Invertori pripadaju velikoj grupi statičkih pretvarača, koji uključuju mnoge današnje's uređajima koji mogu“pretvoriti”električni parametri na ulazu, kao što su napon i frekvencija, kako bi se proizveo izlaz koji je kompatibilan sa zahtjevima opterećenja.

Općenito govoreći, invertori su uređaji koji mogu pretvoriti jednosmjernu struju u naizmjeničnu struju i prilično su uobičajeni u aplikacijama industrijske automatizacije i električnih pogona.Arhitektura i dizajn različitih tipova invertera mijenja se prema svakoj specifičnoj primjeni, čak i ako je jezgro njihove glavne namjene ista (DC u AC konverzija).

1. Samostalni i invertori povezani na mrežu

Invertori koji se koriste u fotonaponskim aplikacijama povijesno su podijeljeni u dvije glavne kategorije:

:Samostalni pretvarači

:Mrežni pretvarači

Samostalni pretvarači su za aplikacije u kojima fotonaponska elektrana nije povezana na glavnu mrežu distribucije energije.Inverter je u stanju da opskrbi električnom energijom priključena opterećenja, osiguravajući stabilnost glavnih električnih parametara (napona i frekvencije).To ih drži unutar unaprijed definiranih granica, u stanju izdržati privremene situacije preopterećenja.U ovoj situaciji, pretvarač je spojen sa sustavom za pohranu baterija kako bi se osiguralo dosljedno napajanje energijom.

Mrežni pretvarači, s druge strane, mogu se sinkronizirati s električnom mrežom na koju su povezani jer su u ovom slučaju napon i frekvencija“nametnuto”uz glavnu mrežu.Ovi pretvarači moraju biti u mogućnosti isključiti se u slučaju kvara na glavnoj mreži kako bi se izbjeglo moguće obrnuto napajanje glavne mreže, što bi moglo predstavljati ozbiljnu opasnost.

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

2. Koja je uloga kondenzatora sabirnice

Svrha pretvarača je da transformiše jednosmerni talasni napon u AC signal kako bi se energija ubrizgala u opterećenje (npr. električnu mrežu) na datoj frekvenciji i sa malim faznim uglom (φ ≈0).Pojednostavljeno kolo za jednofaznu unipolarnu modulaciju širine impulsa (PWM) prikazano je na slici2 (ista opšta šema može se proširiti na trofazni sistem).U ovoj šemi, fotonaponski sistem, koji djeluje kao izvor istosmjernog napona sa određenom induktivnošću izvora, oblikovan je u AC signal kroz četiri IGBT prekidača paralelno sa diodama slobodnog hoda.Ovi prekidači se kontroliraju na kapiji putem PWM signala, koji je tipično izlaz IC-a koji upoređuje noseći val (obično sinusni val željene izlazne frekvencije) i referentni val na znatno višoj frekvenciji (obično trokutni val na 5-20 kHz).Izlaz IGBT-a je oblikovan u AC signal pogodan za upotrebu ili ubrizgavanje u mrežu kroz primjenu različitih topologija LC filtera.

Get Quote

Slika 2: Jednofazna impulsna širinska modulacija (PWM).podešavanje invertera.IGBT prekidači, zajedno sa LC izlaznim filterom, oblikuju ulazni DC signal u upotrebljiv AC signal.Ovo izaziva aštetno talasanje napona na PV terminalima.Autobuskondenzator je dimenzioniran kako bi se smanjilo ovo talasanje.

Rad IGBT-ova dovodi do talasanja napona na terminalu PV niza.Ovo talasanje je štetno za rad fotonaponskog sistema, budući da nominalni napon primenjen na terminale treba da se drži na tački maksimalne snage (MPP) IV krive kako bi se izvukla najveća snaga.Mreškanje napona na PV terminalima osciliraće snagu izvučenu iz sistema, što će rezultirati

niža prosječna izlazna snaga (slika 3).Kondenzator se dodaje na sabirnicu kako bi se izgladilo talasanje napona.

Slika 3: Mreškanje napona uvedeno na PV terminale pomoću PWM invertorske šeme pomiče primijenjeni napon sa tačke maksimalne snage (MPP) PV niza.Ovo dovodi do mreškanja u izlaznoj snazi niza tako da je prosječna izlazna snaga niža od nominalne MPP

Amplituda (od vrha do vrha) talasanja napona određena je frekvencijom prebacivanja, PV naponom, kapacitetom magistrale i induktivnošću filtera prema:

gdje:

VPV je DC napon solarnog panela,

Cbus je kapacitet kondenzatora magistrale,

L je induktivnost induktora filtera,

fPWM je frekvencija prebacivanja.

Jednačina (1) se odnosi na idealni kondenzator koji sprečava da naelektrisanje teče kroz kondenzator tokom punjenja, a zatim prazni energiju koja se nalazi u električnom polju bez otpora.U stvarnosti, nijedan kondenzator nije idealan (slika 4) već je sastavljen od više elemenata.Pored idealne kapacitivnosti, dielektrik nije savršeno otporan i mala struja curenja teče od anode do katode duž konačnog otpora šanta (Rsh), zaobilazeći dielektrični kapacitet (C).Kada struja teče kroz kondenzator, igle, folije i dielektrik nisu savršeno provodni i postoji ekvivalentni serijski otpor (ESR) u seriji sa kapacitivnošću.Konačno, kondenzator pohranjuje nešto energije u magnetnom polju, tako da postoji ekvivalentna serijska induktivnost (ESL) u seriji sa kapacitivnošću i ESR.

Slika 4: Ekvivalentno kolo generičkog kondenzatora.Kondenzator jesastoji se od mnogih neidealnih elemenata, uključujući dielektrični kapacitet (C), nebeskonačan otpor šanta kroz dielektrik koji zaobilazi kondenzator, serijski otpor (ESR) i serijski induktivitet (ESL).

Čak i u komponenti koja je naizgled jednostavna kao kondenzator, postoji više elemenata koji mogu pokvariti ili degradirati.Svaki od ovih elemenata može utjecati na ponašanje pretvarača, kako na AC tako i na DC strani.Kako bi se odredio učinak degradacije neidealnih kondenzatorskih komponenti na talasanje napona uvedeno preko PV terminala, PWM unipolarni H-most inverter (slika 2) je simuliran pomoću SPICE.Filterski kondenzatori i induktori se drže na 250µF i 20mH, respektivno.SPICE modeli za IGBT su izvedeni iz rada Petrie et al. PWM signal, koji kontroliše IGBT prekidače, određen je komparatorskim i invertujućim komparatorskim krugom za high i low-side IGBT prekidače, respektivno.Ulaz za PWM kontrole su 9.5V, 60Hz sinusni noseći talas i 10V, 10kHz trouglasti talas.