تخضع محولات الطاقة الكهروضوئية لمعايير فنية صارمة، شأنها شأن المحولات التقليدية. يجب أن يستوفي أي محول المعايير الفنية التالية ليُعتبر منتجًا مؤهلًا.
1. استقرار جهد الخرج
في نظام الطاقة الكهروضوئية، تُخزَّن الطاقة الكهربائية المُولَّدة من الخلية الشمسية أولًا في البطارية، ثم تُحوَّل إلى تيار متردد بجهد 220 أو 380 فولت عبر العاكس. ومع ذلك، تتأثر البطارية بشحنها وتفريغها، ويتفاوت جهد خرجها تفاوتًا كبيرًا. على سبيل المثال، بالنسبة لبطارية ذات جهد اسمي 12 فولت، يمكن أن تتراوح قيمة جهدها بين 10.8 و14.4 فولت (قد يُؤدي تجاوز هذا النطاق إلى تلف البطارية). بالنسبة للعاكس المؤهل، عندما يتغير جهد الدخل ضمن هذا النطاق، يجب ألا يتجاوز التغير في جهد الخرج الثابت ±5% من القيمة المُصنَّفة، وعندما يتغير الحمل فجأة، يجب ألا يتجاوز انحراف جهد الخرج ±10% من القيمة المُصنَّفة.
2. تشويه شكل الموجة لجهد الخرج
بالنسبة لمحولات الموجة الجيبية، يجب تحديد أقصى تشوه موجي مسموح به (أو محتوى التوافقيات). يُعبَّر عنه عادةً بإجمالي تشوه موجي لجهد الخرج، ويجب ألا تتجاوز قيمته 5% (يسمح خرج أحادي الطور بنسبة 10%). بما أن التيار التوافقي عالي الدرجة الصادر من المحول سيُولِّد خسائر إضافية، مثل التيار الدوامي على الحمل الحثي، فإن زيادة تشوه موجي المحول ستؤدي إلى ارتفاع شديد في درجة حرارة مكونات الحمل، مما يُضر بسلامة المعدات الكهربائية ويؤثر سلبًا على كفاءة تشغيل النظام.
3. تردد الإخراج المقدر
بالنسبة للأحمال التي تشمل المحركات، مثل الغسالات والثلاجات، وغيرها، نظرًا لأن التردد الأمثل للمحرك هو 50 هرتز، فإن أي تردد مرتفع جدًا أو منخفض جدًا سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز وتقليل كفاءة التشغيل وعمر النظام. يجب أن يكون تردد الخرج ثابتًا نسبيًا، وعادةً ما يكون تردد الطاقة 50 هرتز، وأن يكون انحرافه في حدود ±1% في ظروف التشغيل العادية.
4. معامل قدرة الحمل
صف قدرة العاكس على تحمل الأحمال الحثية أو السعوية. يتراوح معامل قدرة الحمل لعاكس الموجة الجيبية بين 0.7 و0.9، والقيمة الاسمية 0.9. في حالة انخفاض معامل قدرة العاكس عند قدرة حمل معينة، ستزداد السعة المطلوبة للعاكس، مما يزيد التكلفة ويزيد القدرة الظاهرية لدائرة التيار المتردد للنظام الكهروضوئي. مع زيادة التيار، ستزداد الخسائر حتمًا، وستنخفض كفاءة النظام.
5. كفاءة العاكس
تشير كفاءة العاكس إلى نسبة طاقة الخرج إلى طاقة الدخل في ظل ظروف التشغيل المحددة، معبرًا عنها كنسبة مئوية. بشكل عام، تشير الكفاءة الاسمية للعاكس الكهروضوئي إلى حمل المقاومة النقي، تحت 80٪ من الحمل. نظرًا لارتفاع التكلفة الإجمالية لنظام الطاقة الكهروضوئية، يجب تعظيم كفاءة العاكس الكهروضوئي، ويجب خفض تكلفة النظام، ويجب تحسين فعالية نظام الطاقة الكهروضوئية من حيث التكلفة. في الوقت الحالي، تتراوح الكفاءة الاسمية للعاكسات السائدة بين 80٪ و 95٪، ويجب ألا تقل كفاءة العاكسات منخفضة الطاقة عن 85٪. في عملية التصميم الفعلية لنظام الطاقة الكهروضوئية، يجب ألا يقتصر الأمر على اختيار العاكسات عالية الكفاءة فحسب، بل يجب في الوقت نفسه تكوين النظام بشكل معقول لجعل حمل نظام الطاقة الكهروضوئية يعمل بالقرب من نقطة الكفاءة المثلى قدر الإمكان.
