इन्व्हर्टर हे स्टॅटिक कन्व्हर्टर्सच्या मोठ्या गटाचा भाग आहेत, ज्यात आजच्या अनेक उपकरणांचा समावेश होतो.'उपकरणे सक्षम आहेत"रूपांतरित करा"इनपुटमधील व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेन्सी यांसारख्या विद्युत पॅरामीटर्सचा वापर अशा प्रकारे केला जातो की, लोडच्या आवश्यकतांशी सुसंगत असे आउटपुट तयार होईल.

सर्वसाधारणपणे, इन्व्हर्टर ही डायरेक्ट करंटचे (DC) अल्टरनेटिंग करंटमध्ये (AC) रूपांतर करण्यास सक्षम असलेली उपकरणे आहेत आणि ती औद्योगिक ऑटोमेशन ॲप्लिकेशन्स व इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह्समध्ये सामान्यपणे वापरली जातात. जरी त्यांच्या मुख्य उद्देशाचा गाभा एकच (DC चे AC मध्ये रूपांतर) असला तरी, प्रत्येक विशिष्ट ॲप्लिकेशननुसार वेगवेगळ्या प्रकारच्या इन्व्हर्टरची रचना आणि डिझाइन बदलते.

१. स्वतंत्र आणि ग्रीड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर्स

फोटोव्होल्टेइक अनुप्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या इन्व्हर्टर्सचे ऐतिहासिकदृष्ट्या दोन मुख्य प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते:

:स्टँडअलोन इन्व्हर्टर्स

:ग्रिड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर्स

स्टँडअलोन इन्व्हर्टर अशा अनुप्रयोगांसाठी आहेत जिथे पीव्ही प्लांट मुख्य ऊर्जा वितरण नेटवर्कशी जोडलेला नसतो. इन्व्हर्टर जोडलेल्या लोड्सना विद्युत ऊर्जा पुरवतो आणि मुख्य विद्युत पॅरामीटर्सची (व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेन्सी) स्थिरता सुनिश्चित करतो. यामुळे ते पूर्वनिर्धारित मर्यादेत राहतात आणि तात्पुरत्या ओव्हरलोडिंगच्या परिस्थितीला तोंड देऊ शकतात. अशा परिस्थितीत, सातत्यपूर्ण ऊर्जा पुरवठा सुनिश्चित करण्यासाठी इन्व्हर्टरला बॅटरी स्टोरेज सिस्टमसोबत जोडले जाते.

दुसरीकडे, ग्रिड-कनेक्टेड इन्व्हर्टर्स ज्या विद्युत ग्रिडला जोडलेले असतात त्याच्याशी सिंक्रोनाइझ होऊ शकतात, कारण या प्रकरणात व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेन्सी समान असतात."लादले"मुख्य ग्रीडद्वारे. मुख्य ग्रीड निकामी झाल्यास, या इन्व्हर्टर्सना वीजपुरवठा खंडित करता आला पाहिजे, जेणेकरून मुख्य ग्रीडचा उलट पुरवठा टाळता येईल, कारण तो एक गंभीर धोका ठरू शकतो.

आकृती १ - स्टँडअलोन सिस्टीम आणि ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टीमचे उदाहरण. प्रतिमा सौजन्य: बिब्लस.

२. बस कपॅसिटरची भूमिका काय आहे?

