Инвертори припадају великој групи статичких претварача, који укључују многе данашње'с уређаја у стању да“конвертовати”електрични параметри на улазу, као што су напон и фреквенција, како би се произвео излаз који је компатибилан са захтевима оптерећења.

Уопштено говорећи, инвертори су уређаји који могу да претварају једносмерну струју у наизменичну струју и прилично су уобичајени у апликацијама индустријске аутоматизације и електричним погонима.Архитектура и дизајн различитих типова претварача се мењају у складу са сваком специфичном применом, чак и ако је језгро њихове главне намене иста (претворба ДЦ у АЦ).

1. Самостални и претварачи повезани на мрежу

Инвертори који се користе у фотонапонским апликацијама су историјски подељени у две главне категорије:

:Самостални претварачи

:Инвертори повезани на мрежу

Самостални претварачи су за апликације где фотонапонска електрана није повезана на главну дистрибутивну мрежу.Инвертер је у стању да снабдева електричном енергијом прикључена оптерећења, обезбеђујући стабилност главних електричних параметара (напона и фреквенције).Ово их држи у унапред дефинисаним границама, у стању да издрже привремене ситуације преоптерећења.У овој ситуацији, претварач је повезан са системом за складиштење батерија како би се обезбедило конзистентно снабдевање енергијом.

Инвертори повезани на мрежу, с друге стране, могу да се синхронизују са електричном мрежом на коју су повезани јер су у овом случају напон и фреквенција“наметнута”уз главну мрежу.Ови инвертори морају бити у могућности да се искључе ако главна мрежа поквари како би се избјегло евентуално обрнуто напајање главне мреже, што би могло представљати озбиљну опасност.

Слика 1 – Пример самосталног система и система повезаног на мрежу.Слика љубазношћу Библуса.

2. Која је улога кондензатора сабирнице

Сврха претварача је да трансформише једносмерни таласни напон у наизменични сигнал како би убризгао снагу у оптерећење (нпр. електричну мрежу) на датој фреквенцији и са малим фазним углом (φ ≈0).Поједностављено коло за једнофазну униполарну модулацију ширине импулса (ПВМ) је приказано на слици2 (иста општа шема може се проширити на трофазни систем).У овој шеми, фотонапонски систем, који делује као извор једносмерног напона са одређеном индуктивношћу извора, обликован је у АЦ сигнал преко четири ИГБТ прекидача паралелно са слободним диодама.Ови прекидачи се контролишу на капији преко ПВМ сигнала, који је типично излаз ИЦ-а који упоређује носећи талас (обично синусни талас жељене излазне фреквенције) и референтни талас на знатно вишој фреквенцији (обично троугласти талас на 5-20 кХз).Излаз ИГБТ-а је обликован у АЦ сигнал погодан за употребу или убризгавање у мрежу кроз примену различитих топологија ЛЦ филтера.

Гет Куоте

Слика 2: Једнофазна импулсна ширинска модулација (ПВМ).подешавање инвертера.ИГБТ прекидачи, заједно са ЛЦ излазним филтером, обликују улазни ДЦ сигнал у употребљив АЦ сигнал.Ово изазива аштетно таласање напона на ПВ терминалима.Аутобускондензатор је димензионисан да би се смањило ово таласање.

Рад ИГБТ-ова доводи до таласања напона на терминалу ПВ низа.Ово таласање је штетно за рад фотонапонског система, пошто номинални напон примењен на терминале треба да се држи на тачки максималне снаге (МПП) ИВ криве како би се извукла највећа снага.Мрешкање напона на ПВ терминалима осцилираће снагу извучену из система, што ће резултирати

нижа просечна излазна снага (слика 3).Кондензатор се додаје на магистралу како би се изгладило таласање напона.

Слика 3: Мрешкање напона уведено на ПВ терминале помоћу шеме ПВМ инвертера помера примењени напон са тачке максималне снаге (МПП) ПВ низа.Ово доводи до таласања у излазној снази низа тако да је просечна излазна снага нижа од номиналне МПП

Амплитуда (од врха до врха) таласања напона одређена је фреквенцијом пребацивања, ПВ напоном, капацитивношћу магистрале и индуктивношћу филтера према:

где:

ВПВ је једносмерни напон соларног панела,

Цбус је капацитет кондензатора магистрале,

Л је индуктивност индуктора филтера,

фПВМ је фреквенција пребацивања.

Једначина (1) се односи на идеални кондензатор који спречава да наелектрисање тече кроз кондензатор током пуњења, а затим испушта енергију која се налази у електричном пољу без отпора.У стварности, ниједан кондензатор није идеалан (слика 4) већ је састављен од више елемената.Поред идеалне капацитивности, диелектрик није савршено отпоран и мала струја цурења тече од аноде до катоде дуж коначног отпора шанта (Рсх), заобилазећи диелектрични капацитет (Ц).Када струја тече кроз кондензатор, игле, фолије и диелектрик нису савршено проводни и постоји еквивалентни серијски отпор (ЕСР) у серији са капацитивношћу.Коначно, кондензатор складишти нешто енергије у магнетном пољу, тако да постоји еквивалентна серијска индуктивност (ЕСЛ) у серији са капацитивношћу и ЕСР.

Слика 4: Еквивалентно коло генеричког кондензатора.Кондензатор јесастављена од многих неидеалних елемената, укључујући диелектрични капацитет (Ц), небесконачни отпор шанта кроз диелектрик који заобилази кондензатор, серијски отпор (ЕСР) и серијски индуктивитет (ЕСЛ).

Чак и у компоненти која је наизглед једноставна као кондензатор, постоји више елемената који могу покварити или деградирати.Сваки од ових елемената може утицати на понашање претварача, како на АЦ тако и на ДЦ страни.Да би се одредио ефекат деградације неидеалних компоненти кондензатора на таласање напона уведено преко ПВ терминала, ПВМ униполарни Х-мост инвертер (слика 2) је симулиран помоћу СПИЦЕ.Филтерски кондензатори и индуктори се држе на 250 µФ и 20 мХ, респективно.СПИЦЕ модели за ИГБТ су изведени из рада Петрие ет ал. ПВМ сигнал, који контролише ИГБТ прекидаче, одређен је компараторским и инвертујућим компараторским колом за ИГБТ прекидаче високе и ниске стране, респективно.Улаз за ПВМ контроле је синусни носећи талас од 9,5 В, 60 Хз и троугласти талас од 10 В, 10 кХз.