सोलर इन्व्हर्टरचे तत्त्व आणि वापर

सध्या, चीनची फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टीम ही मुख्यतः डीसी प्रणाली आहे, जी सौर बॅटरीद्वारे निर्माण होणारी विद्युत ऊर्जा चार्ज करण्यासाठी आहे आणि बॅटरी थेट लोडला वीज पुरवते.उदाहरणार्थ, वायव्य चीनमधील सौर घरगुती प्रकाश व्यवस्था आणि ग्रिडपासून दूर असलेली मायक्रोवेव्ह स्टेशन वीज पुरवठा यंत्रणा ही सर्व डीसी प्रणाली आहेत.या प्रकारच्या प्रणालीची साधी रचना आणि कमी किंमत आहे.तथापि, भिन्न लोड डीसी व्होल्टेजमुळे (जसे की 12V, 24V, 48V, इ.) प्रणालीचे मानकीकरण आणि सुसंगतता प्राप्त करणे कठीण आहे, विशेषत: नागरी उर्जेसाठी, कारण बहुतेक एसी लोड डीसी पॉवरसह वापरले जातात. .फोटोव्होल्टेइक पॉवर सप्लायला कमोडिटी म्हणून बाजारात प्रवेश करण्यासाठी वीज पुरवठा करणे कठीण आहे.याव्यतिरिक्त, फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा निर्मिती अखेरीस ग्रिड-कनेक्ट ऑपरेशन साध्य करेल, ज्याने परिपक्व बाजार मॉडेल स्वीकारले पाहिजे.भविष्यात, एसी फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टम फोटोव्होल्टेइक पॉवर निर्मितीचा मुख्य प्रवाह बनतील.
इन्व्हर्टर वीज पुरवठ्यासाठी फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टमची आवश्यकता

AC पॉवर आउटपुट वापरून फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टममध्ये चार भाग असतात: फोटोव्होल्टेइक अॅरे, चार्ज आणि डिस्चार्ज कंट्रोलर, बॅटरी आणि इन्व्हर्टर (ग्रीड-कनेक्टेड पॉवर जनरेशन सिस्टम सामान्यतः बॅटरी वाचवू शकते), आणि इन्व्हर्टर हा मुख्य घटक आहे.इन्व्हर्टरसाठी फोटोव्होल्टेइकची उच्च आवश्यकता आहे:

1. उच्च कार्यक्षमता आवश्यक आहे.सध्या सोलार सेल्सच्या किमती जास्त असल्याने, सोलर सेलचा जास्तीत जास्त वापर आणि सिस्टीमची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी इन्व्हर्टरची कार्यक्षमता वाढवण्याचा प्रयत्न करणे आवश्यक आहे.

2. उच्च विश्वसनीयता आवश्यक आहे.सध्या, फोटोव्होल्टेइक वीज निर्मिती प्रणाली प्रामुख्याने दुर्गम भागात वापरली जाते आणि अनेक पॉवर स्टेशन्स अप्राप्य आहेत आणि त्यांची देखभाल केली जाते.यासाठी इन्व्हर्टरला वाजवी सर्किट संरचना, काटेकोर घटक निवडणे आवश्यक आहे आणि इन्व्हर्टरला विविध संरक्षण कार्ये असणे आवश्यक आहे, जसे की इनपुट डीसी पोलॅरिटी कनेक्शन संरक्षण, एसी आउटपुट शॉर्ट सर्किट संरक्षण, ओव्हरहाटिंग, ओव्हरलोड संरक्षण इ.

