroniczne stosowane w pojazdach transportowych, takich jak samochody osobowe, łodzie, ciężarówki czy kampery, które są zasilane wbudowanymi bateriami, a także komputery i inne urządzenia elektroniczne, takie jak nasze telefony komórkowe, które mają własne baterie.

Inwertery mają niezliczone zastosowania, takie jak przemysł, magazynowanie energii, marynarka wojenna, energia słoneczna, a nawet, jak wspomnieliśmy w poprzednim artykule o zasilaczach UPS, jako element bezpiecznych systemów zasilania. Jednak prawdopodobnie jednym z najpopularniejszych obecnie są inwertery do zastosowań solarnych. Są one kluczowym rozwiązaniem dla domów lub osiedli, które nie są podłączone do sieci energetycznej, ale mają własną, zamkniętą sieć, a także dla instalacji fotowoltaicznych podłączonych do sieci, które dostarczają użytkownikom energię odnawialną. W obu przypadkach konieczny będzie falownik, ponieważ ponownie prąd musi zostać przekształcony z prądu stałego na prąd przemienny.

Oto kilka przykładów ich zastosowania, ale nie jedyne:

Rodzaje zastosowań falowników

Falowniki prądowe i fotowoltaiczne w skali domowe

Pierwszym przypadkiem byłoby samowystarczalne gospodarstwo rolne, które opiera swoje zasilanie elektryczne na instalacji fotowoltaicznej i magazynuje wyprodukowaną energię w szeregu akumulatorów, aby dostarczać energię na żądanie.

Co się dzieje? Energia elektryczna wytwarzana przez panele słoneczne jest magazynowana w akumulatorach prądu stałego, a następnie uwalniana do domowej sieci elektrycznej. W tym przypadku musimy przekształcić energię na prąd przemienny, aby zasilać domowe urządzenia elektroniczne, takie jak pralka, kuchenka mikrofalowa czy telewizor. Zrobilibyśmy to, używając falownika, w tym przypadku o umiarkowanych rozmiarach i/lub zgodnie z rodzajem instalacji, jaką mamy.

Falownik mocy (DC/AC) marki Supsonik, firmy specjalizującej się w projektowaniu i produkcji elektroniki mocy moc

Inwertery mocy i wielkoskalowe instalacje fotowoltaiczne

Drugi przypadek ma miejsce, gdy energia fotowoltaiczna nie jest przeznaczona wyłącznie do użytku domowego, ale jest wytwarzana w wielkoskalowej instalacji przeznaczonej do sieci elektroenergetycznej. W tym przypadku do gry wchodzą inwertery fotowoltaiczne (znane również jako inwertery słoneczne lub inwertery do zastosowań solarnych). Są to specyficzne typy inwerterów mocy, które zapewniają wprowadzenie tego rodzaju energii odnawialnej do naszej sieci elektroenergetycznej. Przyjrzyjmy się schematowi ilustrującemu sposób wytwarzania energii fotowoltaicznej:

Inwertery są kluczowym elementem w działaniu energii fotowoltaicznej

Te inwertery są znacznie większe i bardziej złożone niż te

Urządzenia te, które wykorzystujemy w instalacjach domowych, przetwarzają prąd stały (DC) generowany przez panele słoneczne na prąd przemienny (AC), który następnie przesyłany jest do sieci. W ten sposób zapewniają użytkownikom domowym i firmowym możliwość zasilania urządzeń elektrycznych/elektronicznych.

Biorąc pod uwagę złożoność sieci elektrycznej, urządzenia te są zaawansowane technologicznie, ponieważ muszą posiadać szereg dodatkowych funkcji, takich jak monitorowanie systemu i natychmiastowe generowanie energii przez panele, a także optymalizację wydajności i ochronę przeciwprzepięciową.

Są one kluczowym elementem systemów fotowoltaicznych, ponieważ pozwalają na najbardziej efektywne wykorzystanie energii generowanej przez panele słoneczne. Ponadto wiele z nich jest kompatybilnych z systemami akumulatorowymi, co pozwala na magazynowanie energii wytworzonej w ciągu dnia do późniejszego wykorzystania w nocy lub w pochmurne dni.

Kluczowa cecha zapewniająca ciągłe dostawy zielonej energii.

Falowniki fotowoltaiczne marki Supsonik

Ten typ przetworników fotowoltaicznych wykorzystuje system mikroprocesorowy oparty na technologii DSP i tranzystorach IGBT najnowszej generacji oraz zawiera algorytm MPPT, aby uzyskać maksymalną moc z paneli o każdej porze dnia. Właśnie dlatego falowniki są niezbędne do przetwarzania prądu i zapewnienia prawidłowego działania wszystkich naszych urządzeń.

Należy pamiętać, że te falowniki to złożone urządzenia, które należy starannie dobrać, aby zapewnić ich przydatność do danego zastosowania, a także do źródła zasilania i urządzeń, które będą zasilane. Ponieważ niektóre urządzenia mogą wymagać określonego rodzaju prądu przemiennego, ważne jest, aby wybrać falownik, który generuje prąd o odpowiedniej charakterystyce w każdym przypadku. Chcesz dowiedzieć się więcej o falownikach i ich różnych zastosowaniach? Zapoznaj się z pracą firmy Supsonik, która ma 35 lat doświadczenia: