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併網逆變器(grid-tie inverter,簡稱GTI)是一種特殊的逆變器,除了可以將直流電轉換給交流電外,其輸出的交流電可以和和市電的頻率及相位同步,因此輸出的交流電可以回到市電。併網逆變器常用在一些直流電壓源(如太陽能板或是小型風力發電機)和電網連接的應用中[1]。
在許多國家,有並網電力系統的住家或是公司,可以將其產生的電力再賣給電力公司。輸送回電網的電力有幾種不同的補貼方式。淨計量電價是指有可再生能源設備的住家或公司,依其送回電網的淨能量來領取補貼,例如某一個月,一個住家送回電網的電力為500千瓦-小時,而從電網用的電力為100千瓦-小時,則依400千瓦-小時來領取補貼。在美國,淨能量的政策會依司法管轄區不同而不同。另一種政策是上網電價補貼政策,產生每一千瓦-小時的電依照和輸電公司所訂契約中列的補貼方式來進行補貼。
在美國,並網能源系統是在國家電氣規範(NEC)管理範圍以內,因此會對併網逆變器有一些強制性的要求。
逆變器會將直流電源轉換為交流電源,以便送回電網。併網逆變器的輸出電壓的頻率需和電網頻率(50或60 Hz)相同,一般會用機器中的振盪器達成,並且也會限制輸出電壓不超過電網電壓。現代高品質的併網逆變器,其輸出的功率因素可以為1,表示其輸出的電壓及電流相位是相同旳,和電網電壓之間的相位差在1度以內。逆變器中有微處理器可以感測電網的交流波形,並且依此波形來產生電壓送回電網。不過送回電網的電需有一定比例的無功功率,使附近電網的電力在允許的限制範圍內,否則,若某一區域電網的再生能源比例較高,在高電能產出的時候(例如中午)其電壓可能會上昇的太高。
若電網的電力斷電時,併網逆變器需要快速的和電網離線。這是美國國家電氣規範(NEC)的規定[2],以確保在電網斷電時,併網逆變器也不會提供電力給電網,此時維修電網的工人才不會因此而觸電。
若適當的配置,併網逆變器可以讓一個家庭可以使用其自行發電的替代能源(例如太陽能或是風力發電),而不需要繁雜的配線,也不需要電池。若是替代能源不足,不足的部份仍然會用電網的電來提供。
併網逆變器架構有使用較新的高頻變壓器、傳統的工頻變壓器,或是無變壓器的逆變器架構。高頻變壓器不是直接提供120 V或240 V的AC電源,而是有電腦控制的多步程式,讓電源轉換為高頻的交流電,再轉換為直流電,最後再轉換為電源需要的電壓及頻率[3]。無變壓器的逆變器比有變壓器的逆變器要輕,其效率也較好,在歐洲很流行。不過因為直流電路和交流電路之間沒有的電隔離,擔心有故障時,直流端的短路電流會直接跳入市電電路,因此較晚才進入美國市場[4]。不過從2005年起,美國消防協會(NFPA)的國家電氣規範已取消了所有太陽能系統都需要負端接地的規定,並加上新的安全要求,因此允許無變壓器(或是無電隔離)的逆變器進入美國市場。VDE 0126-1-1及IEC 6210也已允許及定義這類系統需要的安全機制。首先,需要有殘留電流或是接地電路以檢測異常短路的情形,並且也要進行絕緣測試以確認直流電路與交流電路之間的分離。
逆變器會針對其產品線印製資料表。各廠家資料表中的用詞及內容可能會有所不同,但一般會包括以下內容:
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