Inverters hearre ta in grutte groep statyske converters, dy't in protte fan hjoed omfetsje's apparaten kinne"omsette”elektryske parameters yn ynfier, lykas spanning en frekwinsje, om in útfier te produsearjen dy't kompatibel is mei de easken fan 'e lading.

Yn 't algemien binne ynverters de apparaten dy't yn steat binne om direkte stroom te konvertearjen yn wikselstroom en binne frij gewoan yn yndustriële automatisearringsapplikaasjes en elektryske oandriuwen.De arsjitektuer en it ûntwerp fan ferskate ynvertertypen feroaret neffens elke spesifike applikaasje, sels as de kearn fan har haaddoel itselde is (DC nei AC-konverzje).

1.Standalone en Grid-Connected Inverters

Inverters brûkt yn fotovoltaïsche tapassingen binne histoarysk ferdield yn twa haadkategoryen:

:Standalone ynverters

:Grid-ferbûne ynverters

Standalone ynverters binne foar de applikaasjes wêr't de PV-fabryk net is ferbûn mei it haadnetwurk foar enerzjydistribúsje.De inverter is by steat om te leverjen elektryske enerzjy oan de ferbûne loads, soargje foar de stabiliteit fan de wichtichste elektryske parameters (spanning en frekwinsje).Dit hâldt se binnen foarbepaalde grinzen, by steat om te wjerstean tydlike oerlêst situaasjes.Yn dizze situaasje wurdt de ynverter keppele oan in batterijopslachsysteem om in konsekwinte enerzjyfoarsjenning te garandearjen.

Grid-ferbûne ynverters, oan 'e oare kant, binne yn steat om te syngronisearjen mei it elektryske netwurk wêrmei se ferbûn binne, om't yn dit gefal spanning en frekwinsje binne"oplein”troch it haadnet.Dizze ynverters moatte kinne loskeppelje as it haadnet mislearret om elke mooglike omkearde levering fan it haadnet te foarkommen, wat in serieus gefaar kin fertsjintwurdigje.

figuer 1 - Foarbyld fan Standalone systeem en Grid-ferbûn systeem.Ofbylding mei hoflikens fan Biblus.

2.Wat is de rol fan 'e buskondensator

It doel fan in ynverter is om in DC-golffoarmspanning te transformearjen yn in AC-sinjaal om krêft yn in lading (bygelyks it stroomnet) te ynjeksje op in bepaalde frekwinsje en mei in lytse fazehoek (φ ≈0).In ferienfâldige sirkwy foar in ienfaze unipolêre Pulse-Width Modulation (PWM) wurdt werjûn yn figuer2 (itselde algemiene skema kin útwreide wurde nei in trije faze systeem).Yn dit skema wurdt in PV-systeem, dat fungearret as in DC-spanningsboarne mei wat boarneinduktânsje, foarme yn in AC-sinjaal troch fjouwer IGBT-skeakels parallel mei freewheeling-diodes.Dizze skeakels wurde regele by de poarte troch in PWM-sinjaal, dat typysk de útfier is fan in IC dy't in dragerwelle fergeliket (meastentiids in sinuswelle fan 'e winske útfierfrekwinsje) en in referinsjewelle op in signifikant hegere frekwinsje (typysk in trijehoekwelle) by 5-20 kHz).De útfier fan 'e IGBT's wurdt foarme yn in AC-sinjaal geskikt foar gebrûk as rasterynjeksje troch de tapassing fan ferskate topologyen fan LC-filters.

Get Quote

figuer 2: Pulsed Width Modulation (PWM) single-faseynverter opset.De IGBT-skeakels, tegearre mei LC-útfierfilter, foarmje it DC-ynfiersinjaal yn in brûkber AC-sinjaal.Dit soarget foar inskealike spanningsrimpeling oer de PV-terminals.De buscapacitor wurdt sized om te ferminderjen dizze rimpel.

De wurking fan 'e IGBT's yntroduseart in rimpelspanning op' e terminal fan 'e PV-array.Dizze rimpeling is skealik foar de wurking fan it PV-systeem, om't de nominale spanning tapast op 'e terminals moat wurde holden op it maksimale krêftpunt (MPP) fan' e IV-kromme om de measte krêft te ûntfangen.In spanningsrimpel op 'e PV-terminals sil de krêft dy't út it systeem helle wurdt oscillere, wat resulteart yn

in legere gemiddelde macht útfier (figuer 3).In kondensator wurdt tafoege oan 'e bus om de spanningsrimpel te glêdjen.

Ofbylding 3: In spanningsrimpel yntrodusearre op 'e PV-terminals troch it PWM-ynverterskema ferpleatst de tapaste spanning fan it max power point (MPP) fan 'e PV-array.Dit yntrodusearret in rimpel yn 'e krêftútfier fan' e array sadat de gemiddelde útfierkrêft leger is as de nominale MPP

De amplitude (piek oant peak) fan 'e spanningsrimpel wurdt bepaald troch de skeakelfrekwinsje, PV-spanning, buskapasitânsje, en filterinduktânsje neffens:

wêr:

VPV is de sinnepaniel DC spanning,

Cbus is de kapasitânsje fan 'e buskondensator,

L is de induktânsje fan de filterinduktors,

fPWM is de wikselfrekwinsje.

Fergeliking (1) jildt foar in ideale kondensator dy't foarkomt dat lading troch de kondensator streamt by it opladen en dan de enerzjy dy't yn it elektryske fjild leit sûnder wjerstân.Yn 'e realiteit is gjin kondensator ideaal (figuer 4), mar is gearstald út meardere eleminten.Njonken de ideale kapasitânsje is it dielektrike net perfekt resistyf en in lytse lekstroom streamt fan 'e anode nei kathode lâns in einige shuntresistinsje (Rsh), om de dielektrike kapasitânsje (C) om te gean.As stroom troch de kondensator streamt, binne de pinnen, folies en dielektrikum net perfekt geleidend en is d'r in lykweardige searjeresistinsje (ESR) yn searje mei de kapasitânsje.Uteinlik bewarret de kondensator wat enerzjy yn it magnetyske fjild, dus is d'r in lykweardige searjeinduktânsje (ESL) yn searje mei de kapasitânsje en ESR.

figuer 4: lykweardich circuit fan in generike capacitor.In kondensator isgearstald út in protte net-ideale eleminten, ynklusyf dielectric capacitance (C), in net-ûneinige shunt ferset troch de dielectric dat omgiet de capacitor, series resistance (ESR) en series inductance (ESL).

Sels yn in komponint sa skynber ienfâldich as in kondensator, besteane d'r meardere eleminten dy't mislearje of degradearje kinne.Elk fan dizze eleminten kin ynfloed op it gedrach fan 'e ynverter, sawol oan' e AC- as DC-kanten.Om it effekt te bepalen dat degradaasje fan net-ideale kondensatorkomponinten hat op 'e spanningsrimpel yntrodusearre oer de PV-terminals, waard in PWM unipolêre H-brêge-ynverter (figuer 2) simulearre mei SPICE.De filterkondensatoren en ynduktors wurde respektivelik hâlden op 250µF en 20mH.De SPICE-modellen foar de IGBT's binne ôflaat fan it wurk fan Petrie et al. It PWM-sinjaal, dat de IGBT-skeakels kontrolearret, wurdt bepaald troch in komparator en invertearjende komparator-sirkwy foar respektivelik de hege en leechside IGBT-skeakels.De ynfier foar de PWM-kontrôles binne in 9.5V, 60Hz sinusdragerwelle en in 10V, 10kHz trijehoekige welle.