Inverteri spadaju u veliku skupinu statičkih pretvarača u koju spadaju mnogi današnji's uređajima koji mogu“Pretvoriti”električne parametre na ulazu, kao što su napon i frekvencija, kako bi se proizveo izlaz koji je kompatibilan sa zahtjevima opterećenja.

Općenito govoreći, pretvarači su uređaji koji mogu pretvarati istosmjernu struju u izmjeničnu i prilično su česti u aplikacijama industrijske automatizacije i električnim pogonima.Arhitektura i dizajn različitih tipova pretvarača mijenja se prema svakoj specifičnoj primjeni, čak i ako je srž njihove glavne namjene ista (pretvorba istosmjerne struje u izmjeničnu).

1. Samostalni pretvarači i pretvarači spojeni na mrežu

Pretvarači koji se koriste u fotonaponskim aplikacijama povijesno se dijele u dvije glavne kategorije:

:Samostalni pretvarači

:Inverteri spojeni na mrežu

Samostalni pretvarači namijenjeni su primjenama gdje PV postrojenje nije spojeno na glavnu distribucijsku mrežu energije.Pretvarač može opskrbljivati električnom energijom priključena trošila, osiguravajući stabilnost glavnih električnih parametara (napona i frekvencije).To ih drži unutar unaprijed definiranih granica, sposobnih izdržati situacije privremenog preopterećenja.U ovoj situaciji, pretvarač je spojen sa sustavom za skladištenje baterija kako bi se osigurala dosljedna opskrba energijom.

Mrežni pretvarači, s druge strane, mogu se sinkronizirati s električnom mrežom na koju su spojeni jer su u ovom slučaju napon i frekvencija“nametnuto”glavnom rešetkom.Ovi pretvarači moraju imati mogućnost isključivanja u slučaju kvara glavne mreže kako bi se izbjeglo eventualno povratno napajanje glavne mreže, što bi moglo predstavljati ozbiljnu opasnost.

Slika 1 - Primjer samostalnog sustava i sustava povezanog na mrežu.Slika ljubaznošću Biblusa.

2.Koja je uloga sabirničkog kondenzatora

Svrha pretvarača je transformirati istosmjerni valni napon u izmjenični signal kako bi se ubrizgala snaga u opterećenje (npr. električna mreža) na danoj frekvenciji i s malim faznim kutom (φ ≈0).Pojednostavljeni krug za jednofaznu unipolarnu modulaciju širine impulsa (PWM) prikazan je na slici2 (ista opća shema može se proširiti na trofazni sustav).U ovoj shemi, fotonaponski sustav, koji djeluje kao izvor istosmjernog napona s određenom induktivnošću izvora, oblikovan je u izmjenični signal putem četiri IGBT sklopke paralelno s diodama slobodnog hoda.Ovi prekidači se kontroliraju na vratima putem PWM signala, koji je obično izlaz IC-a koji uspoređuje val nosilac (obično sinusni val željene izlazne frekvencije) i referentni val na znatno višoj frekvenciji (obično trokutasti val na 5-20 kHz).Izlaz IGBT-a oblikovan je u izmjenični signal prikladan za upotrebu ili ubrizgavanje u mrežu primjenom različitih topologija LC filtara.

Zatražite ponudu

Slika 2: Pulsna širinska modulacija (PWM) jednofaznapostava pretvarača.IGBT sklopke, zajedno s LC izlaznim filtrom, oblikuju DC ulazni signal u upotrebljiv AC signal.Ovo izaziva aštetno valovanje napona preko PV stezaljki.Autobuskondenzator je dimenzioniran kako bi se smanjilo ovo valovitost.

Rad IGBT-a dovodi valovitost napona na terminal PV niza.Ova valovitost je štetna za rad fotonaponskog sustava, budući da se nazivni napon primijenjen na stezaljke treba držati na točki maksimalne snage (MPP) IV krivulje kako bi se izvukla najveća snaga.Valovitost napona na PV stezaljkama će oscilirati snagu izvučenu iz sustava, što će rezultirati

manja prosječna izlazna snaga (Slika 3).Na sabirnicu se dodaje kondenzator kako bi se izgladilo valovitost napona.

Slika 3: Valovitost napona uvedena na PV priključke shemom PWM pretvarača pomiče primijenjeni napon s točke maksimalne snage (MPP) PV niza.Ovo uvodi valovitost u izlaznoj snazi niza tako da je prosječna izlazna snaga niža od nominalne MPP

Amplituda (od vrha do vrha) valovitosti napona određena je frekvencijom prebacivanja, PV naponom, kapacitetom sabirnice i induktivitetom filtera prema:

gdje:

VPV je istosmjerni napon solarne ploče,

Cbus je kapacitet kondenzatora sabirnice,

L je induktivitet induktora filtera,

fPWM je frekvencija preklapanja.

Jednadžba (1) primjenjuje se na idealni kondenzator koji sprječava protok naboja kroz kondenzator tijekom punjenja i zatim prazni energiju koja se nalazi u električnom polju bez otpora.U stvarnosti niti jedan kondenzator nije idealan (slika 4) već se sastoji od više elemenata.Uz idealni kapacitet, dielektrik nije savršeno otporan i mala struja curenja teče od anode do katode duž konačnog otpora shunta (Rsh), zaobilazeći dielektrični kapacitet (C).Kada struja teče kroz kondenzator, igle, folije i dielektrik nisu savršeno vodljivi i postoji ekvivalentni serijski otpor (ESR) u seriji s kapacitetom.Konačno, kondenzator pohranjuje nešto energije u magnetskom polju, tako da postoji ekvivalentni serijski induktivitet (ESL) u nizu s kapacitetom i ESR.

Slika 4: Ekvivalentni krug generičkog kondenzatora.Kondenzator jesastoji se od mnogo neidealnih elemenata, uključujući dielektrični kapacitet (C), ne-beskonačni otpor šunta kroz dielektrik koji zaobilazi kondenzator, serijski otpor (ESR) i serijski induktivitet (ESL).

Čak iu komponenti koja je naizgled jednostavna kao što je kondenzator, postoji više elemenata koji mogu pokvariti ili se pokvariti.Svaki od ovih elemenata može utjecati na ponašanje pretvarača, kako na izmjeničnoj tako i na istosmjernoj strani.Kako bi se odredio učinak degradacije neidealnih komponenata kondenzatora na valovitost napona uvedenu preko PV terminala, PWM unipolarni pretvarač H-mosta (Slika 2) simuliran je pomoću SPICE-a.Filtarski kondenzatori i induktori održavaju se na 250µF odnosno 20mH.SPICE modeli za IGBT izvedeni su iz rada Petriea i drugih. PWM signal, koji kontrolira IGBT sklopke, određen je komparatorom i invertirajućim komparatorskim krugom za IGBT sklopke visoke i niske strane.Ulaz za PWM kontrole je sinusni nosivi val od 9,5 V, 60 Hz i trokutasti val od 10 V, 10 kHz.