ഇൻവെർട്ടറുകൾ സ്റ്റാറ്റിക് കൺവെർട്ടറുകളുടെ ഒരു വലിയ ഗ്രൂപ്പിൽ പെടുന്നു, അതിൽ ഇന്നത്തെ പലതും ഉൾപ്പെടുന്നു'ഉപകരണങ്ങൾക്ക് കഴിയും"പരിവർത്തനം ചെയ്യുക”ലോഡിന്റെ ആവശ്യകതകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു ഔട്ട്‌പുട്ട് നിർമ്മിക്കുന്നതിന്, ഇൻപുട്ടിലെ വോൾട്ടേജ്, ഫ്രീക്വൻസി തുടങ്ങിയ വൈദ്യുത പാരാമീറ്ററുകൾ.

പൊതുവായി പറഞ്ഞാൽ, ഇൻവെർട്ടറുകൾ ഡയറക്ട് കറന്റിനെ ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറന്റാക്കി മാറ്റാൻ കഴിവുള്ള ഉപകരണങ്ങളാണ്, വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷൻ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഇലക്ട്രിക് ഡ്രൈവുകളിലും ഇത് വളരെ സാധാരണമാണ്. വ്യത്യസ്ത ഇൻവെർട്ടർ തരങ്ങളുടെ ആർക്കിടെക്ചറും രൂപകൽപ്പനയും ഓരോ നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷനും അനുസരിച്ച് മാറുന്നു, അവയുടെ പ്രധാന ഉദ്ദേശ്യത്തിന്റെ കാതൽ ഒന്നുതന്നെയാണെങ്കിൽ പോലും (ഡിസിയിൽ നിന്ന് എസിയിലേക്ക് പരിവർത്തനം).

1. സ്റ്റാൻഡലോൺ, ഗ്രിഡ്-കണക്റ്റഡ് ഇൻവെർട്ടറുകൾ

ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇൻവെർട്ടറുകളെ ചരിത്രപരമായി രണ്ട് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു:

:ഒറ്റപ്പെട്ട ഇൻവെർട്ടറുകൾ

:ഗ്രിഡ്-കണക്റ്റഡ് ഇൻവെർട്ടറുകൾ

പിവി പ്ലാന്റ് പ്രധാന ഊർജ്ജ വിതരണ ശൃംഖലയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ലാത്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കാണ് സ്റ്റാൻഡ്എലോൺ ഇൻവെർട്ടറുകൾ. പ്രധാന വൈദ്യുത പാരാമീറ്ററുകളുടെ (വോൾട്ടേജും ഫ്രീക്വൻസിയും) സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കിക്കൊണ്ട്, കണക്റ്റുചെയ്‌ത ലോഡുകളിലേക്ക് വൈദ്യുതോർജ്ജം നൽകാൻ ഇൻവെർട്ടറിന് കഴിയും. ഇത് അവയെ മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിച്ച പരിധിക്കുള്ളിൽ നിലനിർത്തുന്നു, താൽക്കാലിക ഓവർലോഡിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളെ നേരിടാൻ കഴിയും. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സ്ഥിരമായ ഊർജ്ജ വിതരണം ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ഇൻവെർട്ടർ ഒരു ബാറ്ററി സംഭരണ സംവിധാനവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

മറുവശത്ത്, ഗ്രിഡ്-കണക്റ്റഡ് ഇൻവെർട്ടറുകൾക്ക് അവ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രിക്കൽ ഗ്രിഡുമായി സിൻക്രൊണൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, കാരണം, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, വോൾട്ടേജും ഫ്രീക്വൻസിയും"ചുമത്തിയത്”പ്രധാന ഗ്രിഡ് വഴി. പ്രധാന ഗ്രിഡ് പരാജയപ്പെട്ടാൽ, ഗുരുതരമായ അപകടമുണ്ടാക്കുന്നേക്കാവുന്ന പ്രധാന ഗ്രിഡിന്റെ വിപരീത വിതരണം ഒഴിവാക്കാൻ ഈ ഇൻവെർട്ടറുകൾ വിച്ഛേദിക്കാൻ കഴിയണം.

ചിത്രം 1 - സ്റ്റാൻഡ്‌എലോൺ സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ഗ്രിഡ്-കണക്റ്റഡ് സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ഉദാഹരണം. ബിബ്ലസിന്റെ ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്.

2. ബസ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ പങ്ക് എന്താണ്?

