सौर इन्वर्टर का सिद्धांत और अनुप्रयोग

वर्तमान में, चीन की फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम मुख्य रूप से एक डीसी सिस्टम है, जो सौर बैटरी द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को चार्ज करने के लिए है, और बैटरी सीधे लोड को बिजली की आपूर्ति करती है। उदाहरण के लिए, नॉर्थवेस्ट चीन में सौर घरेलू प्रकाश व्यवस्था और ग्रिड से दूर माइक्रोवेव स्टेशन बिजली आपूर्ति प्रणाली सभी डीसी प्रणाली हैं। इस प्रकार की प्रणाली में एक सरल संरचना और कम लागत होती है। हालांकि, अलग -अलग लोड डीसी वोल्टेज (जैसे 12 वी, 24 वी, 48 वी, आदि) के कारण, विशेष रूप से नागरिक शक्ति के लिए, विशेष रूप से नागरिक शक्ति के लिए मानकीकरण और संगतता प्राप्त करना मुश्किल है, क्योंकि अधिकांश एसी लोड डीसी पावर के साथ उपयोग किए जाते हैं। कमोडिटी के रूप में बाजार में प्रवेश करने के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए फोटोवोल्टिक बिजली की आपूर्ति के लिए यह मुश्किल है। इसके अलावा, फोटोवोल्टिक पावर जेनरेशन अंततः ग्रिड-कनेक्टेड ऑपरेशन को प्राप्त करेगा, जिसे एक परिपक्व बाजार मॉडल को अपनाना होगा। भविष्य में, एसी फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन की मुख्यधारा बन जाएंगे।
इन्वर्टर पावर सप्लाई के लिए फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम की आवश्यकताएं

एसी पावर आउटपुट का उपयोग करने वाले फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम में चार भाग होते हैं: फोटोवोल्टिक सरणी, चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोलर, बैटरी और इन्वर्टर (ग्रिड से जुड़े पावर जनरेशन सिस्टम आमतौर पर बैटरी को बचा सकते हैं), और इन्वर्टर प्रमुख घटक है। Photovoltaic में इनवर्टर के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं:

1। उच्च दक्षता की आवश्यकता है। वर्तमान में सौर कोशिकाओं की उच्च कीमत के कारण, सौर कोशिकाओं के उपयोग को अधिकतम करने और सिस्टम दक्षता में सुधार करने के लिए, इन्वर्टर की दक्षता में सुधार करने के लिए प्रयास करना आवश्यक है।

2। उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता है। वर्तमान में, फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम मुख्य रूप से दूरदराज के क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं, और कई पावर स्टेशन अप्राप्य और बनाए हुए हैं। इसके लिए एक उचित सर्किट संरचना, सख्त घटक चयन के लिए इन्वर्टर की आवश्यकता होती है, और इन्वर्टर को विभिन्न सुरक्षा कार्यों के लिए इनवर्टर की आवश्यकता होती है, जैसे कि इनपुट डीसी पोलरिटी कनेक्शन सुरक्षा, एसी आउटपुट शॉर्ट सर्किट सुरक्षा, ओवरहीटिंग, अधिभार सुरक्षा, आदि।

3। डीसी इनपुट वोल्टेज को अनुकूलन की एक विस्तृत श्रृंखला की आवश्यकता होती है। चूंकि बैटरी का टर्मिनल वोल्टेज लोड और धूप की तीव्रता के साथ बदलता है, हालांकि बैटरी का बैटरी वोल्टेज पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, बैटरी वोल्टेज बैटरी की शेष क्षमता और आंतरिक प्रतिरोध के परिवर्तन के साथ उतार -चढ़ाव करता है। खासकर जब बैटरी उम्र बढ़ने पर होती है, तो इसका टर्मिनल वोल्टेज व्यापक रूप से भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, एक 12 वी बैटरी का टर्मिनल वोल्टेज 10 वी से 16 वी तक भिन्न हो सकता है। इसके लिए इन्वर्टर को इनपेंट वोल्टेज रेंज के भीतर सामान्य संचालन सुनिश्चित करने और एसी आउटपुट वोल्टेज की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए इन्वर्टर की आवश्यकता होती है।

4। मध्यम और बड़े-क्षमता वाले फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम में, इन्वर्टर पावर सप्लाई का आउटपुट कम विरूपण के साथ एक साइन वेव होना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि मध्यम और बड़े-क्षमता वाली प्रणालियों में, यदि स्क्वायर वेव पावर का उपयोग किया जाता है, तो आउटपुट में अधिक हार्मोनिक घटक होंगे, और उच्च हार्मोनिक्स अतिरिक्त नुकसान उत्पन्न करेंगे। कई फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम संचार या इंस्ट्रूमेंटेशन उपकरण के साथ लोड किए गए हैं। पावर ग्रिड की गुणवत्ता पर उपकरणों की अधिक आवश्यकताएं हैं। जब मध्यम और बड़े-क्षमता वाले फोटोवोल्टिक पावर जनरेशन सिस्टम ग्रिड से जुड़े होते हैं, तो सार्वजनिक ग्रिड के साथ बिजली प्रदूषण से बचने के लिए, इन्वर्टर को साइन वेव करंट का उत्पादन करने के लिए भी आवश्यक होता है।

