Omvormers hearre ta in grutte groep statyske omvormers, wêrûnder in protte fan hjoeddedei's apparaten dy't yn steat binne om"bekeare"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 omvormers apparaten dy't by steat binne om gelijkstroom yn wikselstroom om te setten en binne frij gewoan yn yndustriële automatisearringstapassingen en elektryske oandriuwingen. De arsjitektuer en it ûntwerp fan ferskate omvormertypen feroarje neffens elke spesifike tapassing, sels as de kearn fan har haaddoel itselde is (DC nei AC-konverzje).

1. Standalone en net-ferbûne omvormers

Omvormers dy't brûkt wurde yn fotovoltaïsche tapassingen binne histoarysk ferdield yn twa haadkategoryen:

:Standalone omvormers

:Net-ferbûne omvormers

Standalone omvormers binne foar tapassingen dêr't de PV-ynstallaasje net ferbûn is mei it haadenerzjydistribúsjenetwurk. De omvormer is yn steat om elektryske enerzjy te leverjen oan de oansletten lasten, wêrtroch't de stabiliteit fan 'e wichtichste elektryske parameters (spanning en frekwinsje) garandearre wurdt. Dit hâldt se binnen foarôf definieare grinzen, en is by steat om tydlike oerbelêstingssituaasjes te wjerstean. Yn dizze situaasje is de omvormer keppele oan in batterijopslachsysteem om in konsekwinte enerzjyfoarsjenning te garandearjen.

Omvormers dy't oan it net ferbûn binne, kinne oan 'e oare kant syngronisearje mei it elektrisiteitsnet dêr't se mei ferbûn binne, om't yn dit gefal spanning en frekwinsje binne"oplein"troch it haadnet. Dizze omvormers moatte by steat wêze om te ûntkoppelen as it haadnet útfalt om elke mooglike omkearde oanfier fan it haadnet te foarkommen, wat in serieus gefaar foarmje kin.

Figuer 1 - Foarbyld fan in selsstannich systeem en in systeem ferbûn mei it elektrisiteitsnet. Ofbylding mei dank oan Biblus.

2. Wat is de rol fan 'e buskondensator

It doel fan in omvormer is om in gelijkstroomspanning om te setten yn in wikselstroomsinjaal om stroom yn in lading (bygelyks it stroomnet) te ynjeksjearjen op in bepaalde frekwinsje en mei in lytse fazehoeke (φ ≈0). In ferienfâldige sirkwy foar in ienfaze unipolare pulsbreedtemodulaasje (PWM) wurdt werjûn yn figuer2 (itselde algemiene skema kin útwreide wurde nei in trijefazesysteem). Yn dit skema wurdt in PV-systeem, dat fungearret as in DC-spanningsboarne mei wat boarne-induktânsje, foarme ta in AC-sinjaal fia fjouwer IGBT-skeakels parallel mei frijrinnende diodes. Dizze skeakels wurde by de gate bestjoerd fia in PWM-sinjaal, dat typysk de útfier is fan in IC dy't in dragergolf (meastal in sinusgolf fan 'e winske útfierfrekwinsje) en in referinsjegolf op in signifikant hegere frekwinsje (meastal in trijehoekgolf op 5-20 kHz) fergeliket. De útfier fan 'e IGBT's wurdt foarme ta in AC-sinjaal dat geskikt is foar gebrûk of rasterynjeksje troch de tapassing fan ferskate topologyen fan LC-filters.

Krij in offerte

Figuer 2: Pulsed Width Modulation (PWM) ienfazeomvormer opset. De IGBT-skeakels, tegearre mei it LC-útfierfilter, foarmje it DC-ynfiersignaal ta in brûkber AC-signaal. Dit feroarsaket inskealike spanningsrimpel oer de PV-terminals. De busDe kondensator is sa grut makke dat dizze ripple wurdt fermindere.

De wurking fan 'e IGBT's yntrodusearret in rimpelspanning op 'e terminal fan 'e PV-array. Dizze rimpel is skealik foar de wurking fan it PV-systeem, om't de nominale spanning dy't tapast wurdt op 'e terminals op it maksimale krêftpunt (MPP) fan 'e IV-kromme hâlden wurde moat om it measte fermogen te ekstrahearjen. In spanningsrimpel op 'e PV-terminals sil it fermogen dat út it systeem helle wurdt, oszillearje, wat resulteart yn

in legere gemiddelde útfierkrêft (figuer 3). In kondensator wurdt tafoege oan 'e bus om de spanningsrimpel glêd te strijken.

Figuer 3: In spanningsrimpel dy't troch it PWM-omvormerskema op 'e PV-terminals ynfierd wurdt, ferskowt de oanbrochte spanning fan it maksimale fermogenspunt (MPP) fan 'e PV-array. Dit yntrodusearret in rimpel yn 'e fermogensútfier fan 'e array, sadat it gemiddelde útfierfermogen leger is as de nominale MPP.

De amplitude (piek nei piek) fan 'e spanningsrimpel wurdt bepaald troch de skeakelfrekwinsje, PV-spanning, buskapasitans en filterinduktans neffens:

wêr:

VPV is de gelijkspanning fan it sinnepaniel,

Cbus is de kapasitânsje fan 'e buskondensator,

L is de induktânsje fan 'e filterinduktors,

fPWM is de skeakelfrekwinsje.

Fergeliking (1) jildt foar in ideale kondensator dy't foarkomt dat lading troch de kondensator streamt tidens it laden en dan de enerzjy yn it elektryske fjild ûntlaadt sûnder wjerstân. Yn werklikheid is gjin kondensator ideaal (figuer 4), mar is gearstald út meardere eleminten. Neist de ideale kondensator is it diëlektryske materiaal net perfekt resistyf en streamt in lytse lekstroom fan 'e anode nei de katode lâns in eindige shuntwjerstân (Rsh), wêrby't de diëlektryske kondensator (C) omgiet. As stroom troch de kondensator streamt, binne de pinnen, folies en diëlektryske materialen net perfekt geliedend en is der in lykweardige searjewjerstân (ESR) yn searje mei de kondensator. Uteinlik bewarret de kondensator wat enerzjy yn it magnetyske fjild, sadat der in lykweardige searjeinduktânsje (ESL) yn searje is mei de kondensator en ESR.

Figuer 4: Ekwivalint sirkwy fan in generike kondensator. In kondensator isgearstald út in protte net-ideale eleminten, ynklusyf diëlektryske kapasitansje (C), in net-ûneinige shuntwjerstân troch it diëlektrikum dat de kondensator omgiet, searjewjerstân (ESR), en searjeinduktânsje (ESL).

Sels yn in komponint dy't sa ienfâldich liket as in kondensator, besteane der meardere eleminten dy't kinne falen of degradearje. Elk fan dizze eleminten kin it gedrach fan 'e omvormer beynfloedzje, sawol oan 'e AC- as DC-kant. Om it effekt te bepalen dat degradaasje fan net-ideale kondensatorkomponinten hat op 'e spanningsrimpel dy't oer de PV-terminals ynfierd wurdt, waard in PWM unipolare H-brêge-omvormer (figuer 2) simulearre mei SPICE. De filterkondensatoren en induktors wurde hâlden op respektivelik 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 invertearjend komparatorsirkwy foar respektivelik de hege en lege kant IGBT-skeakels. De ynfier foar de PWM-kontrôles binne in 9.5V, 60Hz sinusdragerweach en in 10V, 10kHz trijehoekige weach.