సోలార్ ఇంటిగ్రేషన్: ఇన్వర్టర్లు మరియు గ్రిడ్ సర్వీసెస్ బేసిక్స్

ఇన్వర్టర్‌లు అంటే ఏమిటి?

సౌర శక్తి వ్యవస్థలో అత్యంత ముఖ్యమైన పరికరాలలో ఇన్వర్టర్ ఒకటి. ఇది డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC) విద్యుత్‌ను మార్చే పరికరం, ఇది సోలార్ ప్యానెల్ ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రికల్ గ్రిడ్ ఉపయోగించే ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (AC) విద్యుత్‌గా మారుతుంది. DCలో, విద్యుత్తు ఒక దిశలో స్థిరమైన వోల్టేజ్ వద్ద నిర్వహించబడుతుంది. ACలో, వోల్టేజ్ పాజిటివ్ నుండి నెగటివ్‌కు మారినప్పుడు విద్యుత్తు సర్క్యూట్‌లో రెండు దిశలలో ప్రవహిస్తుంది. ఇన్వర్టర్లు అనేవి పరికరాల తరగతికి ఒక ఉదాహరణపవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ that regulate the flow of electrical power.

ప్రాథమికంగా, ఒక ఇన్వర్టర్ DC ఇన్‌పుట్ దిశను చాలా వేగంగా ముందుకు వెనుకకు మార్చడం ద్వారా DC-టు-AC మార్పిడిని పూర్తి చేస్తుంది. ఫలితంగా, DC ఇన్‌పుట్ AC అవుట్‌పుట్ అవుతుంది. అదనంగా, ఫిల్టర్‌లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్‌లు పవర్ గ్రిడ్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేయగల శుభ్రమైన, పునరావృతమయ్యే సైన్ వేవ్‌గా మారే వోల్టేజీని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. సైన్ వేవ్ అనేది వోల్టేజ్ కాలక్రమేణా చేసే ఆకారం లేదా నమూనా, మరియు ఇది నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యాలు మరియు వోల్టేజీల వద్ద పనిచేసేలా నిర్మించబడిన విద్యుత్ పరికరాలను పాడుచేయకుండా గ్రిడ్ ఉపయోగించగల శక్తి నమూనా.

మొదటి ఇన్వర్టర్లు 19వ శతాబ్దంలో సృష్టించబడ్డాయి మరియు యాంత్రికమైనవి. స్పిన్నింగ్ మోటార్, ఉదాహరణకు, DC మూలం ముందుకు లేదా వెనుకకు కనెక్ట్ చేయబడిందో లేదో నిరంతరం మార్చడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ రోజు మనం ట్రాన్సిస్టర్‌ల నుండి ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్‌లను తయారు చేస్తాము, కదిలే భాగాలు లేని ఘన-స్థితి పరికరాలు. ట్రాన్సిస్టర్లు సిలికాన్ లేదా గాలియం ఆర్సెనైడ్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో తయారు చేయబడతాయి. వారు బయటి విద్యుత్ సంకేతాలకు ప్రతిస్పందనగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తారు.

మీరు గృహ సౌర వ్యవస్థను కలిగి ఉంటే, మీ ఇన్వర్టర్ బహుశా అనేక విధులను నిర్వహిస్తుంది. మీ సౌర శక్తిని AC పవర్‌గా మార్చడంతో పాటు, ఇది సిస్టమ్‌ను పర్యవేక్షించగలదు మరియు కంప్యూటర్ నెట్‌వర్క్‌లతో కమ్యూనికేషన్ కోసం పోర్టల్‌ను అందిస్తుంది. Solar-plusâబ్యాటరీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లు అలా రూపొందించబడితే, అంతరాయాలు సంభవించినప్పుడు గ్రిడ్ నుండి ఎటువంటి మద్దతు లేకుండా పనిచేయడానికి అధునాతన ఇన్వర్టర్‌లపై ఆధారపడతాయి.

