Invertorët i përkasin një grupi të madh konvertorësh statikë, të cilët përfshijnë shumë nga ata të sotëm.'pajisje të afta për të“konvertoj"parametrat elektrikë në hyrje, siç janë tensioni dhe frekuenca, në mënyrë që të prodhohet një dalje që është në përputhje me kërkesat e ngarkesës.

Në përgjithësi, invertorët janë pajisje të afta për të konvertuar rrymën e vazhdueshme në rrymë alternative dhe janë mjaft të zakonshëm në aplikimet e automatizimit industrial dhe në transmetimet elektrike. Arkitektura dhe dizajni i llojeve të ndryshme të invertorëve ndryshon sipas çdo aplikimi specifik, edhe nëse thelbi i qëllimit të tyre kryesor është i njëjtë (konvertimi nga DC në AC).

1. Invertorë të pavarur dhe të lidhur me rrjetin

Invertorët e përdorur në aplikimet fotovoltaike historikisht ndahen në dy kategori kryesore:

:Invertorë të pavarur

:Invertorët e lidhur me rrjetin

Invertorët e pavarur janë për aplikimet ku impianti fotovoltaik nuk është i lidhur me rrjetin kryesor të shpërndarjes së energjisë. Invertori është në gjendje të furnizojë energji elektrike me ngarkesat e lidhura, duke siguruar stabilitetin e parametrave kryesorë elektrikë (tensionin dhe frekuencën). Kjo i mban ato brenda kufijve të paracaktuar, të aftë të përballojnë situata të përkohshme mbingarkese. Në këtë situatë, invertori është i lidhur me një sistem ruajtjeje të baterisë për të siguruar një furnizim të qëndrueshëm me energji.

Invertorët e lidhur në rrjet, nga ana tjetër, janë në gjendje të sinkronizohen me rrjetin elektrik me të cilin janë të lidhur sepse, në këtë rast, tensioni dhe frekuenca janë“imponuar"nga rrjeti kryesor. Këta invertorë duhet të jenë në gjendje të shkëputen nëse rrjeti kryesor dështon në mënyrë që të shmanget çdo furnizim i mundshëm i kundërt i rrjetit kryesor, i cili mund të paraqesë një rrezik serioz.

Figura 1 - Shembull i sistemit të pavarur dhe sistemit të lidhur me rrjetin. Imazhi është ofruar nga Biblus.

2. Cili është roli i kondensatorit të autobusit?

Qëllimi i një inverteri është të transformojë një tension valor DC në një sinjal AC në mënyrë që të injektojë energji në një ngarkesë (p.sh. rrjetin elektrik) në një frekuencë të caktuar dhe me një kënd të vogël fazor (φ ≈0). Një qark i thjeshtuar për një Modulim të Gjerësisë së Pulsit (PWM) unipolar me një fazë është treguar në Figurën2 (e njëjta skemë e përgjithshme mund të zgjerohet në një sistem trefazor). Në këtë skemë, një sistem fotovoltaik, që vepron si një burim tensioni DC me njëfarë induktance burimi, formësohet në një sinjal AC përmes katër çelësave IGBT paralelisht me dioda me rrotullim të lirë. Këta çelësa kontrollohen në portë përmes një sinjali PWM, i cili është zakonisht dalja e një qarku të integruar që krahason një valë bartëse (zakonisht një valë sinusoide të frekuencës së dëshiruar të daljes) dhe një valë reference në një frekuencë dukshëm më të lartë (zakonisht një valë trekëndëshi në 5-20kHz). Dalja e IGBT-ve formësohet në një sinjal AC të përshtatshëm për përdorim ose injeksion në rrjet përmes aplikimit të topologjive të ndryshme të filtrave LC.

Merrni një ofertë

Figura 2: Modulimi i Gjerësisë së Pulsuar (PWM) njëfazorkonfigurimi i invertorit. Çelësat IGBT, së bashku me filtrin e daljes LC, e formësojnë sinjalin hyrës DC në një sinjal AC të përdorshëm. Kjo shkakton njëvalëzim i dëmshëm i tensionit nëpër terminalet fotovoltaike. AutobusiKondensatori është dimensionuar në mënyrë që të zvogëlojë këtë valëzim.