इन्वर्टर प्रत्यक्ष करंट को वैकल्पिक करंट में परिवर्तित करता है। यदि प्रत्यक्ष वर्तमान वोल्टेज कम है, तो इसे एक वैकल्पिक वर्तमान ट्रांसफार्मर द्वारा एक मानक वैकल्पिक वर्तमान वोल्टेज और आवृत्ति प्राप्त करने के लिए बढ़ावा दिया जाता है। बड़ी क्षमता वाले इनवर्टर के लिए, उच्च डीसी बस वोल्टेज के कारण, एसी आउटपुट को आमतौर पर वोल्टेज को 220V तक बढ़ाने के लिए ट्रांसफार्मर की आवश्यकता नहीं होती है। मध्यम और छोटे-क्षमता वाले इनवर्टर में, डीसी वोल्टेज अपेक्षाकृत कम है, जैसे कि 12V, 24V के लिए, एक बूस्ट सर्किट को डिज़ाइन किया जाना चाहिए। मध्यम और छोटी क्षमता वाले इनवर्टर में आम तौर पर पुश-पुल इन्वर्टर सर्किट, फुल-ब्रिज इन्वर्टर सर्किट और हाई-फ़्रीक्वेंसी बूस्ट इन्वर्टर सर्किट शामिल हैं। पुश-पुल सर्किट बूस्ट ट्रांसफार्मर के तटस्थ प्लग को सकारात्मक बिजली की आपूर्ति से जोड़ते हैं, और दो पावर ट्यूब वैकल्पिक काम, आउटपुट एसी पावर, क्योंकि पावर ट्रांजिस्टर कॉमन ग्राउंड से जुड़े होते हैं, ड्राइव और कंट्रोल सर्किट सरल होते हैं, और क्योंकि ट्रांसफार्मर में एक निश्चित रिसाव इंडक्शन होता है, यह शॉर्ट-सर्किट वर्तमान को सीमित कर सकता है, इस प्रकार सर्किट के लिए। नुकसान यह है कि ट्रांसफार्मर उपयोग कम है और आगमनात्मक भार चलाने की क्षमता खराब है।
पूर्ण-पुल इन्वर्टर सर्किट पुश-पुल सर्किट की कमियों को खत्म कर देता है। पावर ट्रांजिस्टर आउटपुट पल्स चौड़ाई को समायोजित करता है, और आउटपुट एसी वोल्टेज का प्रभावी मूल्य तदनुसार बदल जाता है। क्योंकि सर्किट में एक फ्रीव्हीलिंग लूप होता है, यहां तक ​​कि आगमनात्मक भार के लिए, आउटपुट वोल्टेज तरंग विकृत नहीं होगा। इस सर्किट का नुकसान यह है कि ऊपरी और निचले हथियारों के बिजली ट्रांजिस्टर जमीन को साझा नहीं करते हैं, इसलिए एक समर्पित ड्राइव सर्किट या एक पृथक बिजली की आपूर्ति का उपयोग किया जाना चाहिए। इसके अलावा, ऊपरी और निचले पुल के हथियारों के सामान्य चालन को रोकने के लिए, एक सर्किट को बंद करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए और फिर चालू किया जाना चाहिए, अर्थात, एक मृत समय निर्धारित किया जाना चाहिए, और सर्किट संरचना अधिक जटिल है।

पुश-पुल सर्किट और फुल-ब्रिज सर्किट के आउटपुट को एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर जोड़ना होगा। क्योंकि स्टेप-अप ट्रांसफार्मर आकार में बड़ा है, दक्षता में कम है, और अधिक महंगा है, बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, उच्च-आवृत्ति स्टेप-अप रूपांतरण प्रौद्योगिकी का उपयोग रिवर्स को प्राप्त करने के लिए किया जाता है, यह उच्च शक्ति घनत्व इन्वर्टर का एहसास कर सकता है। इस इन्वर्टर सर्किट का फ्रंट-स्टेज बूस्ट सर्किट पुश-पुल संरचना को अपनाता है, लेकिन काम करने की आवृत्ति 20kHz से ऊपर है। बूस्ट ट्रांसफार्मर उच्च-आवृत्ति चुंबकीय कोर सामग्री को अपनाता है, इसलिए यह आकार में छोटा और वजन में प्रकाश होता है। उच्च-आवृत्ति उलटा के बाद, इसे उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर के माध्यम से उच्च-आवृत्ति के वैकल्पिक वर्तमान में परिवर्तित किया जाता है, और फिर उच्च-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (आमतौर पर 300V से ऊपर) एक उच्च-आवृत्ति रेक्टिफायर फ़िल्टर सर्किट के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, और फिर एक पावर फ्रीक्वेंसी इन्वर्टर सर्किट के माध्यम से उलटा होता है।

