Inverter adalah salah satu perangkat yang paling penting dalam tata surya. Ini adalah perangkat yang mengubah arus searah (DC) yang dihasilkan oleh panel surya menjadi arus bolak-balik (AC) yang digunakan oleh jaringan listrik. Dalam arus searah, arus mengalir dalam satu arah pada tegangan konstan. Pada arus bolak-balik, arus mengalir ke dua arah dalam sebuah rangkaian saat tegangan berubah dari positif ke negatif. Inverter hanyalah salah satu jenis perangkat elektronik daya yang mengatur aliran daya.
Pada dasarnya, inverter mengubah DC menjadi AC dengan mengalihkan arah input DC bolak-balik dengan sangat cepat. Dengan demikian, input DC menjadi output AC. filter dan perangkat elektronik lainnya dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan yang bervariasi dalam bentuk gelombang sinus yang bersih dan berulang yang dapat disuntikkan ke dalam jaringan. Gelombang sinus adalah bentuk atau pola perubahan tegangan dari waktu ke waktu, dan ini adalah pola daya yang dapat digunakan oleh jaringan listrik tanpa merusak perangkat listrik yang dirancang untuk beroperasi pada frekuensi dan tegangan tertentu.
Inverter pertama dibuat pada abad ke-19 dan bersifat mekanis. motor yang berputar dapat digunakan untuk terus mengubah koneksi maju atau mundur dari sumber daya DC. Saat ini, kami membuat sakelar listrik dengan transistor, yang merupakan perangkat solid-state tanpa bagian yang bergerak. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau galium arsenida. Mereka mengontrol aliran listrik berdasarkan sinyal listrik eksternal.
Jika Anda memilikitata surya rumahinverter Anda mungkin memiliki beberapa fungsi. Selain mengubah energi matahari menjadi daya AC, inverter dapat memantau sistem dan menyediakan portal untuk komunikasi dengan jaringan komputer. Sistem penyimpanan tenaga surya plus baterai mengandalkan inverter canggih untuk beroperasi tanpa dukungan jaringan listrik selama pemadaman listrik (jika memang dirancang untuk itu).
Menuju Jaringan Berbasis Inverter
Secara historis, listrik diproduksi terutama dengan membakar bahan bakar untuk menghasilkan uap, yang kemudian memutar generator turbin. Gerakan generator ini menghasilkan daya AC saat perangkat berputar, yang juga menentukan frekuensi, atau berapa kali gelombang sinus berulang. Frekuensi catu daya merupakan indikator penting dari kesehatan jaringan. Misalnya, jika beban terlalu besar (terlalu banyak perangkat yang mengonsumsi energi), maka energi dikonsumsi dari jaringan lebih cepat daripada yang dapat disuplai. Akibatnya, turbin akan melambat dan frekuensi daya AC akan menurun. Karena turbin adalah benda besar yang berputar, turbin akan menolak perubahan frekuensi seperti halnya semua benda menolak perubahan gerak, sebuah sifat yang disebut inersia.
Dengan semakin banyaknya sistem tenaga surya yang ditambahkan ke jaringan listrik, semakin banyak pula inverter yang terhubung ke jaringan listrik. Pembangkit inverter dapat menghasilkan energi pada frekuensi berapa pun dan, karena tidak ada turbin yang terlibat, tidak memiliki karakteristik inersia yang sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Oleh karena itu, transisi ke jaringan listrik dengan lebih banyak inverter membutuhkan pembangunan inverter yang lebih cerdas yang dapat merespons perubahan frekuensi dan gangguan lain yang terjadi selama operasi jaringan listrik dan membantu menstabilkan jaringan listrik dari gangguan ini.
Layanan Jaringan dan Inverter
Operator jaringan mengelola pasokan dan permintaan listrik pada sistem tenaga listrik dengan menyediakan berbagai layanan jaringan. Layanan jaringan adalah kegiatan yang dilakukan operator jaringan untuk menjaga keseimbangan sistem dan mengelola transmisi listrik dengan lebih baik.
