सौर इन्व्हर्टरचे तत्व आणि अनुप्रयोग

सध्या, चीनची फोटोव्होल्टिक पॉवर जनरेशन सिस्टम ही मुख्यतः डीसी सिस्टम आहे, जी सौर बॅटरीद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत उर्जेची चार्ज करते आणि बॅटरी थेट लोडला उर्जा पुरवते. उदाहरणार्थ, ग्रीडपासून दूरच्या वायव्य चीनमधील सौर घरगुती प्रकाश प्रणाली आणि मायक्रोवेव्ह स्टेशन वीजपुरवठा प्रणाली ही सर्व डीसी सिस्टम आहे. या प्रकारच्या सिस्टममध्ये एक साधी रचना आणि कमी किंमत आहे. तथापि, वेगवेगळ्या लोड डीसी व्होल्टेजमुळे (जसे की 12 व्ही, 24 व्ही, 48 व्ही इ.), सिस्टमची मानकीकरण आणि सुसंगतता प्राप्त करणे कठीण आहे, विशेषत: नागरी शक्तीसाठी, कारण बहुतेक एसी भार डीसी पॉवरसह वापरले जातात. वस्तू म्हणून बाजारात प्रवेश करण्यासाठी फोटोव्होल्टिक वीजपुरवठ्यास वीजपुरवठा करणे कठीण आहे. याव्यतिरिक्त, फोटोव्होल्टिक पॉवर निर्मिती अखेरीस ग्रीड-कनेक्ट ऑपरेशन प्राप्त करेल, ज्याने प्रौढ बाजार मॉडेल स्वीकारले पाहिजे. भविष्यात, एसी फोटोव्होल्टिक पॉवर जनरेशन सिस्टम फोटोव्होल्टिक वीज निर्मितीची मुख्य प्रवाहात बनेल.
इन्व्हर्टर वीजपुरवठा करण्यासाठी फोटोव्होल्टिक पॉवर जनरेशन सिस्टमची आवश्यकता

एसी पॉवर आउटपुट वापरुन फोटोव्होल्टिक पॉवर जनरेशन सिस्टममध्ये चार भाग असतात: फोटोव्होल्टिक अ‍ॅरे, चार्ज आणि डिस्चार्ज कंट्रोलर, बॅटरी आणि इन्व्हर्टर (ग्रिड-कनेक्ट पॉवर जनरेशन सिस्टम सामान्यत: बॅटरी वाचवू शकते) आणि इन्व्हर्टर हा मुख्य घटक आहे. इन्व्हर्टरसाठी फोटोव्होल्टिकला उच्च आवश्यकता आहे:

1. उच्च कार्यक्षमता आवश्यक आहे. सध्या सौर पेशींच्या उच्च किंमतीमुळे, सौर पेशींचा वापर जास्तीत जास्त करण्यासाठी आणि सिस्टमची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, इन्व्हर्टरची कार्यक्षमता सुधारण्याचा प्रयत्न करणे आवश्यक आहे.

2. उच्च विश्वसनीयता आवश्यक आहे. सध्या, फोटोव्होल्टिक पॉवर निर्मिती प्रणाली प्रामुख्याने दुर्गम भागात वापरली जातात आणि बर्‍याच पॉवर स्टेशनकडे दुर्लक्ष केले जाते आणि देखरेख केली जाते. यासाठी इन्व्हर्टरला वाजवी सर्किट रचना, कठोर घटक निवड असणे आवश्यक आहे आणि इन्व्हर्टरला विविध संरक्षण कार्ये असणे आवश्यक आहे, जसे की इनपुट डीसी पोलरिटी कनेक्शन संरक्षण, एसी आउटपुट शॉर्ट सर्किट संरक्षण, ओव्हरहाटिंग, ओव्हरलोड संरक्षण इ.

