Inverteri eesmärk on muuta alalisvoolu pinge vahelduvvoolu signaaliks, et suunata koormusse (nt elektrivõrku) energiat antud sagedusel ja väikese faasinurgaga (φ ≈0). Ühefaasilise unipolaarse impulsilaiuse modulatsiooni (PWM) lihtsustatud vooluring on näidatud joonisel2 (Sama üldist skeemi saab laiendada kolmefaasilisele süsteemile). Sellel skeemil kujundatakse PV-süsteem, mis toimib alalisvoolu pingeallikana ja millel on teatav allika induktiivsus, vahelduvvoolu signaaliks nelja IGBT-lüliti abil, mis on paralleelselt vabalt liikuvate dioodidega. Neid lüliteid juhitakse väravas PWM-signaali abil, mis on tavaliselt integraallülituse väljund, mis võrdleb kandelainet (tavaliselt soovitud väljundsagedusega siinuslaine) ja oluliselt kõrgema sagedusega võrdluslainet (tavaliselt kolmnurklaine sagedusel 5–20 kHz). IGBT-de väljund kujundatakse vahelduvvoolu signaaliks, mis sobib kasutamiseks või võrku sisestamiseks, rakendades erinevaid LC-filtrite topoloogiaid.
Inverterid kuuluvad suurde staatiliste muundurite rühma, kuhu kuuluvad paljud tänapäevased'seadmed, mis on võimelised„teisendama"sisendi elektrilised parameetrid, näiteks pinge ja sagedus, et tekitada väljund, mis on ühilduv koormuse nõuetega.
Üldiselt on inverterid seadmed, mis on võimelised muutma alalisvoolu vahelduvvooluks ning on üsna levinud tööstusautomaatika rakendustes ja elektriajamites. Erinevat tüüpi inverterite arhitektuur ja disain muutuvad vastavalt igale konkreetsele rakendusele, isegi kui nende peamine eesmärk on sama (alalisvoolu muundamine vahelduvvooluks).
1. Autonoomsed ja võrku ühendatud inverterid
Fotogalvaanilistes rakendustes kasutatavad inverterid jagunevad ajalooliselt kahte põhikategooriasse:
:Eraldiseisvad inverterid
:Võrguühendusega inverterid
Eraldiseisvad inverterid on mõeldud rakenduste jaoks, kus päikeseelektrijaam ei ole ühendatud peamise energiajaotusvõrguga. Inverter suudab ühendatud koormustele elektrienergiat tarnida, tagades peamiste elektriliste parameetrite (pinge ja sagedus) stabiilsuse. See hoiab need etteantud piirides, suutes taluda ajutisi ülekoormusi. Sellises olukorras on inverter ühendatud akusalvestussüsteemiga, et tagada järjepidev energiavarustus.
Võrguühendusega inverterid seevastu suudavad sünkroniseeruda elektrivõrguga, millega nad on ühendatud, kuna sellisel juhul on pinge ja sagedus„peale surutud"põhivõrgu poolt. Need inverterid peavad olema võimelised põhivõrgu rikke korral lahti lülituma, et vältida põhivõrgu võimalikku tagasivoolu, mis võiks kujutada endast tõsist ohtu.
- Joonis 1 - Näide autonoomsest ja võrku ühendatud süsteemist. Pilt Bibluse loal.
2. Mis on bussikondensaatori roll?
Joonis 2: Impulsslaiusmodulatsioon (PWM) ühefaasilineinverteri seadistus. IGBT-lülitid koos LC-väljundfiltriga kujundavad alalisvoolu sisendsignaali kasutatavaks vahelduvvoolu signaaliks. See indutseeribkahjulik pinge pulsatsioon PV klemmidel. BussKondensaator on dimensioneeritud nii, et seda pulsatsiooni vähendada.