ഒരു ഇൻവെർട്ടറിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം, ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തിയിലും ഒരു ചെറിയ ഫേസ് ആംഗിളിലും (ഉദാ. പവർ ഗ്രിഡ്) ഒരു ലോഡിലേക്ക് പവർ കുത്തിവയ്ക്കുന്നതിനായി ഒരു ഡിസി വേവ്ഫോം വോൾട്ടേജിനെ എസി സിഗ്നലാക്കി മാറ്റുക എന്നതാണ് (ഉദാ.φ ≈0). സിംഗിൾ ഫേസ് യൂണിപോളാർ പൾസ്-വിഡ്ത്ത് മോഡുലേഷനായുള്ള (PWM) ലളിതമായ സർക്യൂട്ട് ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.2 (ഇതേ പൊതു പദ്ധതി മൂന്ന് ഘട്ട സംവിധാനത്തിലേക്കും വ്യാപിപ്പിക്കാം). ഈ സ്കീമാറ്റിക്സിൽ, ഒരു പിവി സിസ്റ്റം, ഒരു ഡിസി വോൾട്ടേജ് സ്രോതസ്സായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ചില സ്രോതസ്സ് ഇൻഡക്റ്റൻസോടെ, ഫ്രീവീലിംഗ് ഡയോഡുകൾക്ക് സമാന്തരമായി നാല് ഐജിബിടി സ്വിച്ചുകൾ വഴി ഒരു എസി സിഗ്നലായി രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ സ്വിച്ചുകൾ ഗേറ്റിൽ ഒരു പിഡബ്ല്യുഎം സിഗ്നലിലൂടെ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി ഒരു കാരിയർ തരംഗത്തെയും (സാധാരണയായി ആവശ്യമുള്ള ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫ്രീക്വൻസിയുടെ ഒരു സൈൻ തരംഗത്തെയും) ഗണ്യമായി ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള ഒരു റഫറൻസ് തരംഗത്തെയും (സാധാരണയായി 5-20kHz-ൽ ഒരു ത്രികോണ തരംഗം) താരതമ്യം ചെയ്യുന്ന ഒരു ഐസിയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ടാണ്. എൽസി ഫിൽട്ടറുകളുടെ വിവിധ ടോപ്പോളജികൾ പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഉപയോഗത്തിനോ ഗ്രിഡ് ഇൻജക്ഷനോ അനുയോജ്യമായ ഒരു എസി സിഗ്നലായി ഐജിബിടികളുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.

ഉദ്ധരണി നേടുക

ചിത്രം 2: പൾസ്ഡ് വിഡ്ത്ത് മോഡുലേഷൻ (PWM) സിംഗിൾ-ഫേസ്ഇൻവെർട്ടർ സജ്ജീകരണം. എൽസി ഔട്ട്‌പുട്ട് ഫിൽട്ടറിനൊപ്പം ഐജിബിടി സ്വിച്ചുകൾ ഡിസി ഇൻപുട്ട് സിഗ്നലിനെ ഉപയോഗയോഗ്യമായ എസി സിഗ്നലാക്കി മാറ്റുന്നു. ഇത് ഒരുപിവി ടെർമിനലുകളിലുടനീളം ഹാനികരമായ വോൾട്ടേജ് തരംഗം. ബസ്ഈ തരംഗം കുറയ്ക്കുന്നതിനാണ് കപ്പാസിറ്റർ വലിപ്പം കൂട്ടുന്നത്.

IGBT-കളുടെ പ്രവർത്തനം PV അറേയുടെ ടെർമിനലിലേക്ക് ഒരു റിപ്പിൾ വോൾട്ടേജ് അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ഈ റിപ്പിൾ PV സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിന് ഹാനികരമാണ്, കാരണം ടെർമിനലുകളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന നാമമാത്ര വോൾട്ടേജ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ പവർ എക്‌സ്‌ട്രാക്റ്റുചെയ്യുന്നതിന് IV കർവിന്റെ പരമാവധി പവർ പോയിന്റിൽ (MPP) നിലനിർത്തണം. PV ടെർമിനലുകളിലെ ഒരു വോൾട്ടേജ് റിപ്പിൾ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന പവറിനെ ആന്ദോളനം ചെയ്യും, അതിന്റെ ഫലമായി

ശരാശരി പവർ ഔട്ട്പുട്ട് കുറവാണ് (ചിത്രം 3). വോൾട്ടേജ് റിപ്പിൾ സുഗമമാക്കുന്നതിന് ബസിൽ ഒരു കപ്പാസിറ്റർ ചേർക്കുന്നു.

ചിത്രം 3: PWM ഇൻവെർട്ടർ സ്കീം വഴി PV ടെർമിനലുകളിൽ അവതരിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വോൾട്ടേജ് റിപ്പിൾ, PV അറേയുടെ പരമാവധി പവർ പോയിന്റിൽ (MPP) നിന്ന് പ്രയോഗിച്ച വോൾട്ടേജ് മാറ്റുന്നു. ഇത് അറേയുടെ പവർ ഔട്ട്പുട്ടിൽ ഒരു റിപ്പിൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ശരാശരി ഔട്ട്പുട്ട് പവർ നാമമാത്രമായ MPP യേക്കാൾ കുറവാണ്.

വോൾട്ടേജ് റിപ്പിളിന്റെ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് (പീക്ക് മുതൽ പീക്ക് വരെ) നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി, പിവി വോൾട്ടേജ്, ബസ് കപ്പാസിറ്റൻസ്, ഫിൽട്ടർ ഇൻഡക്റ്റൻസ് എന്നിവ അനുസരിച്ചാണ്:

എവിടെ:

VPV എന്നത് സോളാർ പാനൽ DC വോൾട്ടേജാണ്,

ബസ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസാണ് Cbus,

L എന്നത് ഫിൽട്ടർ ഇൻഡക്റ്ററുകളുടെ ഇൻഡക്റ്റൻസാണ്,

fPWM എന്നത് സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി ആണ്.

