L-iskop ta' inverter huwa li jittrasforma vultaġġ ta' forma ta' mewġa DC f'sinjal AC sabiex jinjetta enerġija f'tagħbija (eż. il-grilja tal-enerġija) bi frekwenza partikolari u b'angolu ta' fażi żgħir (φ ≈0). Ċirkwit simplifikat għal Modulazzjoni tal-Wisa' tal-Impuls (PWM) unipolari ta' fażi waħda jidher fil-Figura2 (l-istess skema ġenerali tista' tiġi estiża għal sistema bi tliet fażijiet). F'din l-iskema, sistema PV, li taġixxi bħala sors ta' vultaġġ DC b'xi induttanza tas-sors, hija ffurmata f'sinjal AC permezz ta' erba' swiċċijiet IGBT b'mod parallel ma' dijodi freewheeling. Dawn is-swiċċijiet huma kkontrollati fil-gate permezz ta' sinjal PWM, li tipikament huwa l-output ta' IC li jqabbel mewġa trasportatriċi (ġeneralment mewġa sinusoidali tal-frekwenza tal-output mixtieqa) u mewġa ta' referenza fi frekwenza sinifikament ogħla (tipikament mewġa trijangulari f'5-20kHz). L-output tal-IGBTs huwa ffurmat f'sinjal AC adattat għall-użu jew injezzjoni fil-grilja permezz tal-applikazzjoni ta' diversi topoloġiji ta' filtri LC.
L-invertituri jappartjenu għal grupp kbir ta' konvertituri statiċi, li jinkludu ħafna mill-lum'apparati kapaċi li"ikkonverti"parametri elettriċi fl-input, bħal vultaġġ u frekwenza, sabiex jiġi prodott output li jkun kompatibbli mar-rekwiżiti tat-tagħbija.
Ġeneralment, l-inverters huma l-apparati kapaċi li jikkonvertu kurrent dirett f'kurrent alternanti u huma pjuttost komuni f'applikazzjonijiet ta' awtomazzjoni industrijali u sewqan elettriku. L-arkitettura u d-disinn ta' tipi differenti ta' inverters jinbidlu skont kull applikazzjoni speċifika, anke jekk il-qalba tal-iskop ewlieni tagħhom hija l-istess (konverżjoni minn DC għal AC).
1. Invertituri Awtonomi u Konnessi mal-Grid
L-inverters użati f'applikazzjonijiet fotovoltajċi huma storikament maqsuma f'żewġ kategoriji ewlenin:
:Invertituri waħedhom
:Invertituri konnessi mal-grilja
Inverters standalone huma għall-applikazzjonijiet fejn l-impjant PV mhux konness man-netwerk ewlieni tad-distribuzzjoni tal-enerġija. L-inverter huwa kapaċi jipprovdi enerġija elettrika lit-tagħbijiet konnessi, u jiżgura l-istabbiltà tal-parametri elettriċi ewlenin (vultaġġ u frekwenza). Dan iżommhom f'limiti predefiniti, kapaċi jifilħu sitwazzjonijiet ta' tagħbija żejda temporanja. F'din is-sitwazzjoni, l-inverter huwa akkoppjat ma' sistema ta' ħażna tal-batterija sabiex jiżgura provvista konsistenti tal-enerġija.
L-invertituri konnessi mal-grilja, min-naħa l-oħra, huma kapaċi jissinkronizzaw mal-grilja elettrika li magħha huma konnessi għaliex, f'dan il-każ, il-vultaġġ u l-frekwenza huma"impost"mill-grilja prinċipali. Dawn l-invertituri għandhom ikunu jistgħu jiskonnettjaw jekk il-grilja prinċipali tfalli sabiex jiġi evitat kwalunkwe provvista inversa possibbli tal-grilja prinċipali, li tista' tirrappreżenta periklu serju.
- Figura 1 - Eżempju ta' sistema Standalone u sistema konnessa mal-Grid. Immaġni korteżija ta' Biblus.
2. X'inhu r-Rwol tal-Kapaċitatur tal-Karozza tal-Linja
Figura 2: Modulazzjoni tal-Wisa' Pulsata (PWM) ta' fażi waħdaKonfigurazzjoni tal-inverter. Is-swiċċijiet tal-IGBT, flimkien mal-filtru tal-ħruġ LC, jagħtu forma lis-sinjal tad-dħul DC f'sinjal AC użabbli. Dan jikkaġunaripple tal-vultaġġ detrimentali fit-terminals PV. Il-busIl-kapaċitatur huwa ddisinjat sabiex inaqqas dan ir-ripple.
