Madhumuni ya kibadilishaji umeme ni kubadilisha volteji ya umbo la wimbi la DC kuwa ishara ya AC ili kuingiza nguvu kwenye mzigo (km gridi ya umeme) kwa masafa fulani na kwa pembe ndogo ya awamu (φ ≈0). Saketi iliyorahisishwa kwa Moduli ya Upana wa Mapigo ya Kipolar ya awamu moja (PWM) imeonyeshwa kwenye Mchoro2 (mpango huo huo wa jumla unaweza kupanuliwa hadi mfumo wa awamu tatu). Katika mchoro huu, mfumo wa PV, unaofanya kazi kama chanzo cha volteji cha DC chenye upenyo fulani wa chanzo, umeumbwa kuwa ishara ya AC kupitia swichi nne za IGBT sambamba na diode za freewheeling. Swichi hizi hudhibitiwa kwenye lango kupitia ishara ya PWM, ambayo kwa kawaida ni matokeo ya IC ambayo hulinganisha wimbi la mtoa huduma (kawaida wimbi la sine la masafa ya matokeo yanayotakiwa) na wimbi la marejeleo kwa masafa ya juu zaidi (kawaida wimbi la pembetatu kwa 5-20kHz). Matokeo ya IGBT yameumbwa kuwa ishara ya AC inayofaa kutumika au sindano ya gridi kupitia matumizi ya topolojia mbalimbali za vichujio vya LC.
Vigeuzi ni sehemu ya kundi kubwa la vigeuzi tuli, ambavyo vinajumuisha vingi vya leo.'vifaa vinavyoweza"badilisha"vigezo vya umeme katika pembejeo, kama vile volteji na masafa, ili kutoa matokeo yanayolingana na mahitaji ya mzigo.
Kwa ujumla, inverters ni vifaa vyenye uwezo wa kubadilisha mkondo wa moja kwa moja kuwa mkondo mbadala na ni vya kawaida sana katika matumizi ya kiotomatiki ya viwandani na anatoa za umeme. Usanifu na muundo wa aina tofauti za inverters hubadilika kulingana na kila matumizi maalum, hata kama kiini cha kusudi lao kuu ni sawa (ubadilishaji wa DC hadi AC).
1. Vigeuzi Vinavyojitegemea na Vilivyounganishwa na Gridi
Vigeuzi vinavyotumika katika matumizi ya photovoltaic vimegawanywa kihistoria katika makundi mawili makuu:
:Vibadilishaji vya kujitegemea
:Vibadilishaji vilivyounganishwa na gridi ya taifa
Vibadilishaji vya umeme vinavyojitegemea ni vya matumizi ambapo kiwanda cha PV hakijaunganishwa na mtandao mkuu wa usambazaji wa nishati. Kibadilishaji umeme kinaweza kusambaza nishati ya umeme kwa mizigo iliyounganishwa, kuhakikisha uthabiti wa vigezo vikuu vya umeme (voltage na frequency). Hii inaviweka ndani ya mipaka iliyoainishwa mapema, na kuweza kuhimili hali za muda za overload. Katika hali hii, kibadilishaji umeme kimeunganishwa na mfumo wa kuhifadhi betri ili kuhakikisha usambazaji thabiti wa nishati.
Kwa upande mwingine, inverters zilizounganishwa na gridi ya umeme zinaweza kusawazisha na gridi ya umeme ambayo zimeunganishwa kwa sababu, katika hali hii, volteji na masafa ni"iliyowekwa"na gridi kuu. Vibadilishaji hivi lazima viweze kutenganisha ikiwa gridi kuu itashindwa ili kuepuka usambazaji wowote wa nyuma wa gridi kuu, ambao unaweza kuwakilisha hatari kubwa.
- Mchoro 1 - Mfano wa mfumo wa kujitegemea na mfumo uliounganishwa na gridi. Picha kwa hisani ya Biblus.
2. Jukumu la Kifaa cha Kudhibiti Mabasi ni Lipi?
Mchoro 2: Moduli ya Upana wa Msukumo (PWM) awamu mojausanidi wa kibadilishaji umeme. Swichi za IGBT, pamoja na kichujio cha kutoa umeme cha LC, huunda ishara ya kuingiza umeme ya DC kuwa ishara ya AC inayoweza kutumika. Hii husababishamripuko mbaya wa volteji kwenye vituo vya PV. BasiKifaa cha kupooza kina ukubwa ili kupunguza wimbi hili.