3. डीसी इनपुट व्होल्टेजमध्ये अनुकूलनची विस्तृत श्रेणी असणे आवश्यक आहे. बॅटरीचे टर्मिनल व्होल्टेज लोड आणि सूर्यप्रकाशाच्या तीव्रतेसह बदलत असल्याने बॅटरीचा बॅटरी व्होल्टेजवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडला असला तरी बॅटरीची उर्वरित क्षमता आणि अंतर्गत प्रतिकार बदलल्यामुळे बॅटरी व्होल्टेज चढउतार होते. विशेषत: जेव्हा बॅटरी वृद्धिंगत होते, तेव्हा त्याचे टर्मिनल व्होल्टेज मोठ्या प्रमाणात बदलते. उदाहरणार्थ, 12 व्ही बॅटरीचे टर्मिनल व्होल्टेज 10 व्ही ते 16 व्ही पर्यंत बदलू शकते. यासाठी इन्व्हर्टरला इनपुट व्होल्टेज श्रेणीमध्ये सामान्य ऑपरेशन सुनिश्चित करणे आणि एसी आउटपुट व्होल्टेजची स्थिरता सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे.

4. मध्यम आणि मोठ्या-क्षमता फोटोव्होल्टिक पॉवर निर्मिती प्रणालींमध्ये, इन्व्हर्टर वीजपुरवठ्याचे आउटपुट कमी विकृतीसह साइन वेव्ह असावे. हे असे आहे कारण मध्यम आणि मोठ्या-क्षमतेच्या प्रणालींमध्ये, जर स्क्वेअर वेव्ह पॉवर वापरली गेली तर आउटपुटमध्ये अधिक हार्मोनिक घटक असतील आणि उच्च हार्मोनिक्स अतिरिक्त तोटा निर्माण करेल. बर्‍याच फोटोव्होल्टिक पॉवर जनरेशन सिस्टम संप्रेषण किंवा इन्स्ट्रुमेंटेशन उपकरणांनी भरलेले असतात. पॉवर ग्रीडच्या गुणवत्तेवर उपकरणांना उच्च आवश्यकता आहे. जेव्हा मध्यम आणि मोठ्या-क्षमतेचे फोटोव्होल्टिक पॉवर निर्मिती प्रणाली ग्रीडशी जोडली जातात, सार्वजनिक ग्रीडसह वीज प्रदूषण टाळण्यासाठी, इनव्हर्टरला साइन वेव्ह करंट आउटपुट करणे देखील आवश्यक असते.

इन्व्हर्टर डायरेक्ट करंटला पर्यायी करंटमध्ये रूपांतरित करते. जर थेट चालू व्होल्टेज कमी असेल तर मानक वैकल्पिक चालू व्होल्टेज आणि वारंवारता प्राप्त करण्यासाठी वैकल्पिक वर्तमान ट्रान्सफॉर्मरद्वारे ते वाढविले जाते. मोठ्या-क्षमतेच्या इन्व्हर्टरसाठी, उच्च डीसी बस व्होल्टेजमुळे, एसी आउटपुटला सामान्यत: व्होल्टेजला 220 व्हीला चालना देण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मरची आवश्यकता नसते. मध्यम आणि लहान-क्षमता इन्व्हर्टरमध्ये, डीसी व्होल्टेज तुलनेने कमी आहे, जसे की 12 व्ही, 24 व्हीसाठी, बूस्ट सर्किट डिझाइन करणे आवश्यक आहे. मध्यम आणि लहान-क्षमता इन्व्हर्टरमध्ये सामान्यत: पुश-पुल इनव्हर्टर सर्किट्स, फुल-ब्रिज इनव्हर्टर सर्किट्स आणि उच्च-वारंवारता बूस्ट इनव्हर्टर सर्किट्स समाविष्ट असतात. पुश-पुल सर्किट्स बूस्ट ट्रान्सफॉर्मरच्या तटस्थ प्लगला सकारात्मक वीजपुरवठ्याशी जोडतात आणि दोन पॉवर ट्यूब वैकल्पिक कार्य, आउटपुट एसी पॉवर, कारण पॉवर ट्रान्झिस्टर सामान्य ग्राउंडशी जोडलेले आहेत, ड्राइव्ह आणि कंट्रोल सर्किट्स सोपे आहेत, आणि ट्रान्सफॉर्मरमध्ये काही गळतीचा समावेश आहे, ज्यामुळे शॉर्ट-सर्किट करंट मर्यादित होऊ शकतो, ज्यामुळे सर्किटची विश्वासार्हता सुधारू शकते. गैरसोय म्हणजे ट्रान्सफॉर्मरचा उपयोग कमी आहे आणि प्रेरक भार चालविण्याची क्षमता कमी आहे.
पूर्ण-ब्रिज इन्व्हर्टर सर्किट पुश-पुल सर्किटच्या कमतरतेवर मात करते. पॉवर ट्रान्झिस्टर आउटपुट नाडीची रुंदी समायोजित करते आणि त्यानुसार आउटपुट एसी व्होल्टेजचे प्रभावी मूल्य बदलते. सर्किटमध्ये फ्रीव्हीलिंग लूप आहे, अगदी प्रेरक भारांसाठी, आउटपुट व्होल्टेज वेव्हफॉर्म विकृत होणार नाही. या सर्किटचा गैरसोय असा आहे की वरच्या आणि खालच्या हातांचे पॉवर ट्रान्झिस्टर मैदान सामायिक करीत नाहीत, म्हणून एक समर्पित ड्राइव्ह सर्किट किंवा वेगळ्या वीजपुरवठा वापरणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, वरच्या आणि खालच्या पुलाच्या शस्त्रांचे सामान्य वाहक रोखण्यासाठी, सर्किट बंद करण्यासाठी डिझाइन केले जाणे आवश्यक आहे आणि नंतर चालू करणे आवश्यक आहे, म्हणजेच, एक मृत वेळ सेट करणे आवश्यक आहे आणि सर्किटची रचना अधिक क्लिष्ट आहे.

