Инвертерите припаѓаат на голема група статички конвертори, меѓу кои се и многу од денешните„уреди способни да„конвертира„електрични параметри на влезот, како што се напонот и фреквенцијата, со цел да се произведе излез кој е компатибилен со барањата на оптоварувањето.

Општо земено, инвертерите се уреди способни за претворање на еднонасочна струја во наизменична струја и се доста чести во апликациите за индустриска автоматизација и електричните погони. Архитектурата и дизајнот на различните типови инвертори се менуваат според секоја специфична примена, дури и ако суштината на нивната главна намена е иста (конверзија од еднонасочна во наизменична струја).

1. Самостојни и поврзани на мрежа инвертори

Инвертерите што се користат во фотоволтаичните апликации историски се поделени во две главни категории:

:Самостојни инвертори

:Инвертори поврзани на мрежа

Самостојните инвертори се наменети за апликации каде што фотоволтаичната централа не е поврзана со главната мрежа за дистрибуција на енергија. Инверторот е способен да снабдува електрична енергија до поврзаните оптоварувања, обезбедувајќи стабилност на главните електрични параметри (напон и фреквенција). Ова ги одржува во предефинирани граници, способни да издржат ситуации на привремено преоптоварување. Во оваа ситуација, инверторот е поврзан со систем за складирање на батерии за да се обезбеди конзистентно снабдување со енергија.

Од друга страна, инверторите поврзани на мрежата се способни да се синхронизираат со електричната мрежа на која се поврзани бидејќи, во овој случај, напонот и фреквенцијата се„наметнат„од главната мрежа. Овие инвертори мора да можат да се исклучат ако главната мрежа откаже за да се избегне какво било можно обратно напојување на главната мрежа, што може да претставува сериозна опасност.

Слика 1 - Пример за самостоен систем и систем поврзан на мрежа. Сликата е објавена со љубезна дозвола од Biblus.

2. Која е улогата на магистралниот кондензатор

Целта на инверторот е да трансформира еднонасочен напон на брановидна форма во наизменичен сигнал со цел да инјектира енергија во оптоварување (на пр. електричната мрежа) на дадена фреквенција и со мал фазен агол (φ ≈0). Поедноставено коло за еднофазна униполарна импулсно-ширинска модулација (PWM) е прикажано на слика2 (истата општа шема може да се прошири на трифазен систем). Во оваа шема, фотоволтаичен систем, кој делува како извор на еднонасочен напон со одредена индуктивност на изворот, се обликува во AC сигнал преку четири IGBT прекинувачи паралелно со слободно движечки диоди. Овие прекинувачи се контролираат на портата преку PWM сигнал, кој е типично излез на интегрирано коло кое споредува носечки бран (обично синусоидален бран со посакуваната излезна фреквенција) и референтен бран со значително поголема фреквенција (обично триаголен бран на 5-20kHz). Излезот на IGBT-ата се обликува во AC сигнал погоден за употреба или вбризгување во мрежа преку примена на различни топологии на LC филтри.

Добиј понуда

Слика 2: Монофазна пулсна ширинска модулација (PWM)поставување на инвертер. IGBT прекинувачите, заедно со LC излезниот филтер, го обликуваат DC влезниот сигнал во употреблив AC сигнал. Ова предизвикуваштетно бранување на напонот низ PV терминалите. МагистралатаКондензаторот е димензиониран така што ќе го намали ова бранување.

Работата на IGBT-ите внесува брановиден напон на терминалот од фотоволтаичниот систем. Овој бран е штетен за работата на фотоволтаичниот систем, бидејќи номиналниот напон применет на терминалите треба да се одржува на точката на максимална моќност (MPP) од IV кривата за да се извлече најголемата моќност. Брановиден напон на фотоволтаичните терминали ќе ја осцилира моќноста извлечена од системот, што резултира со

помала просечна излезна моќност (Слика 3). Кондензатор се додава на магистралата за да се измазни бранувањето на напонот.

Слика 3: Бран на напонот внесен на фотоволтаичните терминали преку шемата на PWM инверторот го поместува применетиот напон од максималната точка на моќност (MPP) на фотоволтаичниот систем. Ова воведува бран во излезната моќност на системскиот систем, така што просечната излезна моќност е помала од номиналната MPP.

Амплитудата (од врв до врв) на бранувањето на напонот се одредува со фреквенцијата на вклучување, PV напонот, капацитетот на шината и индуктивноста на филтерот според:

каде:

VPV е еднонасочен напон на соларниот панел,

Cbus е капацитетот на магистралниот кондензатор,

L е индуктивноста на филтерските индуктори,

fPWM е фреквенцијата на префрлување.

Равенката (1) се однесува на идеален кондензатор кој спречува полнежот да тече низ кондензаторот за време на полнењето, а потоа ја празне енергијата што се наоѓа во електричното поле без отпор. Всушност, ниеден кондензатор не е идеален (Слика 4), туку е составен од повеќе елементи. Покрај идеалниот капацитет, диелектрикот не е совршено отпорен и мала струја на истекување тече од анодата до катодата по конечен шунт отпор (Rsh), заобиколувајќи го диелектричниот капацитет (C). Кога струјата тече низ кондензаторот, пиновите, фолиите и диелектрикот не се совршено спроводливи и постои еквивалентен сериски отпор (ESR) во серија со капацитетот. Конечно, кондензаторот складира одредена енергија во магнетното поле, така што постои еквивалентна сериска индуктивност (ESL) во серија со капацитетот и ESR.

Слика 4: Еквивалентно коло на генерички кондензатор. Кондензаторот есоставен од многу неидеални елементи, вклучувајќи диелектричен капацитет (C), небесконечен шунт отпор низ диелектрикот што го заобиколува кондензаторот, сериски отпор (ESR) и сериска индуктивност (ESL).

Дури и во компонента што навидум е едноставна како кондензатор, постојат повеќе елементи што можат да откажат или да се деградираат. Секој од овие елементи може да влијае на однесувањето на инверторот, и на AC и на DC страната. За да се утврди ефектот што го има деградацијата на неидеалните компоненти на кондензаторот врз бранувањето на напонот воведено низ PV терминалите, PWM униполарен H-мост инвертер (Слика 2) беше симулиран со помош на SPICE. Филтерските кондензатори и индуктори се одржуваат на 250µF и 20mH, соодветно. SPICE моделите за IGBT се добиени од работата на Петри и сор. PWM сигналот, кој ги контролира IGBT прекинувачите, се одредува со компараторско и инвертирачко коло за компараторот за IGBT прекинувачите на високата и ниската страна, соодветно. Влезот за PWM контролите е синусоиден носач од 9,5V, 60Hz и триаголен бран од 10V, 10kHz.