इन्व्हर्टरचा उद्देश डीसी वेव्हफॉर्म व्होल्टेजचे एसी सिग्नलमध्ये रूपांतर करणे हा आहे, जेणेकरून दिलेल्या फ्रिक्वेन्सीवर आणि लहान फेज अँगलसह लोडमध्ये (उदा. पॉवर ग्रिड) वीजपुरवठा करता येईल.φ ≈०). एकल फेज युनिपोलर पल्स-विड्थ मॉड्युलेशन (PWM) साठीचे एक सरलीकृत सर्किट आकृतीमध्ये दाखवले आहे.2 (हीच सर्वसाधारण योजना तीन-फेज प्रणालीसाठीही लागू केली जाऊ शकते). या आकृतीमध्ये, काही स्रोत इंडक्टन्ससह डीसी व्होल्टेज स्रोत म्हणून काम करणाऱ्या पीव्ही प्रणालीला, फ्रीव्हीलिंग डायोड्सच्या समांतर जोडलेल्या चार आयजीबीटी स्विचेसद्वारे एसी सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जाते. हे स्विचेस गेटवर एका पीडब्ल्यूएम सिग्नलद्वारे नियंत्रित केले जातात, जो सामान्यतः एका आयसीचा आउटपुट असतो. हा आयसी एक कॅरियर वेव्ह (सहसा इच्छित आउटपुट फ्रिक्वेन्सीची साइन वेव्ह) आणि लक्षणीयरीत्या उच्च फ्रिक्वेन्सीवरील एक रेफरन्स वेव्ह (सहसा ५-२०kHz वरील ट्रँगल वेव्ह) यांची तुलना करतो. एलसी फिल्टर्सच्या विविध रचनांचा वापर करून, आयजीबीटींच्या आउटपुटला ग्रिड इंजेक्शनसाठी योग्य अशा एसी सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जाते.

कोटेशन मिळवा

आकृती २: पल्स्ड विड्थ मॉड्युलेशन (PWM) सिंगल-फेजइन्व्हर्टर सेटअप. IGBT स्विचेस, LC आउटपुट फिल्टरसह, DC इनपुट सिग्नलला वापरण्यायोग्य AC सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतात. यामुळे एकपीव्ही टर्मिनल्सवरील हानिकारक व्होल्टेज रिपल. बसही लहरी कमी करण्याच्या उद्देशाने कपॅसिटरचा आकार निश्चित केला जातो.

आयजीबीटींच्या (IGBTs) कार्यामुळे पीव्ही अॅरेच्या (PV array) टर्मिनलवर एक रिपल व्होल्टेज (ripple voltage) निर्माण होतो. हा रिपल पीव्ही प्रणालीच्या कार्यासाठी हानिकारक आहे, कारण सर्वाधिक ऊर्जा मिळवण्यासाठी टर्मिनलवर लागू केलेले नाममात्र व्होल्टेज (nominal voltage) आयव्ही वक्राच्या (IV curve) कमाल ऊर्जा बिंदूवर (MPP) ठेवणे आवश्यक असते. पीव्ही टर्मिनलवरील व्होल्टेज रिपलमुळे प्रणालीमधून मिळणाऱ्या ऊर्जेत चढ-उतार होतो, परिणामी...

कमी सरासरी पॉवर आउटपुट (आकृती ३). व्होल्टेजमधील चढउतार कमी करण्यासाठी बसवर एक कपॅसिटर जोडला जातो.

आकृती ३: PWM इन्व्हर्टर योजनेद्वारे PV टर्मिनल्सवर निर्माण होणारी व्होल्टेज रिपल, लागू केलेले व्होल्टेज PV अॅरेच्या मॅक्स पॉवर पॉईंट (MPP) पासून विचलित करते. यामुळे अॅरेच्या पॉवर आउटपुटमध्ये रिपल निर्माण होते, ज्यामुळे सरासरी आउटपुट पॉवर नाममात्र MPP पेक्षा कमी असते.

व्होल्टेज रिपलची अॅम्प्लिट्यूड (पीक-टू-पीक) ही स्विचिंग फ्रिक्वेन्सी, पीव्ही व्होल्टेज, बस कपॅसिटन्स आणि फिल्टर इंडक्टन्स यांनुसार खालीलप्रमाणे निर्धारित केली जाते:

जिथे:

व्हीपीव्ही म्हणजे सौर पॅनेलचा डीसी व्होल्टेज होय.

Cbus ही बस कपॅसिटरची धारकता आहे.