Funksionimi i IGBT-ve fut një tension të valëzuar në terminalin e grupit fotovoltaik. Ky valëzim është i dëmshëm për funksionimin e sistemit fotovoltaik, pasi tensioni nominal i aplikuar në terminalet duhet të mbahet në pikën e fuqisë maksimale (MPP) të kurbës IV në mënyrë që të nxirret sa më shumë energji. Një valëzim tensioni në terminalet fotovoltaike do të lëkund fuqinë e nxjerrë nga sistemi, duke rezultuar në

një dalje mesatare e fuqisë më të ulët (Figura 3). Një kondensator shtohet në bus për të zbutur valëzimin e tensionit.

Figura 3: Një valëzim tensioni i futur në terminalet fotovoltaike nga skema e invertorit PWM e zhvendos tensionin e aplikuar nga pika maksimale e fuqisë (MPP) e grupit fotovoltaik. Kjo fut një valëzim në fuqinë dalëse të grupit në mënyrë që fuqia mesatare dalëse të jetë më e ulët se MPP nominale.

Amplituda (nga maja në majë) e valëzimit të tensionit përcaktohet nga frekuenca e ndërrimit, tensioni fotovoltaik, kapaciteti i bus-it dhe induktanca e filtrit sipas:

ku:

VPV është tensioni DC i panelit diellor,

Cbus është kapaciteti i kondensatorit të autobusit,

L është induktanca e induktorëve të filtrit,

fPWM është frekuenca e ndërrimit.

Ekuacioni (1) zbatohet për një kondensator ideal që parandalon rrjedhjen e ngarkesës përmes kondensatorit gjatë karikimit dhe më pas shkarkon energjinë e vendosur në fushën elektrike pa rezistencë. Në realitet, asnjë kondensator nuk është ideal (Figura 4), por është i përbërë nga elementë të shumtë. Përveç kapacitetit ideal, dielektriku nuk është plotësisht rezistent dhe një rrymë e vogël rrjedhjeje rrjedh nga anoda në katodë përgjatë një rezistence të fundme shunt (Rsh), duke anashkaluar kapacitetin dielektrik (C). Kur rryma rrjedh përmes kondensatorit, kunjat, fletët metalike dhe dielektrik nuk janë plotësisht përçues dhe ekziston një rezistencë ekuivalente serie (ESR) në seri me kapacitetin. Së fundmi, kondensatori ruan njëfarë energjie në fushën magnetike, kështu që ekziston një induktancë ekuivalente serie (ESL) në seri me kapacitetin dhe ESR.

Figura 4: Qarku ekuivalent i një kondensatori gjenerik. Një kondensator ështëi përbërë nga shumë elementë jo-idealë, duke përfshirë kapacitetin dielektrik (C), një rezistencë shunt jo të pafundme përmes dielektrikut që anashkalon kondensatorin, rezistencën serike (ESR) dhe induktancën serike (ESL).

Edhe në një komponent aq të thjeshtë sa një kondensator, ekzistojnë elementë të shumtë që mund të dështojnë ose të degradojnë. Secili prej këtyre elementëve mund të ndikojë në sjelljen e invertorit, si në anët AC ashtu edhe në ato DC. Për të përcaktuar efektin që degradimi i komponentëve jo-idealë të kondensatorit ka në valëzimin e tensionit të futur nëpër terminalet fotovoltaike, një invertor unipolar PWM me urë H (Figura 2) u simulua duke përdorur SPICE. Kondensatorët e filtrit dhe induktorët mbahen në 250µF dhe 20mH, përkatësisht. Modelet SPICE për IGBT-të rrjedhin nga puna e Petrie et al. Sinjali PWM, i cili kontrollon çelësat IGBT, përcaktohet nga një qark krahasues dhe krahasues invertues për çelësat IGBT në anën e lartë dhe të ulët, përkatësisht. Hyrja për kontrollet PWM është një valë bartëse sinusoide 9.5V, 60Hz dhe një valë trekëndore 10V, 10kHz.

Zgjidhje CRE

CRE është një ndërmarrje e teknologjisë së lartë e specializuar në prodhimin e kondensatorëve të filmit, duke u përqendruar në aplikimin e elektronikës së energjisë.

CRE ofron zgjidhjen e pjekur të serisë së kondensatorëve të filmit për inverterët fotovoltaikë, të cilët përfshijnë lidhje DC, filtër AC dhe zbutës.