Ang mga inverter ay kabilang sa isang malaking grupo ng mga static converter, na kinabibilangan ng marami sa mga kasalukuyan'mga aparatong kayang"mag-convert""mga parametrong elektrikal sa input, tulad ng boltahe at frequency, upang makagawa ng output na tugma sa mga kinakailangan ng load.

Sa pangkalahatan, ang mga inverter ay mga aparatong may kakayahang mag-convert ng direktang kuryente sa alternating kuryente at karaniwan sa mga aplikasyon ng industrial automation at electric drive. Ang arkitektura at disenyo ng iba't ibang uri ng inverter ay nagbabago ayon sa bawat partikular na aplikasyon, kahit na ang pangunahing layunin ng kanilang mga inverter ay pareho (DC to AC conversion).

1. Mga Inverter na Naka-standalone at Nakakonekta sa Grid

Ang mga inverter na ginagamit sa mga aplikasyon ng photovoltaic ay nahahati sa dalawang pangunahing kategorya ayon sa kasaysayan:

:Mga standalone na inverter

:Mga inverter na konektado sa grid

Ang mga standalone inverter ay para sa mga aplikasyon kung saan ang planta ng PV ay hindi konektado sa pangunahing network ng distribusyon ng enerhiya. Ang inverter ay kayang magsuplay ng enerhiyang elektrikal sa mga konektadong load, na tinitiyak ang katatagan ng mga pangunahing parameter ng kuryente (boltahe at dalas). Pinapanatili nito ang mga ito sa loob ng mga paunang natukoy na limitasyon, na kayang tiisin ang mga pansamantalang sitwasyon ng overloading. Sa sitwasyong ito, ang inverter ay nakakabit sa isang sistema ng imbakan ng baterya upang matiyak ang isang pare-parehong supply ng enerhiya.

Sa kabilang banda, ang mga grid-connected inverter ay kayang mag-synchronize sa electrical grid kung saan sila nakakonekta dahil, sa kasong ito, ang boltahe at frequency ay"ipinataw""ng pangunahing grid. Dapat ma-disconnect ng mga inverter na ito kung sakaling masira ang pangunahing grid upang maiwasan ang anumang posibleng reverse supply ng pangunahing grid, na maaaring magdulot ng malubhang panganib.

Pigura 1 - Halimbawa ng Standalone system at Grid-connected system. Larawan mula sa Biblus.

2. Ano ang Papel ng Bus Capacitor

Ang layunin ng isang inverter ay baguhin ang boltahe ng DC waveform sa isang AC signal upang magpasok ng kuryente sa isang load (hal. ang power grid) sa isang partikular na frequency at may maliit na phase angle (φ ≈0). Ang isang pinasimpleng sirkito para sa isang single phase unipolar Pulse-Width Modulation (PWM) ay ipinapakita sa Figure2 (ang parehong pangkalahatang pamamaraan ay maaaring palawigin sa isang three-phase system). Sa eskematiko na ito, ang isang PV system, na kumikilos bilang pinagmumulan ng boltahe ng DC na may ilang source inductance, ay hinuhubog sa isang AC signal sa pamamagitan ng apat na IGBT switch na kahanay ng mga freewheeling diode. Ang mga switch na ito ay kinokontrol sa gate sa pamamagitan ng isang PWM signal, na karaniwang output ng isang IC na naghahambing sa isang carrier wave (karaniwan ay isang sine wave ng nais na output frequency) at isang reference wave sa isang mas mataas na frequency (karaniwan ay isang triangle wave sa 5-20kHz). Ang output ng mga IGBT ay hinuhubog sa isang AC signal na angkop para sa paggamit o grid injection sa pamamagitan ng aplikasyon ng iba't ibang topolohiya ng mga LC filter.

Kumuha ng Presyo

Pigura 2: Pulsed Width Modulation (PWM) na iisang-phasesetup ng inverter. Ang mga IGBT switch, kasama ang LC output filter, ay hinuhubog ang DC input signal upang maging isang magagamit na AC signal. Ito ay nagdudulot ngnakapipinsalang ripple ng boltahe sa mga terminal ng PV. Ang busAng sukat ng kapasitor ay sinisingil upang mabawasan ang ripple na ito.