L हे फिल्टर इंडक्टर्सचे इंडक्टन्स आहे.

fPWM ही स्विचिंग वारंवारता आहे.

समीकरण (1) एका आदर्श कपॅसिटरला लागू होते, जो चार्जिंग दरम्यान कपॅसिटरमधून चार्ज वाहण्यापासून रोखतो आणि नंतर विद्युत क्षेत्रात असलेली ऊर्जा कोणत्याही रोधाशिवाय डिस्चार्ज करतो. प्रत्यक्षात, कोणताही कपॅसिटर आदर्श नसतो (आकृती 4), परंतु तो अनेक घटकांनी बनलेला असतो. आदर्श कपॅसिटन्स व्यतिरिक्त, डायइलेक्ट्रिक पूर्णपणे रोधक नसतो आणि डायइलेक्ट्रिक कपॅसिटन्सला (C) बायपास करून, एका मर्यादित शंट रोधाच्या (Rsh) बाजूने ॲनोडपासून कॅथोडपर्यंत एक लहान लीकेज करंट वाहतो. जेव्हा कपॅसिटरमधून करंट वाहत असतो, तेव्हा पिन्स, फॉइल्स आणि डायइलेक्ट्रिक पूर्णपणे सुवाहक नसतात आणि कपॅसिटन्सच्या सिरीजमध्ये एक इक्विव्हॅलेंट सिरीज रेझिस्टन्स (ESR) असतो. शेवटी, कपॅसिटर चुंबकीय क्षेत्रात काही ऊर्जा साठवतो, म्हणून कपॅसिटन्स आणि ESR च्या सिरीजमध्ये एक इक्विव्हॅलेंट सिरीज इंडक्टन्स (ESL) असतो.

आकृती ४: एका सामान्य कपॅसिटरचे समतुल्य परिपथ. कपॅसिटर म्हणजे...डायलेक्ट्रिक कपॅसिटन्स (C), कपॅसिटरला बायपास करणाऱ्या डायलेक्ट्रिकमधून जाणारा नॉन-इन्फिनाइट शंट रेझिस्टन्स, सिरीज रेझिस्टन्स (ESR), आणि सिरीज इंडक्टन्स (ESL) यांसारख्या अनेक नॉन-आयडियल घटकांनी बनलेले आहे.

कपॅसिटरसारख्या वरवर साध्या दिसणाऱ्या घटकातही असे अनेक घटक असतात जे निकामी होऊ शकतात किंवा त्यांची गुणवत्ता खालावू शकते. यापैकी प्रत्येक घटक इन्व्हर्टरच्या AC आणि DC दोन्ही बाजूंवरील कार्यप्रणालीवर परिणाम करू शकतो. अयोग्य कपॅसिटर घटकांच्या ऱ्हासामुळे PV टर्मिनल्सवर निर्माण होणाऱ्या व्होल्टेज रिपलवर काय परिणाम होतो हे निश्चित करण्यासाठी, SPICE वापरून एका PWM युनिपोलर H-ब्रिज इन्व्हर्टरचे (आकृती २) सिम्युलेशन करण्यात आले. फिल्टर कपॅसिटर्स आणि इंडक्टर्स अनुक्रमे २५०µF आणि २०mH वर ठेवण्यात आले आहेत. IGBT साठीचे SPICE मॉडेल्स पेट्री आणि इतरांच्या कार्यावरून घेतले आहेत. IGBT स्विचेस नियंत्रित करणारा PWM सिग्नल, हाय-साइड आणि लो-साइड IGBT स्विचेससाठी अनुक्रमे कंपॅरेटर आणि इन्व्हर्टिंग कंपॅरेटर सर्किटद्वारे निर्धारित केला जातो. PWM नियंत्रणासाठी इनपुट म्हणून ९.५V, ६०Hz साइन कॅरियर वेव्ह आणि १०V, १०kHz ट्रायँग्युलर वेव्ह वापरण्यात आली आहे.