ചാർജിംഗ് സമയത്ത് കപ്പാസിറ്ററിലൂടെ ചാർജ് ഒഴുകുന്നത് തടയുകയും വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഊർജ്ജം പ്രതിരോധമില്ലാതെ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ആദർശ കപ്പാസിറ്ററാണ് സമവാക്യം (1) പ്രയോഗിക്കുന്നത്. വാസ്തവത്തിൽ, ഒരു കപ്പാസിറ്ററും ആദർശമല്ല (ചിത്രം 4) എന്നാൽ ഒന്നിലധികം ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതാണ്. ആദർശ കപ്പാസിറ്റൻസിന് പുറമേ, ഡൈഇലക്ട്രിക് പൂർണ്ണമായും പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതല്ല, കൂടാതെ ഒരു ചെറിയ ചോർച്ച വൈദ്യുതധാര ആനോഡിൽ നിന്ന് കാഥോഡിലേക്ക് ഒരു പരിമിത ഷണ്ട് പ്രതിരോധത്തിലൂടെ (Rsh) ഒഴുകുന്നു, ഇത് ഡൈഇലക്ട്രിക് കപ്പാസിറ്റൻസിനെ (C) മറികടക്കുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതധാര പ്രവഹിക്കുമ്പോൾ, പിന്നുകൾ, ഫോയിലുകൾ, ഡൈഇലക്ട്രിക് എന്നിവ പൂർണ്ണമായി ചാലകമല്ല, കൂടാതെ കപ്പാസിറ്റൻസുമായി പരമ്പരയിൽ തുല്യമായ ഒരു പരമ്പര പ്രതിരോധം (ESR) ഉണ്ട്. അവസാനമായി, കപ്പാസിറ്റർ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ കുറച്ച് ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നു, അതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസും ESR ഉം ഉപയോഗിച്ച് പരമ്പരയിൽ ഒരു തുല്യമായ പരമ്പര ഇൻഡക്റ്റൻസ് (ESL) ഉണ്ട്.

ചിത്രം 4: ഒരു ജനറിക് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ തുല്യ സർക്യൂട്ട്. ഒരു കപ്പാസിറ്റർ എന്നത്ഡൈഇലക്ട്രിക്കൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് (C), കപ്പാസിറ്ററിനെ മറികടക്കുന്ന ഡൈഇലക്ട്രിക്കിലൂടെയുള്ള അനന്തമായ ഷണ്ട് പ്രതിരോധം, സീരീസ് റെസിസ്റ്റൻസ് (ESR), സീരീസ് ഇൻഡക്റ്റൻസ് (ESL) എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ആദർശമല്ലാത്ത ഘടകങ്ങൾ ചേർന്നതാണ് ഇത്.

ഒരു കപ്പാസിറ്റർ പോലെ ലളിതമായ ഒരു ഘടകത്തിൽ പോലും, പരാജയപ്പെടാനോ വിഘടിപ്പിക്കാനോ കഴിയുന്ന ഒന്നിലധികം ഘടകങ്ങൾ നിലവിലുണ്ട്. ഈ ഘടകങ്ങളിൽ ഓരോന്നും എസി, ഡിസി വശങ്ങളിലെ ഇൻവെർട്ടറിന്റെ സ്വഭാവത്തെ ബാധിച്ചേക്കാം. പിവി ടെർമിനലുകളിലുടനീളം അവതരിപ്പിച്ച വോൾട്ടേജ് റിപ്പിളിൽ നോൺ-ഐഡിയൽ കപ്പാസിറ്റർ ഘടകങ്ങളുടെ ഡീഗ്രഡേഷൻ ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനം നിർണ്ണയിക്കാൻ, SPICE ഉപയോഗിച്ച് ഒരു PWM യൂണിപോളാർ H-ബ്രിഡ്ജ് ഇൻവെർട്ടർ (ചിത്രം 2) അനുകരിച്ചു. ഫിൽട്ടർ കപ്പാസിറ്ററുകളും ഇൻഡക്ടറുകളും യഥാക്രമം 250µF ഉം 20mH ഉം ആണ്. IGBT-കൾക്കുള്ള SPICE മോഡലുകൾ പെട്രി തുടങ്ങിയവരുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്നാണ് ഉരുത്തിരിഞ്ഞത്. IGBT സ്വിച്ചുകളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന PWM സിഗ്നൽ യഥാക്രമം ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ IGBT സ്വിച്ചുകൾക്കുള്ള ഒരു താരതമ്യക്കാരനും ഇൻവേർട്ടിംഗ് താരതമ്യക്കാരനും സർക്യൂട്ട് വഴിയാണ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. PWM നിയന്ത്രണങ്ങൾക്കുള്ള ഇൻപുട്ട് 9.5V, 60Hz സൈൻ കാരിയർ തരംഗവും 10V, 10kHz ത്രികോണ തരംഗവുമാണ്.