İnvertörler, günümüzün çoğunu içeren geniş bir statik dönüştürücü grubuna aittir.'cihazlar bunu yapabilir“dönüştürmek”Yükün gereksinimleriyle uyumlu bir çıkış üretecek şekilde girişteki voltaj ve frekans gibi elektriksel parametreler.

Genel anlamda invertörler, doğru akımı alternatif akıma dönüştürebilen cihazlardır ve endüstriyel otomasyon uygulamalarında ve elektrikli sürücülerde oldukça yaygındır.Farklı invertör tiplerinin mimarisi ve tasarımı, ana amaçları aynı olsa bile (DC'den AC'ye dönüşüm), her bir özel uygulamaya göre değişir.

1.Bağımsız ve Şebekeye Bağlı İnvertörler

Fotovoltaik uygulamalarda kullanılan invertörler tarihsel olarak iki ana kategoriye ayrılmıştır:

:Bağımsız invertörler

:Şebekeye bağlı invertörler

Bağımsız invertörler, PV tesisinin ana enerji dağıtım ağına bağlı olmadığı uygulamalar içindir.İnvertör, bağlı yüklere elektrik enerjisi sağlayarak ana elektrik parametrelerinin (voltaj ve frekans) stabilitesini sağlar.Bu, onları önceden tanımlanmış sınırlar içinde tutarak geçici aşırı yükleme durumlarına dayanabilmelerini sağlar.Bu durumda invertör, tutarlı bir enerji beslemesi sağlamak amacıyla bir akü depolama sistemi ile birleştirilir.

Şebekeye bağlı invertörler ise bağlı oldukları elektrik şebekesi ile senkronize olabilirler çünkü bu durumda voltaj ve frekans aynıdır.“dayatılan”ana şebeke tarafından.Bu invertörlerin, ana şebekenin ciddi bir tehlike oluşturabilecek herhangi bir olası ters beslemesini önlemek amacıyla, ana şebeke arızalanırsa bağlantıyı kesebilmesi gerekir.

Şekil 1 - Bağımsız sistem ve Şebekeye bağlı sistem örneği.Resim Biblus'un izniyle.

2.Bus Kondansatörünün Rolü Nedir?

Bir invertörün amacı, belirli bir frekansta ve küçük bir faz açısıyla (örneğin, güç şebekesi) bir yüke güç enjekte etmek için bir DC dalga biçimi voltajını bir AC sinyaline dönüştürmektir (φ ≈0).Tek fazlı tek kutuplu Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM) için basitleştirilmiş bir devre Şekilde gösterilmektedir.2 (aynı genel şema üç fazlı bir sisteme genişletilebilir).Bu şematikte, bir miktar kaynak endüktansına sahip bir DC voltaj kaynağı olarak görev yapan bir PV sistemi, serbest diyotlara paralel dört IGBT anahtarı aracılığıyla bir AC sinyaline dönüştürülür.Bu anahtarlar kapıda, tipik olarak bir taşıyıcı dalgayı (genellikle istenen çıkış frekansının sinüs dalgası) ve önemli ölçüde daha yüksek bir frekanstaki bir referans dalgayı (tipik olarak bir üçgen dalga) karşılaştıran bir IC'nin çıkışı olan bir PWM sinyali aracılığıyla kontrol edilir. 5-20kHz'de).IGBT'lerin çıkışı, LC filtrelerinin çeşitli topolojilerinin uygulanması yoluyla kullanıma veya ızgara enjeksiyonuna uygun bir AC sinyaline dönüştürülür.

Teklif Al

Şekil 2: Darbeli Genişlik Modülasyonu (PWM) tek fazlıinvertör kurulumu.IGBT anahtarları, LC çıkış filtresiyle birlikte DC giriş sinyalini kullanılabilir bir AC sinyaline dönüştürür.Bu bir duruma neden olurPV terminalleri boyunca zararlı voltaj dalgalanması.OtobusKapasitör bu dalgalanmayı azaltacak şekilde boyutlandırılmıştır.