पुश-पुल सर्किट आणि पूर्ण-ब्रिज सर्किटचे आउटपुट एक स्टेप-अप ट्रान्सफॉर्मर जोडणे आवश्यक आहे. पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स तंत्रज्ञानाच्या विकासासह स्टेप-अप ट्रान्सफॉर्मर आकारात मोठ्या प्रमाणात, कार्यक्षमतेत कमी आणि अधिक महाग असल्याने, उच्च-वारंवारता स्टेप-अप रूपांतरण तंत्रज्ञानाचा उपयोग उलट्या प्राप्त करण्यासाठी केला जातो ज्यामुळे उच्च उर्जा घनता इन्व्हर्टरची जाणीव होऊ शकते. या इन्व्हर्टर सर्किटच्या फ्रंट-स्टेज बूस्ट सर्किटने पुश-पुल स्ट्रक्चरचा अवलंब केला आहे, परंतु कार्यरत वारंवारता 20 केएचझेडच्या वर आहे. बूस्ट ट्रान्सफॉर्मर उच्च-वारंवारता चुंबकीय कोर सामग्रीचा अवलंब करते, म्हणून ते आकारात लहान आहे आणि वजनात प्रकाश आहे. उच्च-वारंवारतेच्या व्युत्पन्नानंतर, हे उच्च-वारंवारता ट्रान्सफॉर्मरद्वारे उच्च-वारंवारतेमध्ये बदलते आणि नंतर उच्च-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (सामान्यत: 300 व्हीपेक्षा जास्त) उच्च-वारंवारता रेक्टिफायर फिल्टर सर्किटद्वारे प्राप्त केले जाते आणि नंतर पॉवर फ्रिक्वेन्सी इनव्हर्टर सर्किटद्वारे उलटा केले जाते.

या सर्किट संरचनेसह, इन्व्हर्टरची शक्ती मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहे, इन्व्हर्टरचे नॉन-लोड नुकसान अनुरुप कमी होते आणि कार्यक्षमता सुधारली जाते. सर्किटचा तोटा म्हणजे सर्किट क्लिष्ट आहे आणि वरील दोन सर्किट्सपेक्षा विश्वासार्हता कमी आहे.

इन्व्हर्टर सर्किटचे नियंत्रण सर्किट

वर नमूद केलेल्या इन्व्हर्टरच्या मुख्य सर्किट्सला कंट्रोल सर्किटद्वारे लक्षात घेण्याची आवश्यकता आहे. सामान्यत: दोन नियंत्रण पद्धती असतात: स्क्वेअर वेव्ह आणि सकारात्मक आणि कमकुवत लाट. स्क्वेअर वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टर पॉवर सप्लाय सर्किट सोपे आहे, कमी किंमतीत, परंतु कार्यक्षमतेत कमी आणि हार्मोनिक घटकांमध्ये मोठे आहे. ? साइन वेव्ह आउटपुट हा इन्व्हर्टरचा विकास ट्रेंड आहे. मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, पीडब्ल्यूएम फंक्शन्ससह मायक्रोप्रोसेसर देखील बाहेर आले आहेत. म्हणून, साइन वेव्ह आउटपुटसाठी इन्व्हर्टर तंत्रज्ञान परिपक्व झाले आहे.