3. डीसी इनपुट व्होल्टेजमध्ये विस्तृत रूपांतर असणे आवश्यक आहे.बॅटरीचे टर्मिनल व्होल्टेज लोड आणि सूर्यप्रकाशाच्या तीव्रतेसह बदलत असल्याने, बॅटरीचा बॅटरी व्होल्टेजवर महत्त्वपूर्ण परिणाम होत असला तरी, बॅटरीची उर्वरीत क्षमता आणि अंतर्गत प्रतिकार बदलल्याने बॅटरी व्होल्टेजमध्ये चढ-उतार होतात.विशेषत: जेव्हा बॅटरी वृद्ध होत असते, तेव्हा तिचे टर्मिनल व्होल्टेज मोठ्या प्रमाणात बदलते.उदाहरणार्थ, 12 V बॅटरीचे टर्मिनल व्होल्टेज 10 V ते 16 V पर्यंत बदलू शकते. यासाठी इन्व्हर्टरला मोठ्या DC वर ऑपरेट करणे आवश्यक आहे इनपुट व्होल्टेज श्रेणीमध्ये सामान्य ऑपरेशन सुनिश्चित करा आणि AC आउटपुट व्होल्टेजची स्थिरता सुनिश्चित करा.

4. मध्यम आणि मोठ्या क्षमतेच्या फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टममध्ये, इन्व्हर्टर पॉवर सप्लायचे आउटपुट कमी विकृतीसह साइन वेव्ह असावे.याचे कारण असे आहे की मध्यम आणि मोठ्या क्षमतेच्या प्रणालींमध्ये, जर स्क्वेअर वेव्ह पॉवर वापरली गेली, तर आउटपुटमध्ये अधिक हार्मोनिक घटक असतील आणि उच्च हार्मोनिक्स अतिरिक्त नुकसान निर्माण करतील.बर्‍याच फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टममध्ये दळणवळण किंवा इन्स्ट्रुमेंटेशन उपकरणे असतात.पॉवर ग्रिडच्या गुणवत्तेवर उपकरणांची उच्च आवश्यकता असते.जेव्हा मध्यम आणि मोठ्या क्षमतेच्या फोटोव्होल्टेइक पॉवर जनरेशन सिस्टम ग्रिडला जोडल्या जातात, तेव्हा सार्वजनिक ग्रीडसह वीज प्रदूषण टाळण्यासाठी, इन्व्हर्टरला साइन वेव्ह करंट आउटपुट करणे देखील आवश्यक असते.

इन्व्हर्टर डायरेक्ट करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करतो.जर डायरेक्ट करंट व्होल्टेज कमी असेल, तर ते स्टँडर्ड अल्टरनेटिंग करंट व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेन्सी मिळवण्यासाठी अल्टरनेटिंग करंट ट्रान्सफॉर्मरद्वारे बूस्ट केले जाते.मोठ्या-क्षमतेच्या इनव्हर्टरसाठी, उच्च DC बस व्होल्टेजमुळे, AC आउटपुटला साधारणपणे 220V पर्यंत व्होल्टेज वाढवण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मरची आवश्यकता नसते.मध्यम आणि लहान-क्षमतेच्या इनव्हर्टरमध्ये, डीसी व्होल्टेज तुलनेने कमी आहे, जसे की 12V, 24V साठी, बूस्ट सर्किट डिझाइन करणे आवश्यक आहे.मध्यम आणि लहान-क्षमतेच्या इन्व्हर्टरमध्ये साधारणपणे पुश-पुल इन्व्हर्टर सर्किट्स, फुल-ब्रिज इन्व्हर्टर सर्किट्स आणि उच्च-फ्रिक्वेंसी बूस्ट इन्व्हर्टर सर्किट्सचा समावेश होतो.पुश-पुल सर्किट्स बूस्ट ट्रान्सफॉर्मरच्या न्यूट्रल प्लगला पॉझिटिव्ह पॉवर सप्लायशी जोडतात आणि दोन पॉवर ट्यूब्स पर्यायी काम, आउटपुट एसी पॉवर, कारण पॉवर ट्रान्झिस्टर कॉमन ग्राउंडशी जोडलेले असतात, ड्राइव्ह आणि कंट्रोल सर्किट्स सोपे असतात आणि कारण ट्रान्सफॉर्मरमध्ये विशिष्ट लीकेज इंडक्टन्स आहे, ते शॉर्ट-सर्किट करंट मर्यादित करू शकते, त्यामुळे सर्किटची विश्वासार्हता सुधारते.तोटा असा आहे की ट्रान्सफॉर्मरचा वापर कमी आहे आणि प्रेरक भार चालविण्याची क्षमता कमी आहे.
फुल-ब्रिज इन्व्हर्टर सर्किट पुश-पुल सर्किटच्या कमतरतेवर मात करते.पॉवर ट्रान्झिस्टर आउटपुट पल्स रुंदी समायोजित करतो आणि आउटपुट एसी व्होल्टेजचे प्रभावी मूल्य त्यानुसार बदलते.सर्किटमध्ये फ्रीव्हीलिंग लूप असल्यामुळे, प्रेरक भारांसाठी देखील, आउटपुट व्होल्टेज वेव्हफॉर्म विकृत होणार नाही.या सर्किटचा तोटा असा आहे की वरच्या आणि खालच्या हातांचे पॉवर ट्रान्झिस्टर जमिनीवर सामायिक करत नाहीत, म्हणून एक समर्पित ड्राइव्ह सर्किट किंवा पृथक वीज पुरवठा वापरणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, वरच्या आणि खालच्या पुलाच्या हातांचे सामान्य वहन रोखण्यासाठी, सर्किट बंद करणे आणि नंतर चालू करणे आवश्यक आहे, म्हणजे, एक मृत वेळ सेट करणे आवश्यक आहे आणि सर्किट संरचना अधिक क्लिष्ट आहे.