ఇన్వర్టర్-ఆధారిత గ్రిడ్ వైపు

చారిత్రాత్మకంగా, విద్యుత్ శక్తి ప్రధానంగా ఇంధనాన్ని కాల్చడం మరియు ఆవిరిని సృష్టించడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది టర్బైన్ జనరేటర్‌ను తిప్పుతుంది, ఇది విద్యుత్తును సృష్టిస్తుంది. పరికరం తిరిగేటప్పుడు ఈ జనరేటర్ల చలనం AC శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఫ్రీక్వెన్సీని లేదా సైన్ వేవ్ పునరావృతమయ్యే సంఖ్యను కూడా సెట్ చేస్తుంది. విద్యుత్ గ్రిడ్ యొక్క ఆరోగ్యాన్ని పర్యవేక్షించడానికి పవర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఒక ముఖ్యమైన సూచిక. ఉదాహరణకు, చాలా ఎక్కువ లోడ్ ఉంటే-చాలా ఎక్కువ పరికరాలు శక్తిని వినియోగిస్తున్నట్లయితే, అప్పుడు శక్తి సరఫరా చేయగల దానికంటే వేగంగా గ్రిడ్ నుండి తీసివేయబడుతుంది. ఫలితంగా, టర్బైన్లు మందగిస్తాయి మరియు AC ఫ్రీక్వెన్సీ తగ్గుతుంది. టర్బైన్లు భారీ స్పిన్నింగ్ వస్తువులు కాబట్టి, అన్ని వస్తువులు వాటి కదలికలో మార్పులను నిరోధించినట్లుగానే అవి ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పులను నిరోధిస్తాయి, ఈ లక్షణం జడత్వం అని పిలుస్తారు.

గ్రిడ్‌కు మరిన్ని సోలార్ సిస్టమ్‌లు జోడించబడినందున, గతంలో కంటే ఎక్కువ ఇన్వర్టర్లు గ్రిడ్‌కు కనెక్ట్ చేయబడుతున్నాయి. ఇన్వర్టర్-ఆధారిత ఉత్పత్తి ఏ పౌనఃపున్యం వద్దనైనా శక్తిని ఉత్పత్తి చేయగలదు మరియు ఆవిరి-ఆధారిత ఉత్పత్తి వలె అదే జడత్వ లక్షణాలను కలిగి ఉండదు, ఎందుకంటే ఇందులో టర్బైన్ ఉండదు. ఫలితంగా, మరిన్ని ఇన్వర్టర్‌లతో కూడిన ఎలక్ట్రికల్ గ్రిడ్‌కి మారడానికి గ్రిడ్ కార్యకలాపాల సమయంలో సంభవించే ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పులు మరియు ఇతర అంతరాయాలకు ప్రతిస్పందించగల స్మార్ట్ ఇన్వర్టర్‌లను నిర్మించడం అవసరం మరియు ఆ అంతరాయాలకు వ్యతిరేకంగా గ్రిడ్‌ను స్థిరీకరించడంలో సహాయపడుతుంది.

గ్రిడ్ సేవలు మరియు ఇన్వర్టర్లు

గ్రిడ్ ఆపరేటర్లు గ్రిడ్ సేవల శ్రేణిని అందించడం ద్వారా విద్యుత్ వ్యవస్థపై విద్యుత్ సరఫరా మరియు డిమాండ్‌ను నిర్వహిస్తారు. గ్రిడ్ సేవలు గ్రిడ్ ఆపరేటర్లు సిస్టమ్-వైడ్ బ్యాలెన్స్ నిర్వహించడానికి మరియు విద్యుత్ ప్రసారాన్ని మెరుగ్గా నిర్వహించడానికి చేసే కార్యకలాపాలు.