इस सर्किट संरचना के साथ, इन्वर्टर की शक्ति में बहुत सुधार हुआ है, इन्वर्टर का नो-लोड नुकसान समान रूप से कम हो जाता है, और दक्षता में सुधार होता है। सर्किट का नुकसान यह है कि सर्किट जटिल है और विश्वसनीयता उपरोक्त दो सर्किटों की तुलना में कम है।

इन्वर्टर सर्किट नियंत्रण परिपथ

उपर्युक्त इनवर्टर के मुख्य सर्किट सभी को एक नियंत्रण सर्किट द्वारा महसूस करने की आवश्यकता है। आम तौर पर, दो नियंत्रण विधियां हैं: वर्ग तरंग और सकारात्मक और कमजोर लहर। स्क्वायर वेव आउटपुट के साथ इन्वर्टर पावर सप्लाई सर्किट सरल है, लागत में कम है, लेकिन दक्षता में कम और हार्मोनिक घटकों में बड़ी है। । साइन वेव आउटपुट इनवर्टर का विकास प्रवृत्ति है। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पीडब्लूएम कार्यों के साथ माइक्रोप्रोसेसर भी सामने आए हैं। इसलिए, साइन वेव आउटपुट के लिए इन्वर्टर तकनीक परिपक्व हो गई है।

1। स्क्वायर वेव आउटपुट के साथ इनवर्टर वर्तमान में ज्यादातर पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन इंटीग्रेटेड सर्किट का उपयोग करते हैं, जैसे कि एसजी 3 525, टीएल 494 और इतने पर। अभ्यास ने साबित कर दिया है कि SG3525 एकीकृत सर्किट का उपयोग और पावर फेट्स का उपयोग स्विचिंग पावर घटकों के रूप में अपेक्षाकृत उच्च प्रदर्शन और मूल्य इनवर्टर प्राप्त कर सकता है। क्योंकि SG3525 में सीधे पावर FETS क्षमता को चलाने की क्षमता है और इसमें आंतरिक संदर्भ स्रोत और परिचालन एम्पलीफायर और अंडरवोल्टेज प्रोटेक्शन फ़ंक्शन हैं, इसलिए इसका परिधीय सर्किट बहुत सरल है।

2। इन्वर्टर कंट्रोल एकीकृत सर्किट साइन वेव आउटपुट के साथ, साइन वेव आउटपुट के साथ इन्वर्टर का नियंत्रण सर्किट एक माइक्रोप्रोसेसर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जैसे कि इंटेल कॉर्पोरेशन द्वारा निर्मित 80 सी 196 एमसी, और मोटोरोला कंपनी द्वारा निर्मित। MP 16 और PI C 16 C 73 Mi-Cro Crop Company द्वारा निर्मित, आदि इन सिंगल-चिप कंप्यूटरों में कई PWM जनरेटर होते हैं, और ऊपरी और ऊपरी ब्रिज हथियार सेट कर सकते हैं। डेड टाइम के दौरान, साइन वेव आउटपुट सर्किट, 80 सी 196 एमसी को साइन वेव सिग्नल जेनरेशन को पूरा करने और वोल्टेज स्टेबिलाइजेशन को प्राप्त करने के लिए एसी आउटपुट वोल्टेज का पता लगाने के लिए इंटेल कंपनी के 80 सी 196 एमसी का उपयोग करें।

इन्वर्टर के मुख्य सर्किट में बिजली उपकरणों का चयन

के मुख्य शक्ति घटकों की पसंदपलटनेवालाबहुत महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले पावर घटकों में डार्लिंगटन पावर ट्रांजिस्टर (BJT), पावर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (MOS-F ET), इंसुलेटेड गेट ट्रांजिस्टर (IGB) शामिल हैं। टी) और टर्न-ऑफ थिरिस्टोर (जीटीओ), आदि, छोटे-क्षमता वाले कम-वोल्टेज सिस्टम में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले उपकरण एमओएस एफईटी हैं, क्योंकि एमओएस एफईटी में ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप कम होता है और उच्च-आईजी बीटी की स्विचिंग आवृत्ति आमतौर पर उच्च-वोल्टेज और बड़ी-क्षमता वाली प्रणालियों में उपयोग की जाती है। इसका कारण यह है कि वोल्टेज की वृद्धि के साथ एमओएस एफईटी का ऑन-स्टेट प्रतिरोध बढ़ता है, और आईजी बीटी मध्यम-क्षमता प्रणालियों में है, एक बड़ा लाभ होता है, जबकि सुपर-बड़े-क्षमता (100 केवीए से ऊपर) सिस्टम में, जीटीओ को आमतौर पर बिजली घटकों के रूप में उपयोग किया जाता है।