पुश-पुल सर्किट आणि फुल-ब्रिज सर्किटच्या आउटपुटमध्ये स्टेप-अप ट्रान्सफॉर्मर जोडणे आवश्यक आहे.कारण स्टेप-अप ट्रान्सफॉर्मर आकाराने मोठा आहे, कार्यक्षमता कमी आहे आणि अधिक महाग आहे, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, उच्च-फ्रिक्वेंसी स्टेप-अप रूपांतरण तंत्रज्ञान रिव्हर्स साध्य करण्यासाठी वापरले जाते ते उच्च पॉवर घनता इन्व्हर्टर ओळखू शकते.या इन्व्हर्टर सर्किटचे फ्रंट-स्टेज बूस्ट सर्किट पुश-पुल स्ट्रक्चरचा अवलंब करते, परंतु कार्यरत वारंवारता 20KHz पेक्षा जास्त आहे.बूस्ट ट्रान्सफॉर्मर उच्च-फ्रिक्वेंसी मॅग्नेटिक कोर मटेरियलचा अवलंब करतो, त्यामुळे ते आकाराने लहान आणि वजनाने हलके आहे.उच्च-फ्रिक्वेंसी उलथापालथानंतर, उच्च-फ्रिक्वेंसी ट्रान्सफॉर्मरद्वारे उच्च-फ्रिक्वेंसी अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित केले जाते आणि नंतर उच्च-फ्रिक्वेंसी रेक्टिफायर फिल्टर सर्किटद्वारे उच्च-व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (सामान्यत: 300V वरील) प्राप्त केले जाते, आणि नंतर उलटे केले जाते. पॉवर वारंवारता इन्व्हर्टर सर्किट.

या सर्किट स्ट्रक्चरसह, इन्व्हर्टरची शक्ती मोठ्या प्रमाणात सुधारली जाते, इन्व्हर्टरचे लोड न होणारे नुकसान त्याच प्रकारे कमी होते आणि कार्यक्षमता सुधारली जाते.सर्किटचा तोटा म्हणजे सर्किट क्लिष्ट आहे आणि विश्वासार्हता वरील दोन सर्किट्सपेक्षा कमी आहे.

इन्व्हर्टर सर्किटचे नियंत्रण सर्किट

वर नमूद केलेल्या इनव्हर्टरची मुख्य सर्किट्स सर्व कंट्रोल सर्किटद्वारे साकार करणे आवश्यक आहे.सामान्यतः, दोन नियंत्रण पद्धती आहेत: स्क्वेअर वेव्ह आणि सकारात्मक आणि कमकुवत लहर.स्क्वेअर वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टर पॉवर सप्लाय सर्किट सोपे आहे, किमतीत कमी आहे, परंतु कार्यक्षमता कमी आहे आणि हार्मोनिक घटकांमध्ये मोठे आहे..साइन वेव्ह आउटपुट हा इनव्हर्टरचा विकास ट्रेंड आहे.मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, PWM फंक्शन्ससह मायक्रोप्रोसेसर देखील बाहेर आले आहेत.त्यामुळे, साइन वेव्ह आउटपुटसाठी इन्व्हर्टर तंत्रज्ञान परिपक्व झाले आहे.