గ్రిడ్ ఊహించిన విధంగా ప్రవర్తించడం ఆపివేసినప్పుడు, వోల్టేజ్ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీలో విచలనాలు ఉన్నప్పుడు, స్మార్ట్ ఇన్వర్టర్లు వివిధ మార్గాల్లో ప్రతిస్పందిస్తాయి. సాధారణంగా, గృహ సౌర వ్యవస్థకు అనుసంధానించబడిన చిన్న ఇన్వర్టర్‌ల ప్రమాణం వోల్టేజ్ లేదా ఫ్రీక్వెన్సీలో చిన్న అంతరాయాలు లేదా అంతరాయాలు చాలా కాలం పాటు కొనసాగితే లేదా సాధారణం కంటే పెద్దది, వారు గ్రిడ్ నుండి తమను తాము డిస్‌కనెక్ట్ చేసి మూసివేస్తారు. ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన చాలా ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఫ్రీక్వెన్సీలో తగ్గుదల అనేది జనరేషన్‌ను ఊహించని విధంగా ఆఫ్‌లైన్‌లో పడగొట్టడంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పుకు ప్రతిస్పందనగా, ప్రామాణిక ఫ్రీక్వెన్సీని పునరుద్ధరించడానికి ఇన్వర్టర్లు వాటి పవర్ అవుట్‌పుట్‌ను మార్చడానికి కాన్ఫిగర్ చేయబడతాయి. ఎలక్ట్రికల్ సిస్టమ్‌పై ఇతర సరఫరా మరియు డిమాండ్ హెచ్చుతగ్గులకు లోనవుతున్నందున, ఆటోమేటిక్ జనరేషన్ కంట్రోల్ అని పిలువబడే గ్రిడ్ సేవను మార్చడానికి ఆపరేటర్ నుండి వచ్చే సంకేతాలకు ఇన్వర్టర్ ఆధారిత వనరులు ప్రతిస్పందించవచ్చు. గ్రిడ్ సేవలను అందించడానికి, ఇన్వర్టర్‌లు నియంత్రించగల శక్తి వనరులను కలిగి ఉండాలి. ఇది ప్రస్తుతం విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తున్న సోలార్ ప్యానెల్ వంటి ఉత్పత్తి కావచ్చు లేదా గతంలో నిల్వ చేయబడిన శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించే బ్యాటరీ వ్యవస్థ వంటి నిల్వ కావచ్చు.

కొన్ని అధునాతన ఇన్వర్టర్లు సరఫరా చేయగల మరొక గ్రిడ్ సేవ గ్రిడ్-ఫార్మింగ్. గ్రిడ్-ఫార్మింగ్ ఇన్వర్టర్‌లు గ్రిడ్ డౌన్‌కు వెళితే దాన్ని ప్రారంభించవచ్చు- ఈ ప్రక్రియను బ్లాక్ స్టార్ట్ అంటారు. సాంప్రదాయ âగ్రిడ్-ఫాలోయింగ్' ఇన్వర్టర్‌లకు పవర్ గ్రిడ్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేయగల సైన్ వేవ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి స్విచ్చింగ్ ఎప్పుడు జరుగుతుందో నిర్ణయించడానికి ఎలక్ట్రికల్ గ్రిడ్ నుండి బయటి సిగ్నల్ అవసరం. ఈ వ్యవస్థలలో, గ్రిడ్ నుండి వచ్చే శక్తి ఇన్వర్టర్ సరిపోలడానికి ప్రయత్నించే సంకేతాన్ని అందిస్తుంది. మరింత అధునాతన గ్రిడ్-ఫార్మింగ్ ఇన్వర్టర్‌లు సిగ్నల్‌ను స్వయంగా ఉత్పత్తి చేయగలవు. ఉదాహరణకు, చిన్న సౌర ఫలకాల నెట్‌వర్క్ దాని ఇన్వర్టర్‌లలో ఒకదానిని గ్రిడ్-ఫార్మింగ్ మోడ్‌లో పనిచేయడానికి నియమించవచ్చు, మిగిలినవి డ్యాన్స్ పార్ట్‌నర్‌ల వలె దాని నాయకత్వాన్ని అనుసరిస్తాయి, ఎటువంటి టర్బైన్-ఆధారిత తరం లేకుండా స్థిరమైన గ్రిడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.