IGBT-transistoride töö tekitab PV-paneelide klemmidele pulsatsioonipinge. See pulsatsioon on PV-süsteemi toimimisele kahjulik, kuna klemmidele rakendatav nimipinge tuleks hoida IV-kõvera maksimaalse võimsuspunkti (MPP) juures, et saada maksimaalset võimsust. PV-klemmide pingepulsatsioon paneb süsteemist saadava energia võnkuma, mille tulemuseks on
madalam keskmine väljundvõimsus (joonis 3). Pinge pulsatsiooni silumiseks lisatakse siinile kondensaator.
Joonis 3: PWM-inverteri skeemi poolt PV-klemmidele tekitatud pingepulsatsioon nihutab rakendatud pinget PV-paneelide massiivi maksimaalsest võimsuspunktist (MPP) eemale. See tekitab massiivi väljundvõimsuses pulsatsiooni, nii et keskmine väljundvõimsus on madalam kui nominaalne MPP.
Pinge pulsatsiooni amplituud (tipust tippu) määratakse lülitussageduse, PV pinge, siini mahtuvuse ja filtri induktiivsuse järgi vastavalt järgmisele:
kus:
VPV on päikesepaneeli alalisvoolupinge,
Cbus on siini kondensaatori mahtuvus,
L on filtri induktiivpoolide induktiivsus,
fPWM on lülitussagedus.
Valem (1) kehtib ideaalse kondensaatori kohta, mis takistab laadimise ajal laengu läbimist läbi kondensaatori ja seejärel tühjendab elektriväljas asuva energia takistuseta. Tegelikkuses pole ükski kondensaator ideaalne (joonis 4), vaid koosneb mitmest elemendist. Lisaks ideaalsele mahtuvusele ei ole dielektrik ideaalselt takistuslik ja anoodilt katoodile voolab väike lekkevool mööda lõplikku šunttakistust (Rsh), möödudes dielektrilisest mahtuvusest (C). Kui vool läbi kondensaatori voolab, ei ole tihvtid, fooliumid ja dielektrik ideaalselt juhtivad ning mahtuvusega on jadamisi ekvivalentne jadatakistus (ESR). Lõpuks salvestab kondensaator magnetväljas teatud energiat, seega on mahtuvuse ja ESR-iga jadamisi ekvivalentne jadainduktiivsus (ESL).
Joonis 4: Üldkondensaatori ekvivalentlülitus. Kondensaator onkoosneb paljudest mitteideaalsetest elementidest, sealhulgas dielektrilisest mahtuvusest (C), kondensaatorist mööduvast dielektrikust läbivast mitte-lõpmatust šunttakistusest, jadatakistusest (ESR) ja jadainduktiivsusest (ESL).
Isegi näiliselt lihtsas komponendis nagu kondensaator on mitu elementi, mis võivad rikki minna või halveneda. Kõik need elemendid võivad mõjutada inverteri käitumist nii vahelduv- kui ka alalisvoolu poolel. Selleks, et määrata mitteideaalsete kondensaatorkomponentide halvenemise mõju PV-klemmidele tekkivale pinge pulsatsioonile, simuleeriti SPICE abil PWM-unipolaarset H-silla inverterit (joonis 2). Filtrikondensaatorid ja induktiivpoolid hoitakse vastavalt 250 µF ja 20 mH juures. IGBT-de SPICE-mudelid on tuletatud Petrie jt tööst. PWM-signaali, mis juhib IGBT-lüliteid, määrab vastavalt kõrge ja madala poole IGBT-lülitite võrdlus- ja inverteerimisvõrdlusahel. PWM-juhtimise sisenditeks on 9,5 V, 60 Hz siinuslaine ja 10 V, 10 kHz kolmnurklaine.
- CRE lahendus
CRE on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud kilekondensaatorite tootmisele, keskendudes jõuelektroonika rakendustele.
CRE pakub PV-inverteri jaoks küpset lahendust kilekondensaatorite seeriast, mis sisaldab alalisvooluühendust, vahelduvvoolufiltrit ja summutuslülitit.
Postituse aeg: 01. dets. 2023