इन्व्हर्टर हे स्टॅटिक कन्व्हर्टरच्या मोठ्या गटाशी संबंधित आहेत, ज्यामध्ये आजच्या अनेक'सक्षम उपकरणे"रूपांतरित करा"इनपुटमधील विद्युत पॅरामीटर्स, जसे की व्होल्टेज आणि वारंवारता, जेणेकरून लोडच्या आवश्यकतांनुसार आउटपुट तयार करता येईल.

साधारणपणे सांगायचे तर, इन्व्हर्टर हे डायरेक्ट करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करण्यास सक्षम असलेले उपकरण आहेत आणि औद्योगिक ऑटोमेशन अनुप्रयोग आणि इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमध्ये ते सामान्य आहेत. वेगवेगळ्या इन्व्हर्टर प्रकारांची आर्किटेक्चर आणि डिझाइन प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगानुसार बदलते, जरी त्यांच्या मुख्य उद्देशाचा गाभा समान असला तरीही (डीसी ते एसी रूपांतरण).

१.स्वतंत्र आणि ग्रिड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर

फोटोव्होल्टेइक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाणारे इन्व्हर्टर ऐतिहासिकदृष्ट्या दोन मुख्य श्रेणींमध्ये विभागले गेले आहेत:

:स्टँडअलोन इन्व्हर्टर

:ग्रिड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर

स्टँडअलोन इन्व्हर्टर अशा अनुप्रयोगांसाठी आहेत जिथे पीव्ही प्लांट मुख्य ऊर्जा वितरण नेटवर्कशी जोडलेला नाही. इन्व्हर्टर कनेक्ट केलेल्या भारांना विद्युत ऊर्जा पुरवण्यास सक्षम आहे, ज्यामुळे मुख्य विद्युत पॅरामीटर्सची (व्होल्टेज आणि वारंवारता) स्थिरता सुनिश्चित होते. हे त्यांना पूर्वनिर्धारित मर्यादेत ठेवते, तात्पुरत्या ओव्हरलोडिंग परिस्थितींना तोंड देण्यास सक्षम करते. या परिस्थितीत, सातत्यपूर्ण ऊर्जा पुरवठा सुनिश्चित करण्यासाठी इन्व्हर्टर बॅटरी स्टोरेज सिस्टमसह जोडलेले असते.

दुसरीकडे, ग्रिड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर ज्या इलेक्ट्रिकल ग्रिडशी जोडलेले आहेत त्याशी सिंक्रोनाइझ करण्यास सक्षम असतात कारण, या प्रकरणात, व्होल्टेज आणि वारंवारता"लादलेले"मुख्य ग्रिडद्वारे. मुख्य ग्रिडचा कोणताही संभाव्य उलट पुरवठा टाळण्यासाठी, जो गंभीर धोका दर्शवू शकतो, जर मुख्य ग्रिड बिघडला तर हे इन्व्हर्टर डिस्कनेक्ट करण्यास सक्षम असले पाहिजेत.

आकृती १ - स्टँडअलोन सिस्टम आणि ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टमचे उदाहरण. प्रतिमा सौजन्य: बिब्लस.

२. बस कॅपेसिटरची भूमिका काय आहे?

इन्व्हर्टरचा उद्देश म्हणजे डीसी वेव्हफॉर्म व्होल्टेजचे एसी सिग्नलमध्ये रूपांतर करणे जेणेकरून दिलेल्या फ्रिक्वेन्सीवर आणि लहान फेज अँगलसह लोडमध्ये (उदा. पॉवर ग्रिड) पॉवर इंजेक्ट करता येईल (φ ≈०). सिंगल फेज युनिपोलर पल्स-विड्थ मॉड्युलेशन (PWM) साठी एक सरलीकृत सर्किट आकृतीमध्ये दाखवले आहे.2 (हीच सामान्य योजना तीन फेज सिस्टीमपर्यंत वाढवता येते). या स्कीमॅटिकमध्ये, काही सोर्स इंडक्टन्ससह डीसी व्होल्टेज सोर्स म्हणून काम करणारी पीव्ही सिस्टीम, फ्रीव्हीलिंग डायोड्सच्या समांतर चार आयजीबीटी स्विचद्वारे एसी सिग्नलमध्ये आकार दिली जाते. हे स्विच गेटवर पीडब्ल्यूएम सिग्नलद्वारे नियंत्रित केले जातात, जे सामान्यतः आयसीचे आउटपुट असते जे कॅरियर वेव्ह (सामान्यतः इच्छित आउटपुट फ्रिक्वेन्सीची साइन वेव्ह) आणि लक्षणीयरीत्या जास्त फ्रिक्वेन्सीवर रेफरन्स वेव्ह (सामान्यतः 5-20kHz वर त्रिकोण वेव्ह) यांची तुलना करते. एलसी फिल्टर्सच्या विविध टोपोलॉजीजच्या वापराद्वारे आयजीबीटीचे आउटपुट वापरण्यासाठी किंवा ग्रिड इंजेक्शनसाठी योग्य असलेल्या एसी सिग्नलमध्ये आकारले जाते.

कोट मिळवा

आकृती २: पल्स्ड विड्थ मॉड्युलेशन (PWM) सिंगल-फेजइन्व्हर्टर सेटअप. आयजीबीटी स्विचेस, एलसी आउटपुट फिल्टरसह, डीसी इनपुट सिग्नलला वापरण्यायोग्य एसी सिग्नलमध्ये आकार देतात. यामुळेपीव्ही टर्मिनल्सवर हानिकारक व्होल्टेज लहर. बसही तरंग कमी करण्यासाठी कॅपेसिटरचा आकार कमी केला जातो.