ఇన్వర్టర్లు అందించగల అత్యంత ముఖ్యమైన గ్రిడ్ సేవలలో రియాక్టివ్ పవర్ ఒకటి. గ్రిడ్‌లో, వోల్టేజ్-ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్‌ని నెట్టే శక్తి ఎల్లప్పుడూ ముందుకు వెనుకకు మారుతూ ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ ఛార్జ్ యొక్క కదలిక కూడా అలాగే ఉంటుంది. వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ సమకాలీకరించబడినప్పుడు విద్యుత్ శక్తి గరిష్టీకరించబడుతుంది. అయినప్పటికీ, వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ వాటి రెండు ఆల్టర్నేటింగ్ ప్యాటర్న్‌ల మధ్య ఆలస్యమైనప్పుడు మోటారు రన్ అవుతున్నప్పుడు వంటి సందర్భాలు ఉండవచ్చు. అవి సమకాలీకరించబడకపోతే, సర్క్యూట్ ద్వారా ప్రవహించే కొంత శక్తి కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాల ద్వారా గ్రహించబడదు, ఫలితంగా సామర్థ్యం కోల్పోతుంది. లోడ్‌లు గ్రహించగల అదే మొత్తంలో ârealâ powerâ శక్తిని సృష్టించడానికి మరింత మొత్తం శక్తి అవసరం. దీనిని ఎదుర్కోవడానికి, యుటిలిటీస్ రియాక్టివ్ పవర్‌ను సరఫరా చేస్తాయి, ఇది వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌ను తిరిగి సమకాలీకరించడానికి మరియు విద్యుత్‌ను సులభంగా వినియోగించేలా చేస్తుంది. ఈ రియాక్టివ్ పవర్ స్వయంగా ఉపయోగించబడదు, కానీ ఇతర శక్తిని ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది. గ్రిడ్‌లు ఈ ముఖ్యమైన వనరును సమతుల్యం చేయడంలో సహాయపడటానికి ఆధునిక ఇన్వర్టర్‌లు రియాక్టివ్ శక్తిని అందించగలవు మరియు గ్రహించగలవు. అదనంగా, రియాక్టివ్ పవర్ చాలా దూరం రవాణా చేయడం కష్టం కాబట్టి, రూఫ్‌టాప్ సోలార్ వంటి పంపిణీ చేయబడిన శక్తి వనరులు ముఖ్యంగా రియాక్టివ్ పవర్‌కి ఉపయోగకరమైన వనరులు.

ఇన్వర్టర్ల రకాలు

సౌర వ్యవస్థలో భాగంగా అనేక రకాల ఇన్వర్టర్లు వ్యవస్థాపించబడవచ్చు. పెద్ద-స్థాయి యుటిలిటీ ప్లాంట్ లేదా మిడ్-స్కేల్ కమ్యూనిటీ సోలార్ ప్రాజెక్ట్‌లో, ప్రతి సోలార్ ప్యానెల్‌ను సింగిల్‌కి జతచేయవచ్చుకేంద్ర ఇన్వర్టర్. స్ట్రింగ్ inverters connect a set of panels—a string—to one inverter. That inverter converts the power produced by the entire string to AC. Although cost-effective, this setup results in reduced power production on the string if any individual panel experiences issues, such as shading. మైక్రోఇన్వర్టర్లు are smaller inverters placed on every panel. With a microinverter, shading or damage to one panel will not affect the power that can be drawn from the others, but microinverters can be more expensive. Both types of inverters might be assisted by a system that controls how the solar system interacts with attached battery storage. Solar can charge the battery directly over DC or after a conversion to AC.