Inverterid kuuluvad suurde staatiliste muundurite rühma, kuhu kuuluvad paljud tänapäevased's seadmed suudavad“teisendada”sisendi elektrilised parameetrid, nagu pinge ja sagedus, et tekitada koormuse nõuetele vastav väljund.

Üldiselt on inverterid seadmed, mis on võimelised muutma alalisvoolu vahelduvvooluks ja on tööstusautomaatika rakendustes ja elektriajamites üsna tavalised.Erinevate inverteritüüpide arhitektuur ja disain muutuvad vastavalt igale konkreetsele rakendusele, isegi kui nende põhieesmärk on sama (alalisvoolu vahelduvvooluks muundamine).

1. Eraldiseisvad ja võrguga ühendatud inverterid

Fotogalvaanilistes rakendustes kasutatavad inverterid on ajalooliselt jagatud kahte põhikategooriasse:

:Eraldiseisvad inverterid

:Võrku ühendatud inverterid

Eraldiseisvad inverterid on mõeldud rakendustele, kus fotoelektrijaam ei ole ühendatud peamise energiajaotusvõrguga.Inverter on võimeline varustama ühendatud koormusi elektrienergiaga, tagades peamiste elektriliste parameetrite (pinge ja sageduse) stabiilsuse.See hoiab neid etteantud piirides ja suudavad taluda ajutisi ülekoormusolukordi.Sellises olukorras on muundur ühendatud aku salvestussüsteemiga, et tagada järjepidev energiavarustus.

Võrguühendusega inverterid on seevastu võimelised sünkroniseeruma elektrivõrguga, millega nad on ühendatud, kuna sel juhul on pinge ja sagedus“kehtestatud”põhivõrgu poolt.Need inverterid peavad saama põhivõrgu rikke korral lahti ühendada, et vältida põhivõrgu võimalikku tagurpidivarustust, mis võib kujutada endast tõsist ohtu.

Joonis 1 – eraldiseisva süsteemi ja võrguga ühendatud süsteemi näide.Pilt on Bibluse loal.

2. Mis on siini kondensaatori roll

Inverteri eesmärk on muundada alalisvoolu lainekuju pinge vahelduvvoolu signaaliks, et sisestada koormusse (nt elektrivõrku) võimsus etteantud sagedusel ja väikese faasinurgaga (φ ≈0).Ühefaasilise unipolaarse impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) lihtsustatud skeem on näidatud joonisel2 (sama üldskeemi saab laiendada kolmefaasilisele süsteemile).Selles skeemis on PV-süsteem, mis toimib alalispingeallikana teatud allika induktiivsusega, vormitud vahelduvvoolu signaaliks nelja IGBT-lüliti kaudu paralleelselt vabakäigudioodidega.Neid lüliteid juhitakse väravas PWM-signaali kaudu, mis on tavaliselt IC väljund, mis võrdleb kandelint (tavaliselt soovitud väljundsagedusega siinuslainet) ja oluliselt kõrgema sagedusega võrdluslainet (tavaliselt kolmnurklainet). sagedusel 5-20 kHz).IGBT-de väljund kujundatakse erinevate LC-filtrite topoloogiate abil kasutamiseks või võrgu sisestamiseks sobivaks vahelduvvoolusignaaliks.

Hankige hinnapakkumine

Joonis 2: impulsslaiuse modulatsiooni (PWM) ühefaasilineinverteri seadistamine.IGBT-lülitid koos LC-väljundfiltriga muudavad alalisvoolu sisendsignaali kasutatavaks vahelduvvoolusignaaliks.See kutsub esile akahjulik pinge pulsatsioon üle PV klemmide.BussKondensaatori suurus on selle pulsatsiooni vähendamiseks.

IGBT-de töö toob kaasa pulsatsioonipinge PV-massiivi klemmile.See pulsatsioon kahjustab PV-süsteemi tööd, kuna klemmidele rakendatud nimipinget tuleks hoida IV kõvera maksimaalsel võimsuspunktil (MPP), et saada maksimaalset võimsust.Pinge pulsatsioon PV klemmidel võngub süsteemist eraldatud võimsust, mille tulemuseks on

madalam keskmine väljundvõimsus (joonis 3).Pinge pulsatsiooni tasandamiseks on siinile lisatud kondensaator.

Joonis 3: PWM-inverteri skeemi poolt PV-klemmidele tekitatud pinge pulsatsioon nihutab rakendatud pinge PV-massiivi maksimaalsest võimsuspunktist (MPP).See põhjustab massiivi väljundvõimsuse pulsatsiooni, nii et keskmine väljundvõimsus on väiksem kui nominaalne MPP

Pinge pulsatsiooni amplituud (tipust tipuni) määratakse lülitussageduse, PV pinge, siini mahtuvuse ja filtri induktiivsusega vastavalt:

kus:

VPV on päikesepaneeli alalispinge,

Cbus on siini kondensaatori mahtuvus,

L on filtri induktiivpoolide induktiivsus,

fPWM on lülitussagedus.

Võrrand (1) kehtib ideaalse kondensaatori kohta, mis ei lase laengul laadimise ajal kondensaatorist läbi voolata ja seejärel tühjendab takistuseta elektriväljas asuva energia.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 šunditakistust (Rsh), minnes dielektrilisest mahtuvusest (C) mööda.Kui vool läbi kondensaatori voolab, ei ole kontaktid, fooliumid ja dielektrik ideaalselt juhtivad ning mahtuvusega jadamisi on samaväärne jadatakistus (ESR).Lõpuks salvestab kondensaator magnetvälja teatud energiat, seega on mahtuvuse ja ESR-iga jadas samaväärne jadainduktiivsus (ESL).

Joonis 4: Üldkondensaatori ekvivalentahel.Kondensaator onkoosneb paljudest mitteideaalsetest elementidest, sealhulgas dielektriline mahtuvus (C), mittelõpmatu šunditakistus läbi dielektriku, mis möödub kondensaatorist, jadatakistus (ESR) ja jadainduktiivsus (ESL).

Isegi näiliselt lihtsas komponendis nagu kondensaator on mitu elementi, mis võivad rikki minna või laguneda.Kõik need elemendid võivad mõjutada inverteri käitumist nii vahelduv- kui alalisvoolu poolel.Selleks, et teha kindlaks mitteideaalsete kondensaatorikomponentide halvenemise mõju PV-klemmide pingepulsatsioonile, simuleeriti SPICE abil PWM-i unipolaarset H-silla inverterit (joonis 2).Filtri kondensaatorid ja induktiivpoolid hoitakse vastavalt 250 µF ja 20 mH juures.IGBT-de SPICE-mudelid on tuletatud Petrie jt tööst. IGBT-lüliteid juhtiv PWM-signaal määratakse vastavalt kõrge ja madala külje IGBT-lülitite komparaatori ja inverteeriva komparaatori ahelaga.PWM-juhtseadmete sisendiks on 9,5 V, 60 Hz siinuskandelaine ja 10 V, 10 kHz kolmnurklaine.