1. स्क्वेअर वेव्ह आउटपुट असलेले इन्व्हर्टर सध्या बहुतेक पल्स-रुंदी मॉड्यूलेशन इंटिग्रेटेड सर्किट्स वापरतात, जसे की SG 3 525, TL 494 आणि असेच.सरावाने हे सिद्ध केले आहे की SG3525 इंटिग्रेटेड सर्किट्सचा वापर आणि पॉवर एफईटीचा वापर पॉवर घटक म्हणून स्विचिंग केल्याने तुलनेने उच्च कार्यक्षमता आणि किंमत इन्व्हर्टर मिळू शकतात.कारण SG3525 मध्ये पॉवर FETs क्षमता थेट चालविण्याची क्षमता आहे आणि अंतर्गत संदर्भ स्त्रोत आणि ऑपरेशनल अॅम्प्लिफायर आणि अंडरव्होल्टेज संरक्षण कार्य आहे, त्यामुळे त्याचे परिधीय सर्किट अगदी सोपे आहे.

2. साइन वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टर कंट्रोल इंटिग्रेटेड सर्किट, साइन वेव्ह आउटपुटसह इन्व्हर्टरचे कंट्रोल सर्किट मायक्रोप्रोसेसरद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकते, जसे की INTEL कॉर्पोरेशनने उत्पादित केलेले 80 C 196 MC आणि मोटोरोला कंपनीद्वारे उत्पादित.MI-CRO CHIP कंपनी इ. द्वारा निर्मित MP 16 आणि PI C 16 C 73. या सिंगल-चिप कॉम्प्युटरमध्ये एकाधिक PWM जनरेटर आहेत आणि ते वरच्या आणि वरच्या पुलाचे हात सेट करू शकतात.डेड टाइम दरम्यान, साइन वेव्ह आउटपुट सर्किट लक्षात घेण्यासाठी INTEL कंपनीचे 80 C 196 MC, साइन वेव्ह सिग्नल निर्मिती पूर्ण करण्यासाठी 80 C 196 MC वापरा आणि व्होल्टेज स्थिरीकरण साध्य करण्यासाठी AC आउटपुट व्होल्टेज शोधा.

इन्व्हर्टरच्या मुख्य सर्किटमध्ये पॉवर डिव्हाइसेसची निवड

च्या मुख्य पॉवर घटकांची निवडइन्व्हर्टरखूप महत्वाचे आहे.सध्या, सर्वाधिक वापरल्या जाणार्‍या पॉवर घटकांमध्ये डार्लिंग्टन पॉवर ट्रान्झिस्टर (BJT), पॉवर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOS-F ET), इन्सुलेटेड गेट ट्रान्झिस्टर (IGB) यांचा समावेश होतो.टी) आणि टर्न-ऑफ थायरिस्टर (जीटीओ), इ. लहान-क्षमतेच्या लो-व्होल्टेज सिस्टीममध्ये सर्वाधिक वापरलेली उपकरणे एमओएस एफईटी आहेत, कारण एमओएस एफईटीमध्ये कमी ऑन-स्टेट व्होल्टेज ड्रॉप आहे आणि आयजी बीटीची स्विचिंग वारंवारता सामान्यत: आहे. उच्च-व्होल्टेज आणि मोठ्या-क्षमतेच्या प्रणालींमध्ये वापरले जाते.याचे कारण असे की MOS FET चा ऑन-स्टेट रेझिस्टन्स व्होल्टेजच्या वाढीसह वाढतो आणि IG BT मध्यम-क्षमतेच्या सिस्टीममध्ये जास्त फायदा होतो, तर सुपर-लार्ज-कॅसिटी (100 kVA वरील) सिस्टीममध्ये, GTO सामान्यतः वापरले जातात. शक्ती घटक म्हणून.