Ketika jaringan listrik tidak lagi beroperasi seperti yang diharapkan, seperti ketika tegangan atau frekuensi menyimpang, inverter pintar dapat merespons dengan berbagai cara. Secara umum, standar untuk inverter kecil, seperti yang terhubung ke tata surya rumah, adalah tetap menyala atau "menumpang" gangguan ketika ada gangguan kecil dalam tegangan atau frekuensi, dan mereka akan secara otomatis terputus dari jaringan dan mati jika gangguan berlangsung lama atau lebih besar dari biasanya. Respons frekuensi sangat penting karena penurunan frekuensi dikaitkan dengan pembangkitan offline yang tidak terduga. Menanggapi perubahan frekuensi, inverter dikonfigurasikan untuk mengubah output daya mereka untuk memulihkan frekuensi standar. Sumber daya berbasis inverter juga dapat merespons sinyal operator untuk mengubah output daya mereka saat pasokan dan permintaan lain pada sistem daya berfluktuasi, layanan jaringan yang disebut kontrol pembangkitan otomatis. Untuk menyediakan layanan jaringan, inverter harus memiliki sumber daya yang dapat dikontrol. Sumber daya ini dapat berupa pembangkitan, seperti panel surya yang saat ini menghasilkan daya, atau penyimpanan, seperti sistem baterai yang dapat digunakan untuk menyediakan daya yang telah disimpan sebelumnya.
Layanan jaringan lain yang dapat disediakan oleh beberapa inverter canggih adalah pembentukan jaringan. Inverter pembentuk jaringan dapat memulai jaringan ketika terjadi gangguan jaringan, sebuah proses yang disebut black start. Inverter tradisional "mengikuti jaringan" memerlukan sinyal eksternal dari jaringan untuk menentukan kapan harus beralih untuk menghasilkan gelombang sinus yang dapat disuntikkan ke jaringan. Dalam sistem ini, daya dari jaringan listrik menyediakan sinyal yang dicoba dicocokkan oleh inverter. Inverter pembentuk jaringan yang lebih canggih dapat menghasilkan sinyal sendiri. Sebagai contoh, sebuah jaringan panel surya kecil dapat menunjuk salah satu inverternya untuk beroperasi dalam mode pembentuk jaringan, dan inverter lainnya mengikuti langkahnya seperti pasangan penari, membentuk jaringan yang stabil tanpa pembangkit listrik berbasis turbin.
Daya reaktif adalah salah satu layanan jaringan yang paling penting yang dapat disediakan oleh inverter. Dalam jaringan listrik, tegangan (gaya yang mendorong muatan listrik) selalu berpindah-pindah, begitu pula arus (pergerakan muatan listrik). Ketika tegangan dan arus selaras, energi listrik dimaksimalkan. Namun, terkadang ada penundaan antara dua mode bolak-balik untuk tegangan dan arus, seperti ketika motor sedang berjalan. Jika tidak sinkron, sebagian daya yang mengalir melalui sirkuit tidak dapat diserap oleh peralatan yang terhubung, yang mengakibatkan hilangnya efisiensi. Daya total yang lebih besar diperlukan untuk menghasilkan jumlah daya "nyata" yang sama (daya yang dapat diserap oleh beban). Untuk mengatasi hal ini, perusahaan listrik menyediakan daya reaktif untuk mengembalikan tegangan dan arus ke dalam sinkronisasi, membuat listrik lebih mudah dikonsumsi. Daya reaktif ini sendiri tidak digunakan, melainkan memungkinkan daya lain menjadi berguna. Inverter modern dapat menyediakan dan menyerap daya reaktif untuk membantu menyeimbangkan sumber daya penting ini. Selain itu, karena daya reaktif sulit untuk ditransmisikan dalam jarak jauh, sumber daya energi terdistribusi seperti surya atap adalah sumber daya reaktif yang sangat berguna.
