บทบาทของอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์คืออะไร? บทบาทของอินเวอร์เตอร์ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

หลักการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic) คือเทคโนโลยีที่แปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงโดยใช้ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิกของส่วนต่อประสานเซมิคอนดักเตอร์ ส่วนประกอบสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์จะถูกบรรจุและป้องกันแบบอนุกรมเพื่อสร้างโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ จากนั้นจึงนำไปรวมกับตัวควบคุมกำลังไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อื่นๆ เพื่อสร้างอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ กระบวนการทั้งหมดเรียกว่าระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยชุดเซลล์แสงอาทิตย์ ชุดแบตเตอรี่ ตัวควบคุมการชาร์จและคายประจุ อินเวอร์เตอร์โซลาร์เซลล์ กล่องรวมสัญญาณ และอุปกรณ์อื่นๆ

เหตุใดจึงต้องใช้อินเวอร์เตอร์ในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์?

อินเวอร์เตอร์คืออุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เซลล์แสงอาทิตย์จะสร้างไฟฟ้ากระแสตรงจากแสงอาทิตย์ และไฟฟ้ากระแสตรงที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ก็เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงมีข้อจำกัดมากมาย โหลดไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ โทรทัศน์ ตู้เย็น และพัดลมไฟฟ้าในชีวิตประจำวันไม่สามารถใช้ไฟฟ้ากระแสตรงได้ เพื่อให้การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แพร่หลายมากขึ้นในชีวิตประจำวัน อินเวอร์เตอร์ที่สามารถแปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง

อินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิกเป็นส่วนสำคัญของการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าตรงที่สร้างจากแผงโซลาร์เซลล์ให้เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ อินเวอร์เตอร์ไม่เพียงแต่มีฟังก์ชันการแปลงไฟ DC เป็น AC เท่านั้น แต่ยังมีหน้าที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์และฟังก์ชันป้องกันความผิดพลาดของระบบอีกด้วย ต่อไปนี้คือข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับฟังก์ชันการทำงานและการปิดระบบอัตโนมัติของอินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิก และฟังก์ชันควบคุมการติดตามกำลังไฟฟ้าสูงสุด

1. ฟังก์ชั่นควบคุมการติดตามพลังงานสูงสุด

เอาต์พุตของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะแตกต่างกันไปตามความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และอุณหภูมิของตัวโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เอง (อุณหภูมิชิป) นอกจากนี้ เนื่องจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มีคุณสมบัติที่แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จึงมีจุดทำงานที่เหมาะสมที่สุดซึ่งสามารถรับพลังงานได้สูงสุด ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์กำลังเปลี่ยนแปลง และแน่นอนว่าจุดทำงานที่เหมาะสมที่สุดก็กำลังเปลี่ยนแปลงเช่นกัน เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ จุดทำงานของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะอยู่ที่จุดกำลังสูงสุดเสมอ และระบบจะได้รับพลังงานสูงสุดจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์เสมอ การควบคุมนี้คือการควบคุมการติดตามกำลังไฟฟ้าสูงสุด คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของอินเวอร์เตอร์สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์คือมีฟังก์ชันการติดตามจุดกำลังไฟฟ้าสูงสุด (MPPT)

2. การทำงานอัตโนมัติและฟังก์ชั่นหยุด

หลังจากพระอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้า ความเข้มของแสงอาทิตย์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากอินเวอร์เตอร์ถึงระดับที่ต้องการ อินเวอร์เตอร์จะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติ หลังจากเริ่มทำงาน อินเวอร์เตอร์จะตรวจสอบกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ตลอดเวลา ตราบใดที่กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่ากำลังไฟฟ้าที่อินเวอร์เตอร์ต้องการ อินเวอร์เตอร์จะยังคงทำงานต่อไป และจะหยุดทำงานจนกระทั่งพระอาทิตย์ตกดิน แม้ว่าจะมีเมฆมากหรือฝนตก อินเวอร์เตอร์ก็สามารถทำงานได้เช่นกัน เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ลดลงและกำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากอินเวอร์เตอร์ใกล้ศูนย์ อินเวอร์เตอร์จะเข้าสู่สถานะสแตนด์บาย

นอกจากสองฟังก์ชันที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว อินเวอร์เตอร์โฟโตโวลตาอิกยังมีฟังก์ชันป้องกันการทำงานอิสระ (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด), ฟังก์ชันปรับแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด), ฟังก์ชันตรวจจับไฟฟ้ากระแสตรง (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด), ฟังก์ชันตรวจจับการต่อลงกราวด์ไฟฟ้ากระแสตรง (สำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับกริด) และฟังก์ชันอื่นๆ ในระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความจุของเซลล์แสงอาทิตย์และความจุของแบตเตอรี่