Ang operasyon ng mga IGBT ay nagpapakilala ng ripple voltage sa terminal ng PV array. Ang ripple na ito ay nakakasama sa operasyon ng PV system, dahil ang nominal voltage na inilalapat sa mga terminal ay dapat panatilihin sa max power point (MPP) ng IV curve upang makuha ang pinakamaraming kuryente. Ang voltage ripple sa mga PV terminal ay magpapa-oscillate sa kuryenteng nakuha mula sa system, na magreresulta sa

isang mas mababang average na output ng kuryente (Larawan 3). Isang kapasitor ang idinaragdag sa bus upang pakinisin ang voltage ripple.

Pigura 3: Ang isang voltage ripple na ipinasok sa mga PV terminal ng PWM inverter scheme ay naglilipat ng inilapat na boltahe mula sa max power point (MPP) ng PV array. Nagdudulot ito ng ripple sa power output ng array kaya ang average output power ay mas mababa kaysa sa nominal na MPP.

Ang amplitude (peak to peak) ng voltage ripple ay natutukoy ng switching frequency, PV voltage, bus capacitance, at filter inductance ayon sa:

kung saan:

Ang VPV ay ang boltahe ng solar panel na DC,

Ang Cbus ay ang kapasidad ng bus capacitor,

Ang L ay ang inductance ng mga filter inductor,

Ang fPWM ay ang dalas ng paglipat.

Ang Equation (1) ay naaangkop sa isang ideal na capacitor na pumipigil sa daloy ng karga sa kapasitor habang nagcha-charge at pagkatapos ay naglalabas ng enerhiya na matatagpuan sa electric field nang walang resistensya. Sa katotohanan, walang ideal na capacitor (Figure 4) ngunit binubuo ng maraming elemento. Bukod sa ideal na capacitance, ang dielectric ay hindi perpektong resistive at isang maliit na leakage current ang dumadaloy mula sa anode patungo sa cathode sa pamamagitan ng isang may hangganang shunt resistance (Rsh), na lumalampas sa dielectric capacitance (C). Kapag dumadaloy ang current sa capacitor, ang mga pin, foil, at dielectric ay hindi perpektong nagko-conduct at mayroong katumbas na series resistance (ESR) na magkakasunod sa capacitance. Panghuli, ang capacitor ay nag-iimbak ng ilang enerhiya sa magnetic field, kaya mayroong katumbas na series inductance (ESL) na magkakasunod sa capacitance at ESR.

Pigura 4: Katumbas na sirkito ng isang generic na kapasitor. Ang isang kapasitor aybinubuo ng maraming di-ideal na elemento, kabilang ang dielectric capacitance (C), isang di-walang-katapusang resistensya ng shunt na dumadaan sa dielectric na lumalampas sa capacitor, series resistance (ESR), at series inductance (ESL).

Kahit sa isang bahaging tila simple tulad ng isang kapasitor, mayroong maraming elemento na maaaring masira o masira. Ang bawat isa sa mga elementong ito ay maaaring makaapekto sa pag-uugali ng inverter, kapwa sa mga gilid ng AC at DC. Upang matukoy ang epekto ng pagkasira ng mga hindi ideal na bahagi ng kapasitor sa ripple ng boltahe na ipinakilala sa mga terminal ng PV, isang PWM unipolar H-bridge inverter (Larawan 2) ang ginaya gamit ang SPICE. Ang mga filter capacitor at inductor ay pinananatili sa 250µF at 20mH, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga modelo ng SPICE para sa mga IGBT ay hinango mula sa gawa nina Petrie et al. Ang PWM signal, na kumokontrol sa mga IGBT switch, ay tinutukoy ng isang comparator at inverting comparator circuit para sa high at low-side IGBT switch, ayon sa pagkakabanggit. Ang input para sa mga kontrol ng PWM ay isang 9.5V, 60Hz sine carrier wave at isang 10V, 10kHz triangular wave.