Fotovoltaik Sistemlerde Kullanılan İnvertörler
(Eviriciler)

Genel olarak güç çevirici olarak bilinen invertörler, doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) çevirirler. Güneş enerjisi sistemlerinde karşımıza oldukça fazla çıkan devre elemanı olan invertör nedir? Ne işe yarar? Nasıl kullanılırlar? On-grid ve off-grid kavramları nelerdir? Tam sinüs invertör nedir? Tüm bu soruların yanıtları yazımızda.

A- A+

06.02.2014 tarihli yazı 68501 kez okunmuştur.

İnvertör Evirici Güneş Eenrjisi PV On Grid Off Grid Enerji

İnvertör Nedir?

Genel anlamda güç çevirici olarak bilinen invertörü, doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) çevirmeye yarayan elektriksel bir güç dönüştürme elemanı olarak tanımlayabiliriz. Çıkışta üretilen AC akım devrenin yapısına, transformatörlere, elemanlara bağlı olarak farklı gerilim ve frekans değerlerinde olabilir.

220 Volt AC çıkış veren invertörler 3 çeşittir:

1) Kare Dalga İnvertör
2) Sinüs Benzeşimli İnvertör
3) Tam Sinüs İnvertör

Şekil 1: 800 Watt Gücünde Bir İnvertör

İnvertörler Neden Kullanılır ve Ne İşe Yararlar?

İnvertörlerin başlıca uygulama alanları; güç kaynakları, elektrik dağıtım şebekeleri, güneş enerjisi sistemleri gibi sıralanabilir. Güneş panellerinden, rüzgar türbinlerinden veya bataryalardan sağlanan DC akım kontrollü bir şekilde AC akıma invertörler sayesinde dönüştürülür.

Kısaca özetlemek gerekirse, invertörler AC - DC doğrultucuların çalışma mantığı ile benzer ancak ters yönde olacak şekilde işe yararlar. İnvertörler bu işlevi sağlarlarken de istenilen gerilim, güç ve frekans değerlerinde AC akım elde edilmiş olur.

Şekil 2: Bir İnvertörün İç Yapısı

► İlginizi Çekebilir: Fotovoltaik Sistemler İçin En İyi 5 Uygulama

Böylece AC enerji ihtiyacı olan tüm sistemlere ve elektronik cihazlara besleme sağlanabilir. İnvertörler güçlerine, çıkış dalga çeşitlerine ve kullanılacakları yere göre çeşitli tiplerde üretilmektedir.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygınlaşması ile beraber invertörlerin kullanım oranı da paralel olarak artmaya devam ediyor. Rüzgar ve güneş gibi kaynaklardan elde edilen enerjinin tüketiciye sunulması için de invertörler devreye giriyor.

Tam Sinüs İnvertör ve Modifiye Edilmiş İnvertör

Gelen voltaj ve frekansları tam sinüs dalga olarak ayarlayan invertör çeşitlerine tam sinüs invertör denir. Verimleri %89 ile %94 arasındadır. Çalışma frekansları da 50 / 60 Hz'dir. Genellikle harmonik bozulma oranı da %3 civarındadır.

Tam sinüs invertörler, motorlu yüklerde problemsiz çalışma sağladıkları için bu tarz yerlerde sıklıkla kullanılırlar. Aynı zamanda ağır yükler için uygun olması, başlangıç akımı yüksek yükler için yüksek demeraj kabiliyeti gibi özellikler bu invertör çeşidine büyük bir avantaj kazandırıyor.

Şebekede kullanılan dalga şekli tam sinüstür. Aslında tam anlamıyla saf bir sinüs dalgası mevcut değil çeşitli kayıplar ve harmonikler dolayısıyla ancak teorik olarak şebeke elektriği dendiğinde akla tam sinüs dalga şekli gelir. İşte 12, 24, 48 Volt DC girişli invertörler sayesinde güneş panellerinden şebekeye katkı sağlayacak AC akımlı elektriği elde edebiliyoruz.

Şekil 3: Tam Sinüs İnvertör

► Modifiye invertörler, saf sinüs şeklinde elektrik çıkışı vermediği için buzdolabı, çamaşır makinası, hassas elektronik cihazlar vb. cihazların bozulmalarına neden olabilirler. Eğer invertör (evirici) bu tarz hassas yüklerin beslenmesinde kullanılacak ise kesinlikle saf sinüs invertör tercih edilmelidir.

Modifiye edilmiş invertörlerin çoğu modelinde ise "Maximum Power Point Tracker" (MPPT- Maksimum Güç Noktası Takibi) denilen bir sistem veya algoritma mevcuttur. Bu doğrultuda maksimum verim elde etmek için geliştirilen bu algoritma, sistemdeki mevcut yük üzerinden hesaplamalarını otomatik olarak gerçekleştiriyor.

