इन्भर्टरहरू स्थिर कन्भर्टरहरूको ठूलो समूह हो, जसमा आजका धेरै समावेश छन्'s उपकरणहरू सक्षम छन्"रूपान्तरण"इनपुटमा विद्युतीय मापदण्डहरू, जस्तै भोल्टेज र फ्रिक्वेन्सी, ताकि लोडको आवश्यकताहरूसँग मिल्दो आउटपुट उत्पादन गर्न।

सामान्यतया भन्नुपर्दा, इन्भर्टरहरू प्रत्यक्ष प्रवाहलाई वैकल्पिक प्रवाहमा रूपान्तरण गर्न सक्ने यन्त्रहरू हुन् र औद्योगिक स्वचालन अनुप्रयोगहरू र इलेक्ट्रिक ड्राइभहरूमा धेरै सामान्य छन्।वास्तुकला र विभिन्न इन्भर्टर प्रकारहरूको डिजाइन प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोग अनुसार परिवर्तन हुन्छ, भले पनि तिनीहरूको मुख्य उद्देश्यको मूल एउटै हो (DC देखि AC रूपान्तरण)।

1. स्ट्यान्डअलोन र ग्रिड-जडित इन्भर्टरहरू

फोटोभोल्टिक अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग हुने इन्भर्टरहरू ऐतिहासिक रूपमा दुई मुख्य कोटीहरूमा विभाजित छन्:

:स्ट्यान्डअलोन इन्भर्टरहरू

:ग्रिड-जडित इन्भर्टरहरू

स्ट्यान्डअलोन इन्भर्टरहरू एप्लिकेसनहरूका लागि हुन् जहाँ PV प्लान्ट मुख्य ऊर्जा वितरण नेटवर्कमा जोडिएको छैन।इन्भर्टरले मुख्य बिजुली प्यारामिटरहरू (भोल्टेज र फ्रिक्वेन्सी) को स्थिरता सुनिश्चित गर्दै जडान गरिएको लोडहरूमा विद्युत ऊर्जा आपूर्ति गर्न सक्षम छ।यसले तिनीहरूलाई पूर्वनिर्धारित सीमाहरूमा राख्छ, अस्थायी ओभरलोडिङ परिस्थितिहरूको सामना गर्न सक्षम।यस अवस्थामा, लगातार ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित गर्न इन्भर्टरलाई ब्याट्री भण्डारण प्रणालीसँग जोडिएको छ।

अर्कोतर्फ, ग्रिड-जडित इन्भर्टरहरू विद्युतीय ग्रिडसँग सिङ्क्रोनाइज गर्न सक्षम छन् जसमा तिनीहरू जडान भएका छन् किनभने यस अवस्थामा, भोल्टेज र फ्रिक्वेन्सीहरू छन्।"लगाइएको"मुख्य ग्रिड द्वारा।मुख्य ग्रिडको कुनै पनि सम्भावित उल्टो आपूर्तिबाट बच्नको लागि मुख्य ग्रिड असफल भएमा यी इन्भर्टरहरू विच्छेदन गर्न सक्षम हुनुपर्छ, जसले गम्भीर खतरालाई प्रतिनिधित्व गर्न सक्छ।

चित्र १ - स्ट्यान्डअलोन प्रणाली र ग्रिड-जडित प्रणालीको उदाहरण।Biblus को छवि सौजन्य।

2. बस क्यापेसिटरको भूमिका के हो

इन्भर्टरको उद्देश्य भनेको DC तरंगको भोल्टेजलाई AC सिग्नलमा रूपान्तरण गर्नु हो ताकि दिइएको फ्रिक्वेन्सीमा र सानो चरण कोण (जस्तै पावर ग्रिड) मा पावर इन्जेक्ट गर्नको लागि।φ ≈०)।सिंगल फेज युनिपोलर पल्स-विड्थ मोड्युलेसन (PWM) को लागि सरलीकृत सर्किट चित्रमा देखाइएको छ।2 (एउटै सामान्य योजना तीन चरण प्रणालीमा विस्तार गर्न सकिन्छ)।यस योजनाबद्धमा, केही स्रोत इन्डक्टन्सको साथ DC भोल्टेज स्रोतको रूपमा काम गर्ने PV प्रणालीलाई फ्रिव्हीलिंग डायोडहरूसँग समानान्तरमा चार IGBT स्विचहरू मार्फत AC सिग्नलमा आकार दिइन्छ।यी स्विचहरू PWM सिग्नल मार्फत गेटमा नियन्त्रित हुन्छन्, जुन सामान्यतया IC को आउटपुट हो जसले क्यारियर वेभ (सामान्यतया इच्छित आउटपुट फ्रिक्वेन्सीको एक साइन वेभ) र उल्लेखनीय रूपमा उच्च आवृत्ति (सामान्यतया एक त्रिकोण तरंग) मा एक सन्दर्भ तरंग तुलना गर्दछ। 5-20kHz मा)।IGBTs को आउटपुट LC फिल्टरहरूको विभिन्न टोपोलोजीहरू प्रयोग गरेर प्रयोग वा ग्रिड इन्जेक्सनको लागि उपयुक्त AC सिग्नलमा आकार दिइन्छ।

उद्धरण प्राप्त गर्नुहोस्

चित्र २: पल्स्ड विड्थ मोड्युलेसन (PWM) एकल चरणइन्भर्टर सेटअप।LC आउटपुट फिल्टरको साथमा IGBT स्विचहरूले DC इनपुट सिग्नललाई प्रयोगयोग्य AC सिग्नलमा आकार दिन्छ।यसले एPV टर्मिनलहरूमा हानिकारक भोल्टेज लहर।बसयो लहर घटाउनको लागि क्यापेसिटरलाई आकार दिइएको छ।