It-tħaddim tal-IGBTs jintroduċi vultaġġ ta' ripple fit-terminal tal-firxa PV. Dan ir-ripple huwa ta' ħsara għat-tħaddim tas-sistema PV, peress li l-vultaġġ nominali applikat għat-terminals għandu jinżamm fil-punt tal-qawwa massima (MPP) tal-kurva IV sabiex tiġi estratta l-aktar enerġija. Ripple tal-vultaġġ fuq it-terminals PV se joxxilla l-enerġija estratta mis-sistema, li tirriżulta fi
output ta' enerġija medja aktar baxxa (Figura 3). Kapaċitatur jiżdied mal-bus sabiex jillixxa r-ripple tal-vultaġġ.
Figura 3: Ripple tal-vultaġġ introdott fit-terminals PV mill-iskema tal-inverter PWM iċċaqlaq il-vultaġġ applikat 'il barra mill-punt tal-qawwa massima (MPP) tal-firxa PV. Dan jintroduċi ripple fil-qawwa tal-ħruġ tal-firxa sabiex il-qawwa medja tal-ħruġ tkun inqas mill-MPP nominali
L-amplitudni (minn quċċata għal quċċata) tar-ripple tal-vultaġġ hija determinata mill-frekwenza tal-iswiċċjar, il-vultaġġ PV, il-kapaċitanza tal-bus, u l-induttanza tal-filtru skont:
fejn:
VPV hija l-vultaġġ DC tal-pannell solari,
Cbus hija l-kapaċitanza tal-kapaċitatur tal-bus,
L hija l-induttanza tal-indutturi tal-filtru,
fPWM hija l-frekwenza tal-iswiċċjar.
L-ekwazzjoni (1) tapplika għal capacitor ideali li jipprevjeni l-ċarġ milli jiċċirkola mill-capacitor waqt l-iċċarġjar u mbagħad jarmi l-enerġija li tinsab fil-kamp elettriku mingħajr reżistenza. Fir-realtà, l-ebda capacitor mhu ideali (Figura 4) iżda huwa magħmul minn elementi multipli. Minbarra l-kapaċitanza ideali, id-dielettriku mhuwiex perfettament reżistiv u kurrent żgħir ta' tnixxija jiċċirkola mill-anodu għall-katodu tul reżistenza shunt finita (Rsh), u jevita l-kapaċitanza dielettrika (C). Meta l-kurrent ikun qed jiċċirkola mill-capacitor, il-labar, il-fojls, u d-dielettriku mhumiex konduttivi perfettament u hemm reżistenza f'serje ekwivalenti (ESR) f'serje mal-kapaċitanza. Fl-aħħar nett, il-capacitor jaħżen xi enerġija fil-kamp manjetiku, għalhekk hemm induttanza f'serje ekwivalenti (ESL) f'serje mal-kapaċitanza u l-ESR.
Figura 4: Ċirkwit ekwivalenti ta' capacitor ġeneriku. Capacitor huwamagħmul minn ħafna elementi mhux ideali, inkluż kapaċitanza dielettrika (C), reżistenza shunt mhux infinita permezz tad-dielettriku li tevita l-kapaċitatur, reżistenza tas-serje (ESR), u induttanza tas-serje (ESL).
Anke f'komponent li jidher sempliċi daqs kapaċitatur, jeżistu diversi elementi li jistgħu jfallu jew jiddegradaw. Kull wieħed minn dawn l-elementi jista' jaffettwa l-imġiba tal-inverter, kemm fuq in-naħat tal-AC kif ukoll tad-DC. Sabiex jiġi ddeterminat l-effett li d-degradazzjoni tal-komponenti tal-kapaċitaturi mhux ideali għandha fuq ir-ripple tal-vultaġġ introdott fit-terminals PV, ġie simulat inverter unipolari PWM H-bridge (Figura 2) bl-użu ta' SPICE. Il-kapaċitaturi tal-filtru u l-indutturi jinżammu f'250µF u 20mH, rispettivament. Il-mudelli SPICE għall-IGBTs huma derivati mix-xogħol ta' Petrie et al. Is-sinjal PWM, li jikkontrolla s-swiċċijiet IGBT, huwa determinat minn komparatur u ċirkwit ta' komparatur invertenti għas-swiċċijiet IGBT tan-naħa għolja u baxxa, rispettivament. L-input għall-kontrolli PWM huma mewġa trasportatriċi sine ta' 9.5V, 60Hz u mewġa trijangulari ta' 10V, 10kHz.
- Soluzzjoni CRE
CRE hija intrapriża ta' teknoloġija għolja li tispeċjalizza fil-produzzjoni ta' capacitors tal-film, b'fokus fuq l-applikazzjoni tal-elettronika tal-enerġija.
CRE toffri s-soluzzjoni matura ta' serje ta' kapaċitaturi tal-film għal inverter PV li tinkludi DC-link, AC-filter u snubber.
Ħin tal-posta: 01 ta' Diċembru 2023