IGBT'lerin çalışması, PV dizisinin terminaline bir dalgalanma voltajı uygular.Bu dalgalanma, PV sisteminin çalışması için zararlıdır çünkü terminallere uygulanan nominal voltajın, en fazla gücü elde etmek için IV eğrisinin maksimum güç noktasında (MPP) tutulması gerekir.PV terminallerindeki voltaj dalgalanması sistemden çekilen gücün salınımına neden olacak ve bunun sonucunda

daha düşük bir ortalama güç çıkışı (Şekil 3).Gerilim dalgalanmasını düzeltmek için veri yoluna bir kapasitör eklenir.

Şekil 3: PWM invertör şeması tarafından PV terminallerine uygulanan bir voltaj dalgalanması, uygulanan voltajı PV dizisinin maksimum güç noktasından (MPP) kaydırır.Bu, dizinin güç çıkışında bir dalgalanma meydana getirerek ortalama çıkış gücünün nominal MPP'den düşük olmasını sağlar.

Gerilim dalgalanmasının genliği (tepeden tepeye), anahtarlama frekansı, PV gerilimi, veriyolu kapasitansı ve filtre endüktansı tarafından aşağıdakilere göre belirlenir:

Neresi:

VPV, güneş panelinin DC voltajıdır,

Cbus, veri yolu kapasitörünün kapasitansıdır,

L, filtre indüktörlerinin endüktansıdır,

fPWM anahtarlama frekansıdır.

Denklem (1), şarj işlemi sırasında yükün kapasitörden akmasını önleyen ve daha sonra elektrik alanında bulunan enerjiyi hiçbir dirençle karşılaşmadan deşarj eden ideal bir kapasitör için geçerlidir.Gerçekte hiçbir kapasitör ideal değildir (Şekil 4), ancak birden fazla elemandan oluşur.İdeal kapasitansa ek olarak, dielektrik mükemmel dirençli değildir ve dielektrik kapasitansı (C) atlayarak sonlu bir şönt direnç (Rsh) boyunca anottan katoda küçük bir kaçak akım akar.Kondansatörden akım geçtiğinde pimler, folyolar ve dielektrik mükemmel şekilde iletken değildir ve kapasitansla seri halinde eşdeğer bir seri direnç (ESR) vardır.Son olarak, kapasitör manyetik alanda bir miktar enerji depolar, dolayısıyla kapasitans ve ESR ile seri halinde eşdeğer bir seri endüktans (ESL) vardır.

Şekil 4: Genel bir kapasitörün eşdeğer devresi.Bir kapasitördielektrik kapasitans (C), kapasitörü atlayan dielektrik yoluyla sonsuz olmayan bir şönt direnç, seri direnç (ESR) ve seri endüktans (ESL) dahil olmak üzere birçok ideal olmayan elemandan oluşur.

Kapasitör gibi basit görünen bir bileşende bile arızalanabilecek veya bozulabilecek birden fazla öğe mevcuttur.Bu elemanların her biri invertörün hem AC hem de DC tarafındaki davranışını etkileyebilir.İdeal olmayan kapasitör bileşenlerinin PV terminalleri boyunca uygulanan voltaj dalgalanması üzerindeki etkisini belirlemek için, bir PWM tek kutuplu H-köprü invertörü (Şekil 2) SPICE kullanılarak simüle edildi.Filtre kapasitörleri ve indüktörler sırasıyla 250 µF ve 20 mH'de tutulur.IGBT'ler için SPICE modelleri Petrie ve arkadaşlarının çalışmalarından türetilmiştir. IGBT anahtarlarını kontrol eden PWM sinyali, sırasıyla yüksek ve düşük taraf IGBT anahtarları için bir karşılaştırıcı ve ters çeviren karşılaştırıcı devre tarafından belirlenir.PWM kontrollerinin girişi 9,5V, 60Hz sinüs taşıyıcı dalga ve 10V, 10kHz üçgen dalgadır.