IGBTs च्या ऑपरेशनमुळे PV अ‍ॅरेच्या टर्मिनलवर रिपल व्होल्टेज येतो. ही रिपल PV सिस्टीमच्या ऑपरेशनसाठी हानिकारक आहे, कारण टर्मिनल्सवर लागू केलेला नाममात्र व्होल्टेज जास्तीत जास्त पॉवर काढण्यासाठी IV वक्रच्या कमाल पॉवर पॉइंट (MPP) वर धरला पाहिजे. PV टर्मिनल्सवरील व्होल्टेज रिपल सिस्टममधून काढलेल्या पॉवरला दोलन करेल, परिणामी

कमी सरासरी पॉवर आउटपुट (आकृती ३). व्होल्टेज रिपल सुरळीत करण्यासाठी बसमध्ये एक कॅपेसिटर जोडला जातो.

आकृती ३: PWM इन्व्हर्टर स्कीमद्वारे PV टर्मिनल्सवर आणलेला व्होल्टेज रिपल लागू केलेला व्होल्टेज PV अ‍ॅरेच्या कमाल पॉवर पॉइंट (MPP) पासून हलवतो. यामुळे अ‍ॅरेच्या पॉवर आउटपुटमध्ये एक रिपल येते ज्यामुळे सरासरी आउटपुट पॉवर नाममात्र MPP पेक्षा कमी असते.

व्होल्टेज रिपलचे मोठेपणा (पीक टू पीक) स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी, पीव्ही व्होल्टेज, बस कॅपेसिटन्स आणि फिल्टर इंडक्टन्स द्वारे खालील प्रमाणे निर्धारित केले जाते:

कुठे:

व्हीपीव्ही म्हणजे सौर पॅनेलचा डीसी व्होल्टेज,

Cbus ही बस कॅपेसिटरची कॅपेसिटन्स आहे,

L हा फिल्टर इंडक्टर्सचा इंडक्टन्स आहे,

fPWM ही स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी आहे.

समीकरण (१) एका आदर्श कॅपेसिटरला लागू होते जे चार्जिंग दरम्यान कॅपेसिटरमधून चार्ज वाहण्यापासून रोखते आणि नंतर विद्युत क्षेत्रात स्थित ऊर्जा कोणत्याही प्रतिकाराशिवाय डिस्चार्ज करते. प्रत्यक्षात, कोणताही कॅपेसिटर आदर्श नसतो (आकृती ४) परंतु तो अनेक घटकांनी बनलेला असतो. आदर्श कॅपेसिटन्स व्यतिरिक्त, डायलेक्ट्रिक पूर्णपणे प्रतिरोधक नसतो आणि डायलेक्ट्रिक कॅपेसिटन्स (C) बायपास करून, मर्यादित शंट रेझिस्टन्स (Rsh) सह एनोडमधून कॅथोडकडे एक लहान गळती प्रवाह वाहतो. जेव्हा कॅपेसिटरमधून विद्युत प्रवाह वाहत असतो, तेव्हा पिन, फॉइल आणि डायलेक्ट्रिक परिपूर्णपणे वाहत नसतात आणि कॅपेसिटन्सच्या मालिकेत समतुल्य मालिका प्रतिरोध (ESR) असतो. शेवटी, कॅपेसिटर चुंबकीय क्षेत्रात काही ऊर्जा साठवतो, म्हणून कॅपेसिटन्स आणि ESR सह मालिकेत समतुल्य मालिका इंडक्टन्स (ESL) असतो.

आकृती ४: सामान्य कॅपेसिटरचे समतुल्य सर्किट. कॅपेसिटर म्हणजेडायलेक्ट्रिक कॅपेसिटन्स (C), कॅपेसिटरला बायपास करणाऱ्या डायलेक्ट्रिकद्वारे होणारा अनंत शंट रेझिस्टन्स, सिरीज रेझिस्टन्स (ESR) आणि सिरीज इंडक्टन्स (ESL) यासह अनेक गैर-आदर्श घटकांनी बनलेला.

कॅपेसिटरसारख्या साध्या दिसणाऱ्या घटकातही, असे अनेक घटक असतात जे बिघाड किंवा खराब होऊ शकतात. यातील प्रत्येक घटक इन्व्हर्टरच्या वर्तनावर, AC आणि DC दोन्ही बाजूंनी परिणाम करू शकतो. PV टर्मिनल्समध्ये सादर केलेल्या व्होल्टेज रिपलवर आदर्श नसलेल्या कॅपेसिटर घटकांच्या खराब होण्याचा परिणाम निश्चित करण्यासाठी, SPICE वापरून PWM युनिपोलर H-ब्रिज इन्व्हर्टर (आकृती 2) सिम्युलेट केले गेले. फिल्टर कॅपेसिटर आणि इंडक्टर अनुक्रमे 250µF आणि 20mH वर ठेवलेले आहेत. IGBT साठी SPICE मॉडेल्स पेट्री आणि इतरांच्या कामातून घेतले आहेत. IGBT स्विचेस नियंत्रित करणारा PWM सिग्नल अनुक्रमे उच्च आणि निम्न-बाजूच्या IGBT स्विचेससाठी तुलनात्मक आणि उलट तुलनात्मक सर्किटद्वारे निर्धारित केला जातो. PWM नियंत्रणांसाठी इनपुट 9.5V, 60Hz साइन कॅरियर वेव्ह आणि 10V, 10kHz त्रिकोणी लहर आहे.