Инвертори припадају великој групи статичких конвертора, у коју спадају многи данашњи'уређаји који могу„конвертовати„електричне параметре на улазу, као што су напон и фреквенција, како би се произвео излаз који је компатибилан са захтевима оптерећења.

Генерално говорећи, инвертори су уређаји способни да претварају једносмерну струју у наизменичну и прилично су чести у индустријској аутоматизацији и електричним погонима. Архитектура и дизајн различитих типова инвертора мењају се у зависности од сваке специфичне примене, чак и ако је суштина њихове главне намене иста (конверзија једносмерне у наизменичну струју).

1. Самостални и инвертори повезани на мрежу

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

:Самостални инвертори

:Инвертори повезани на мрежу

Самостални инвертори су намењени за примене где фотонапонска електрана није повезана на главну мрежу за дистрибуцију енергије. Инвертор је у стању да испоручује електричну енергију повезаним оптерећењима, обезбеђујући стабилност главних електричних параметара (напона и фреквенције). Ово их одржава унутар унапред дефинисаних граница, способних да издрже привремене ситуације преоптерећења. У овој ситуацији, инвертор је повезан са системом за складиштење батерија како би се обезбедило константно снабдевање енергијом.

С друге стране, инвертори повезани на мрежу могу се синхронизовати са електричном мрежом на коју су повезани, јер су у овом случају напон и фреквенција„наметнуто„од стране главне мреже. Ови инвертори морају бити у стању да се искључе ако главна мрежа откаже како би се избегло свако могуће повратно напајање главне мреже, што би могло представљати озбиљну опасност.

Слика 1 - Пример самосталног система и система повезаног на мрежу. Слика љубазношћу Biblus-а.

2. Која је улога кондензатора магистрале

Сврха инвертора 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 импулсно-ширинску модулацију (PWM) је приказано на слици2 (иста општа шема се може проширити на трофазни систем). У овој шеми, фотонапонски систем, који делује као извор једносмерног напона са извесном индуктивношћу извора, обликује се у наизменични сигнал преко четири IGBT прекидача паралелно постављена са слободно кретећим диодама. Ови прекидачи се контролишу на капији преко PWM сигнала, који је обично излаз интегрисаног кола које упоређује носећи талас (обично синусни талас жељене излазне фреквенције) и референтни талас на знатно вишој фреквенцији (обично троугласти талас на 5-20kHz). Излаз IGBT-а се обликује у наизменични сигнал погодан за употребу или убризгавање у мрежу применом различитих топологија LC филтера.

Добијте понуду

Слика 2: Једнофазна импулсна ширинска модулација (PWM)подешавање инвертора. IGBT прекидачи, заједно са LC излазним филтером, обликују једносмерни улазни сигнал у употребљив наизменични сигнал. Ово индукујештетно таласање напона на фотонапонским терминалима. Сабирницакондензатор је димензионисан тако да смањи ово таласање.

Рад IGBT транзистора уводи таласање напона на терминале PV панела. Ово таласање је штетно за рад PV система, јер номинални напон примењен на терминале треба да се одржава на тачки максималне снаге (MPP) IV криве како би се извукла највећа снага. Таласање напона на PV терминалима ће осциловати снагу извучену из система, што ће резултирати...

нижа просечна излазна снага (слика 3). Кондензатор је додат на магистралу како би се ублажило таласање напона.

Слика 3: Таласање напона које PWM инверторска шема уводи на PV терминале помера примењени напон са тачке максималне снаге (MPP) PV панела. Ово уводи таласање у излазној снази панела тако да је просечна излазна снага нижа од номиналне MPP.

Амплитуда (од врха до врха) таласа напона одређена је фреквенцијом пребацивања, напоном фотонапонског система, капацитетом сабирнице и индуктивношћу филтера према:

где:

VPV је једносмерни напон соларног панела,

Cbus је капацитет кондензатора магистрале,

L је индуктивност филтерских индукторa,

fPWM је фреквенција пребацивања.

Једначина (1) се примењује на идеалан кондензатор који спречава проток наелектрисања кроз кондензатор током пуњења, а затим празни енергију која се налази у електричном пољу без отпора. У стварности, ниједан кондензатор није идеалан (слика 4), већ је састављен од више елемената. Поред идеалног капацитета, диелектрик није савршено отпоран и мала струја цурења тече од аноде до катоде дуж коначног паралелног отпора (Rsh), заобилазећи диелектрични капацитет (C). Када струја тече кроз кондензатор, пинови, фолије и диелектрик нису савршено проводљиви и постоји еквивалентни серијски отпор (ESR) у серији са капацитетом. Коначно, кондензатор складишти извесну енергију у магнетном пољу, тако да постоји еквивалентна серијски индуктивитет (ESL) у серији са капацитетом и ESR.

Слика 4: Еквивалентно коло генеричког кондензатора. Кондензатор јесастављен од многих неидеалних елемената, укључујући диелектрични капацитет (C), небесконачни паралелни отпор кроз диелектрик који заобилази кондензатор, серијски отпор (ESR) и серијски индуктивитет (ESL).

Чак и у компоненти која се чини једноставном као кондензатор, постоји више елемената који могу да откажу или да се деградирају. Сваки од ових елемената може утицати на понашање инвертора, како на АЦ тако и на ДЦ страни. Да би се утврдио ефекат деградације неидеалних кондензаторских компоненти на таласање напона које се уводи на ПВ терминалима, симулиран је ПВМ униполарни Х-мост инвертор (Слика 2) коришћењем SPICE-а. Филтерски кондензатори и индуктори се држе на 250µF и 20mH, респективно. SPICE модели за IGBT транзистори су изведени из рада Петрија и др. ПВМ сигнал, који контролише IGBT прекидаче, одређен је компаратором и инвертујућем компараторском колу за IGBT прекидаче високе и ниске стране, респективно. Улаз за ПВМ контроле су синусни носећи талас од 9,5 V, 60 Hz и троугаони талас од 10 V, 10 kHz.