Bunun yanı sıra mikro boyutlarda olan invertör çeşitleri de bulunuyor. Çok sayıda mikro invertör, paralel olacak şekilde bağlandıktan sonra yüksek verim eldesi sağlanabiliyor. 2010 yılından beri kullanılmaya devam edilen bu mikro invertörler, genellikle tek fazlı sistemlerde kendine yer buluyor.

Sisteme Göre İnvertörler Nasıl Seçilir?

Küçük güçlerde hafif ve taşınabilir yapıya sahip olan invertörler her sisteme göre değişik gerilimlerde çalışma imkanına sahiplerdir. Genellikle 50W - 50 kW güç aralığında çalışabilen invertörler çeşitli sistemlerde sessiz çalışmaları ve yüksek verimlilik elde etmeleri gibi avantajlara sahiptirler.

Sistemde kullanılacağı şekile göre seçilen invertörler birçok özelliği destekler durumdalar. Örneğin mikroişlemci kontrollü veya düşük voltaj kontrollü, alarma ve uyarı çıkışlarına sahip invertör modelleri tercih edilebilir. Başka bir sistemde ise aşırı yük korumalı, statik regülasyona sahip bir invertör çeşidi seçilebilir.

Şekil 4: Güneş Enerji Sistem İnvertörünün Montajı

► DETAYLI BİLGİ İÇİN SHUNTTECH'E BAŞVURUN

► Kullanılacak invertörün gücü seçilirken, şebekeye bağlı (on-grid) sistemler için invertörü besleyen pv santralin gücünün %10'unundan az olacak şekilde, şebekeden bağımsız (off-grid) sistemler içinse beslenecek yükün demand değerini karşılayacak şekilde seçilmesi çoğu zaman daha uygun olarak tercih edilir.

DC beslemenin ters bağlanmasına karşın korumalı invertörler, 40 kVA'ya kadar olan güçlerde kullanım için invertörler, IGBT teknolojisi ile statik yapıya sahip invertörler, AC motorlu invertörler gibi tamamen sisteme özel invertör çeşitleri de mevcut.

On-Grid (Şebekeye Bağlı) ve Off-Grid (Şebekeden Bağımsız) Kavramları Nelerdir?

Grid bağlantı, profesyonel ve yüksek DC voltaj girişli yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılır. Günümüzde enerji eldesi sorunu baş göstermeye başladı ve güneş panelleri bu durumu düzeltmeye çalışan sistemlerden sadece biri.

Bu doğrultuda böyle bir uygulama alanında kullanılan cihazların yüksek verimli ve güvenilir olması beklenir. Firmalar bu işlemi gerçekleştirirken de genellikle şebekeye bağlı olan on-grid sistemleri tercih ederler. Bu sistemlerde güneş enerjisi sisteminin çalışması şebekeye paraleldir.

Güneş tepede olduğu sürece enerjiyi fotovoltaik paneller yardımıyla elde eden sistem işleyişini bu yoldan devam ettirir. Ancak hava kararıp, güneş enerjisi kesildiğinde ise elektrik kaynağı olarak şebeke kullanımına normal olarak devam edilir. Gece - gündüz döngüsüyle bu sistem işleyişine devam eder.

Şekil 5: On-Grid İnvertör Çalışma Mantığı

► İlginizi Çekebilir: Güneş Pilleri Nasıl Çalışır?

Ayrıca bazı on-grid invertörler, şebeke elektriğinin kesildiğini algılama ve bu kesinti sırasında bünyesindeki tüm enerjiyi yüke aktarma gibi kabiliyetlere de sahipler. Bu yüzden de elektrik kesintilerini için de şebekeye bağlı sistemler tercih edilebiliyor.

Bu tarz sistemler başta Avrupa olmak üzere birçok ülkede teşvik ediliyor. İnvertör çıkışına yerleştirilen çift yönlü sayaç sayesinde üretilen ve şebekeden alınan elektriğin karşılaştırılması yapılabiliyor.

Off-grid sistemler ise şebekeden bağımsız olarak çalışırlar. Herhangi bir şebeke bağlantısı olmayan bu sistemde, yerel bir elektrik ağı kurulur ve şebeke olarak güneş enerjisini kullanır.

İnvertör Arızaları

1) Kapasitör Kaynaklı

♦ Yüksek voltaj
♦ Yüksek akım
♦ Yüksek akım kaynaklı yüksek sıcaklık
♦ Ortamın gereğinden fazla sıcak olması
♦ Titreşim gibi mekanik etkiler

2) Invertör Köprüsü Kaynaklı

♦ Çalışma aralığının çok üstünde çalışma
♦ Diğer devre elemanlarının arızalanması veya işlevini yerine getirememesi
♦ Termal şok (Ani sıcaklık değişimleri)
♦ Aşırı soğuk ortam

3) Elektro - Mekanik Kaynaklı

♦ Elemanların mekanik baskı altında olması
♦ Kontakların kirli olması
♦ Aşırı yüksek veya düşük ortam sıcaklığı
♦ Ultrasonik sarsıntılar