IGBTs को सञ्चालनले PV array को टर्मिनलमा रिपल भोल्टेज परिचय गराउँछ।यो लहर PV प्रणालीको सञ्चालनको लागि हानिकारक छ, किनकि टर्मिनलहरूमा लागू गरिएको नाममात्र भोल्टेज IV कर्भको अधिकतम पावर पोइन्ट (MPP) मा राख्नु पर्छ ताकि धेरै शक्ति निकाल्नको लागि।PV टर्मिनलहरूमा भोल्टेज लहरले प्रणालीबाट निकालिएको शक्तिलाई दोहोर्याउनेछ, परिणामस्वरूप

कम औसत पावर आउटपुट (चित्र 3)।भोल्टेज लहरलाई सहज बनाउनको लागि बसमा क्यापेसिटर थपिएको छ।

चित्र 3: PWM इन्भर्टर योजना द्वारा PV टर्मिनलहरूमा प्रस्तुत गरिएको भोल्टेज लहरले PV array को अधिकतम पावर पोइन्ट (MPP) बाट लागू भोल्टेज सिफ्ट गर्दछ।यसले एरेको पावर आउटपुटमा एक लहर प्रस्तुत गर्दछ ताकि औसत आउटपुट पावर नाममात्र MPP भन्दा कम हुन्छ।

भोल्टेज लहरको आयाम (शिखरदेखि शिखर) स्विचिङ फ्रिक्वेन्सी, PV भोल्टेज, बस क्यापेसिटन्स, र फिल्टर इन्डक्टन्स अनुसार निर्धारण गरिन्छ:

कहाँ:

VPV सौर्य प्यानल DC भोल्टेज हो,

Cbus बस क्यापेसिटरको क्षमता हो,

एल फिल्टर इन्डक्टरहरूको इन्डक्टन्स हो,

fPWM स्विचिंग आवृत्ति हो।

समीकरण (1) एक आदर्श क्यापेसिटरमा लागू हुन्छ जसले चार्ज गर्दा चार्जलाई क्यापेसिटरबाट प्रवाह हुनबाट रोक्छ र त्यसपछि विद्युतीय क्षेत्रमा अवस्थित ऊर्जालाई कुनै प्रतिरोध बिना डिस्चार्ज गर्दछ।वास्तवमा, कुनै पनि क्यापेसिटर आदर्श हुँदैन (चित्र 4) तर धेरै तत्वहरू मिलेर बनेको हुन्छ।आदर्श क्यापेसिटन्सको अतिरिक्त, डाइलेक्ट्रिक पूर्ण रूपमा प्रतिरोधी छैन र एक सानो रिसाव प्रवाह एनोडबाट क्याथोडमा परिमित शन्ट प्रतिरोध (Rsh) को साथ प्रवाह हुन्छ, डाइलेक्ट्रिक क्यापेसिटन्स (C) लाई बाइपास गर्दै।जब क्यापेसिटर मार्फत विद्युत् प्रवाह हुन्छ, पिन, फोइलहरू र डाइलेक्ट्रिकले पूर्ण रूपमा सञ्चालन गर्दैनन् र त्यहाँ क्यापेसिटन्सको साथ श्रृंखलामा बराबर श्रृंखला प्रतिरोध (ESR) हुन्छ।अन्तमा, क्यापेसिटरले चुम्बकीय क्षेत्रमा केही ऊर्जा भण्डारण गर्छ, त्यसैले त्यहाँ क्यापेसिटन्स र ESR सँग श्रृंखलामा बराबर श्रृंखला इन्डक्टन्स (ESL) छ।

चित्र ४: जेनेरिक क्यापेसिटरको समतुल्य सर्किट।एक क्यापेसिटर छधेरै गैर-आदर्श तत्वहरू मिलेर बनेको छ, डाइइलेक्ट्रिक क्यापेसिटन्स (C), डाइलेक्ट्रिक मार्फत एक गैर-असीमित शन्ट प्रतिरोध जसले क्यापेसिटर, श्रृंखला प्रतिरोध (ESR), र श्रृंखला इन्डक्टन्स (ESL) लाई बाइपास गर्दछ।

क्यापेसिटर जत्तिकै सरल जस्तो देखिने कम्पोनेन्टमा पनि, त्यहाँ धेरै तत्वहरू छन् जुन असफल वा घटाउन सक्छ।यी प्रत्येक तत्वले AC र DC दुवै पक्षहरूमा इन्भर्टरको व्यवहारलाई असर गर्न सक्छ।PV टर्मिनलहरूमा प्रस्तुत गरिएको भोल्टेज लहरमा गैर-आदर्श क्यापेसिटर कम्पोनेन्टहरूको प्रभाव गिरावट निर्धारण गर्न, एक PWM एकध्रुवीय H-ब्रिज इन्भर्टर (चित्र 2) SPICE प्रयोग गरेर सिमुलेट गरिएको थियो।फिल्टर क्यापेसिटर र इन्डक्टरहरू क्रमशः 250µF र 20mH मा राखिएका छन्।IGBT हरूका लागि SPICE मोडेलहरू Petrie et al को कामबाट लिइएको हो। PWM संकेत, जसले IGBT स्विचहरू नियन्त्रण गर्दछ, क्रमशः उच्च र निम्न-साइड IGBT स्विचहरूको लागि तुलनाकर्ता र उल्टो तुलनात्मक सर्किटद्वारा निर्धारण गरिन्छ।PWM नियन्त्रणहरूको लागि इनपुट एक 9.5V, 60Hz साइन क्यारियर वेभ र 10V, 10kHz त्रिकोणीय तरंग हो।