1. स्क्वेअर वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टर सध्या बहुतेक नाडी-रुंदी मॉड्यूलेशन इंटिग्रेटेड सर्किट्स, जसे की एसजी 3 525, टीएल 494 आणि इतर. सरावाने हे सिद्ध केले आहे की एसजी 3525 इंटिग्रेटेड सर्किटचा वापर आणि पॉवर एफईटीएसचा वापर स्विचिंग पॉवर घटक म्हणून तुलनेने उच्च कार्यक्षमता आणि किंमत इन्व्हर्टर साध्य करू शकतो. कारण एसजी 3525 मध्ये पॉवर एफईटीएस क्षमता थेट चालविण्याची क्षमता आहे आणि अंतर्गत संदर्भ स्त्रोत आणि ऑपरेशनल एम्पलीफायर आणि अंडरवॉल्टेज प्रोटेक्शन फंक्शन आहे, म्हणून त्याचे परिघीय सर्किट खूप सोपे आहे.

२. इन्व्हर्टर कंट्रोल इंटिग्रेटेड सर्किट सिन वेव्ह आउटपुटसह, साइन वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टरचे कंट्रोल सर्किट इंटेल कॉर्पोरेशनद्वारे निर्मित 80 सी 196 एमसी सारख्या मायक्रोप्रोसेसरद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकते आणि मोटोरोला कंपनीद्वारे उत्पादित केले जाऊ शकते. एमआय-सीआरओ चिप कंपनी इ. द्वारा उत्पादित एमपी 16 आणि पीआय सी 16 सी 73 या सिंगल-चिप संगणकांमध्ये एकाधिक पीडब्ल्यूएम जनरेटर आहेत आणि वरच्या आणि वरच्या पुलाचे हात सेट करू शकतात. शेवटच्या काळात, साइन वेव्ह सिग्नल निर्मिती पूर्ण करण्यासाठी साइन वेव्ह आउटपुट सर्किट, 80 सी 196 एमसीची जाणीव करण्यासाठी इंटेल कंपनीच्या 80 सी 196 एमसीचा वापर करा आणि व्होल्टेज स्थिरीकरण साध्य करण्यासाठी एसी आउटपुट व्होल्टेज शोधा.

इन्व्हर्टरच्या मुख्य सर्किटमध्ये पॉवर डिव्हाइसची निवड

च्या मुख्य उर्जा घटकांची निवडइनव्हर्टरखूप महत्वाचे आहे. सध्या, सर्वाधिक वापरल्या जाणार्‍या पॉवर घटकांमध्ये डार्लिंग्टन पॉवर ट्रान्झिस्टर (बीजेटी), पॉवर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (एमओएस-एफ ईटी), इन्सुलेटेड गेट ट्रान्झिस्टर (आयजीबी) समाविष्ट आहेत. टी) आणि टर्न-ऑफ थायरिस्टर (जीटीओ), इ., लहान-क्षमता कमी-व्होल्टेज सिस्टममधील सर्वात वापरली जाणारी उपकरणे एमओएस एफईटी आहेत, कारण एमओएस एफईटीमध्ये स्टेट व्होल्टेज ड्रॉप कमी आहे आणि आयजी बीटीची स्विचिंग वारंवारता सामान्यत: उच्च-व्होल्टेज आणि मोठ्या-क्षमता प्रणालींमध्ये वापरली जाते. हे असे आहे कारण व्होल्टेजच्या वाढीसह एमओएस एफईटीचा ऑन-स्टेट प्रतिकार वाढतो आणि आयजी बीटी मध्यम-क्षमता प्रणालींमध्ये जास्त फायदा होतो, तर सुपर-लेज-क्षमता (100 केव्हीएपेक्षा जास्त) सिस्टममध्ये, जीटीओ सामान्यत: पॉवर घटक म्हणून वापरले जातात.