Uendeshaji wa IGBTs huanzisha volteji ya ripple kwenye terminal ya safu ya PV. Ripple hii ina madhara kwa uendeshaji wa mfumo wa PV, kwa kuwa volteji ya kawaida inayotumika kwenye vituo inapaswa kushikiliwa kwenye sehemu ya juu ya nguvu (MPP) ya mkunjo wa IV ili kutoa nguvu nyingi zaidi. Ripple ya volteji kwenye vituo vya PV itazungusha nguvu inayotolewa kutoka kwenye mfumo, na kusababisha
wastani wa chini wa kutoa nguvu (Mchoro 3). Kifaa cha kukatia huongezwa kwenye basi ili kulainisha mawimbi ya volteji.
Mchoro 3: Ripu ya volteji inayoletwa kwenye vituo vya PV na mpango wa kibadilishaji cha PWM huhamisha volteji inayotumika kutoka kwa sehemu ya juu ya nguvu (MPP) ya safu ya PV. Hii huanzisha ripu katika matokeo ya nguvu ya safu ili nguvu ya wastani ya matokeo iwe chini kuliko MPP ya kawaida.
Amplitude (kilele hadi kilele) ya wimbi la volteji huamuliwa na masafa ya kubadili, volteji ya PV, uwezo wa basi, na uingizaji wa kichujio kulingana na:
wapi:
VPV ni voltage ya DC ya paneli ya jua,
Cbus ni uwezo wa capacitor ya basi,
L ni upenyezaji wa vichocheo vya kichujio,
fPWM ni masafa ya kubadili.
Mlinganyo (1) unatumika kwa capacitor bora ambayo huzuia chaji kutiririka kupitia capacitor wakati wa kuchaji na kisha kutoa nishati iliyoko kwenye uwanja wa umeme bila upinzani. Kwa kweli, hakuna capacitor bora (Mchoro 4) lakini imeundwa na vipengele vingi. Mbali na capacitance bora, dielectric si ya kupinga kikamilifu na mkondo mdogo wa uvujaji hutiririka kutoka anodi hadi kwenye cathode pamoja na upinzani wa shunt finite (Rsh), ukipita capacitance ya dielectric (C). Wakati mkondo kupitia capacitor unapita, pini, foil, na dielectric hazifanyi kazi kikamilifu na kuna upinzani sawa wa mfululizo (ESR) mfululizo pamoja na capacitance. Hatimaye, capacitor huhifadhi nishati fulani katika uwanja wa sumaku, kwa hivyo kuna inductance sawa ya mfululizo (ESL) mfululizo pamoja na capacitance na ESR.
Mchoro 4: Saketi sawa ya kipaza sauti cha jumla. Kipaza sauti niImeundwa na vipengele vingi visivyofaa, ikiwa ni pamoja na uwezo wa dielectric (C), upinzani usio na kikomo wa shunt kupitia dielectric unaopita capacitor, upinzani wa mfululizo (ESR), na inductance ya mfululizo (ESL).
Hata katika sehemu inayoonekana kuwa rahisi kama capacitor, kuna vipengele vingi ambavyo vinaweza kushindwa au kuharibika. Kila moja ya vipengele hivi inaweza kuathiri tabia ya inverter, pande zote mbili za AC na DC. Ili kubaini athari ya uharibifu wa vipengele vya capacitor visivyofaa kwenye wimbi la volteji linaloletwa kwenye vituo vya PV, inverter ya daraja la H-daraja la PWM (Mchoro 2) iliigwa kwa kutumia SPICE. Vichujio vya capacitor na inductors hushikiliwa kwa 250µF na 20mH, mtawalia. Mifumo ya SPICE kwa IGBTs hutokana na kazi ya Petrie et al. Ishara ya PWM, ambayo hudhibiti swichi za IGBT, huamuliwa na saketi ya kulinganisha na inverting comparator kwa swichi za IGBT za juu na za chini, mtawalia. Ingizo la vidhibiti vya PWM ni wimbi la mbebaji wa sine wa 9.5V, 60Hz na wimbi la pembetatu la 10V, 10kHz.
- Suluhisho la CRE
CRE ni biashara ya teknolojia ya hali ya juu inayobobea katika utengenezaji wa vipokezi vya filamu, ikizingatia utumiaji wa umeme wa umeme.
CRE hutoa suluhisho la kukomaa la mfululizo wa capacitor ya filamu kwa ajili ya inverter ya PV ambayo inajumuisha DC-link, AC-filter na snubber.
Muda wa chapisho: Desemba-01-2023