6. تيار الخرج المقدر (أو سعة الخرج المقدر)
يشير إلى تيار الخرج المُصنّف للعاكس ضمن نطاق معامل قدرة الحمل المُحدّد. تُعطي بعض منتجات العاكس سعة الخرج المُصنّفة، والتي تُعبّر عنها بوحدة الفولت أمبير أو الكيلو فولت أمبير. تُحسب سعة العاكس المُصنّفة عندما يكون معامل قدرة الخرج 1 (أي حمل مقاوم بحت)، ويكون جهد الخرج المُصنّف هو حاصل ضرب تيار الخرج المُصنّف.
7. التدابير الوقائية
يجب أن يتمتع العاكس ذو الأداء الممتاز أيضًا بوظائف حماية كاملة أو تدابير للتعامل مع الظروف غير الطبيعية المختلفة أثناء الاستخدام الفعلي، بحيث لا يتضرر العاكس نفسه والمكونات الأخرى للنظام.
(1) حامل وثيقة انخفاض الجهد المدخل:
عندما يكون جهد الدخل أقل من 85% من الجهد المقدر، يجب أن يكون العاكس مزودًا بالحماية والشاشة.
(2) حساب تأمين الجهد الزائد المدخل:
عندما يكون جهد الدخل أعلى من 130% من الجهد المقدر، يجب أن يكون العاكس مزودًا بالحماية والشاشة.
(3) حماية التيار الزائد:
يجب أن تضمن حماية العاكس من التيار الزائد اتخاذ الإجراءات اللازمة في الوقت المناسب عند حدوث قصر في دائرة الحمل أو تجاوز التيار القيمة المسموح بها، وذلك لمنع تلفه بسبب التيار الزائد. عندما يتجاوز تيار التشغيل 150% من القيمة الاسمية، يجب أن يكون العاكس قادرًا على الحماية تلقائيًا.
(4) ضمان ماس كهربائي للإخراج
لا ينبغي أن يتجاوز وقت عمل حماية الدائرة القصيرة للعاكس 0.5 ثانية.
(5) حماية القطبية العكسية للمدخلات:
عندما يتم عكس الأقطاب الموجبة والسالبة لأطراف الإدخال، يجب أن يحتوي العاكس على وظيفة الحماية والعرض.
(6) الحماية من الصواعق:
يجب أن يكون العاكس مزودًا بحماية من الصواعق.
(7) الحماية من ارتفاع درجة الحرارة، وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للمحولات التي لا تحتوي على تدابير تثبيت الجهد، يجب أن يحتوي المحول أيضًا على تدابير حماية من الجهد الزائد للإخراج لحماية الحمل من أضرار الجهد الزائد.
8. خصائص البداية
صف قدرة العاكس على بدء التشغيل مع الحمل وأدائه أثناء التشغيل الديناميكي. يجب ضمان بدء تشغيل العاكس بشكل موثوق تحت الحمل المُصنّف.
9. الضوضاء
تُصدر المحولات، ومُحَثات الترشيح، والمفاتيح الكهرومغناطيسية، والمراوح في الأجهزة الإلكترونية الكهربائية ضوضاء. عند تشغيل العاكس بشكل طبيعي، يجب ألا يتجاوز مستوى ضجيجه 80 ديسيبل، ويجب ألا يتجاوز مستوى ضجيج العاكس الصغير 65 ديسيبل.
وقت النشر: ٨ فبراير ٢٠٢٢
