संक्षेप में कहें तो, पीवी इन्वर्टर की कार्य प्रक्रिया को तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:बिजली संग्रह और अनुकूलन, डीसी-एसी रूपांतरण, औरग्रिड{{0}कनेक्टेड/ऑफ़-ग्रिड अनुकूलन. निम्नलिखित बुनियादी सिद्धांतों, मुख्य मॉड्यूल और प्रमुख प्रौद्योगिकियों के दृष्टिकोण से एक विस्तृत विवरण है:
I. मुख्य कार्य उद्देश्य
पीवी मॉड्यूल की आउटपुट विशेषताएँ रोशनी और तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं, जो आउटपुट वोल्टेज और करंट के बीच एक गैर-रेखीय संबंध प्रस्तुत करती हैं। इसके अलावा, सीधे उत्पन्न डीसी बिजली को सीधे मुख्य ग्रिड से नहीं जोड़ा जा सकता है या पारंपरिक एसी लोड नहीं चलाया जा सकता है। इसलिए, इन्वर्टर को दो मुख्य उद्देश्यों को प्राप्त करने की आवश्यकता है:
बिजली उत्पादन को अधिकतम करें: बिजली उत्पादन दक्षता में यथासंभव सुधार करने के लिए एमपीपीटी तकनीक के माध्यम से वास्तविक समय में पीवी मॉड्यूल के अधिकतम बिजली उत्पादन बिंदु को ट्रैक करें।
तरंगरूप और तुल्यकालन: डीसी पावर को साइनसॉइडल एसी पावर में परिवर्तित करें जो ग्रिड मानकों (पावर ग्रिड के साथ सुसंगत वोल्टेज, आवृत्ति और चरण के साथ) को पूरा करता है ताकि ग्रिड से जुड़ी सुरक्षा या ऑफ-ग्रिड लोड के स्थिर संचालन को सुनिश्चित किया जा सके।
द्वितीय. फोटोवोल्टिक इनवर्टर की बुनियादी कार्य प्रक्रिया
सबसे आम लेनाग्रिड से जुड़े पीवी इनवर्टरउदाहरण के तौर पर, समग्र कार्य प्रक्रिया को चार चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
चरण 1: डीसी इनपुट और फ़िल्टरिंग (डीसी-साइड प्रोसेसिंग)
श्रृंखला/समानांतर जुड़े हुए पीवी मॉड्यूल द्वारा डीसी पावर आउटपुट बिल्कुल स्थिर नहीं है, रोशनी में बदलाव और मॉड्यूल विशेषताओं में अंतर के कारण वोल्टेज तरंग और वर्तमान में उतार-चढ़ाव होता है।
इन्वर्टर सबसे पहले डीसी पावर से कनेक्ट होता हैडीसी फ्यूज(ओवरकरंट सुरक्षा के लिए) और एडीसी सर्ज अरेस्टर(सर्ज सुरक्षा के लिए)।
फिर, एक फिल्टर सर्किट से बनाडीसी फ़िल्टर कैपेसिटर/इंडक्टरइसका उपयोग डीसी वोल्टेज के उतार-चढ़ाव को सुचारू करने के लिए किया जाता है, जो बाद के रूपांतरण चरण के लिए एक स्थिर डीसी इनपुट प्रदान करता है।
चरण 2: अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी)
बिजली उत्पादन दक्षता में सुधार के लिए यह इन्वर्टर की एक महत्वपूर्ण कड़ी है। मुख्य सिद्धांत वास्तविक समय में पीवी मॉड्यूल के आउटपुट वोल्टेज और करंट का पता लगाना हैनियंत्रण एल्गोरिदम, वर्तमान आउटपुट पावर की गणना करें, और पीवी मॉड्यूल को हर समय अधिकतम पावर आउटपुट के बिंदु पर चालू रखने के लिए इन्वर्टर के डीसी इनपुट वोल्टेज को गतिशील रूप से समायोजित करें।
सामान्य एमपीपीटी एल्गोरिदम: गड़बड़ी और अवलोकन (पी एंड ओ), वृद्धिशील संचालन (आईएनसी)। उनमें से, वृद्धिशील संचालन विधि में उच्च परिशुद्धता है और तेजी से रोशनी परिवर्तन वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।
कार्यान्वयन विधि: डीसी वोल्टेज को ए के माध्यम से समायोजित करेंडीसी-डीसी कनवर्टर(जैसे कि बूस्ट स्टेप-अप सर्किट)। जब पीवी मॉड्यूल का आउटपुट वोल्टेज कम होता है, तो बूस्ट सर्किट इसे उलटा करने के लिए उपयुक्त डीसी बस वोल्टेज तक बढ़ा देता है (उदाहरण के लिए, 380V एसी आउटपुट के अनुरूप 380V डीसी बस)।
चरण 3: डीसी-एसी रूपांतरण (कोर उलटा चरण)
यह इन्वर्टर का मुख्य कार्य है, जो अनिवार्य रूप से स्थिर डीसी पावर को साइन वेव के समान एसी पावर में परिवर्तित करता है, जो कि उच्च {{0}फ़्रीक्वेंसी ऑन -ऑफ ऑपरेशन के माध्यम से होता है।पावर इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग डिवाइस. विभिन्न टोपोलॉजिकल संरचनाओं के अनुसार इसे मुख्य रूप से विभाजित किया गया हैएकल -चरण इनवर्टर(सिविल कम -बिजली अनुप्रयोगों के लिए) औरतीन-चरण इनवर्टर(औद्योगिक और वाणिज्यिक उच्च -शक्ति अनुप्रयोगों के लिए), सुसंगत मूल सिद्धांतों के साथ:
उपकरणों को स्विच करना: इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) या मेटल {{0}ऑक्साइड {{1} सेमीकंडक्टर फील्ड - इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) को अपनाया जाता है, जो बिजली रूपांतरण के लिए "इलेक्ट्रॉनिक स्विच" हैं और माइक्रोसेकंड के भीतर नियंत्रण को बंद कर सकते हैं।
इन्वर्टर ब्रिज टोपोलॉजी: सबसे अधिक प्रयोग किया जाने वाला हैपूर्ण-ब्रिज इन्वर्टर सर्किट(एकल चरण के लिए 4 स्विचिंग डिवाइस और तीन चरण के लिए 6 स्विचिंग डिवाइस के साथ)। एक उदाहरण के रूप में एकल-चरण पूर्ण-ब्रिज सर्किट को लेते हुए:
नियंत्रक आउटपुट देता हैपल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) सिग्नल4 आईजीबीटी के ऑन-ऑफ अनुक्रम और कर्तव्य चक्र को नियंत्रित करने के लिए।
पल्स चौड़ाई को समायोजित करके, स्विचिंग उपकरणों द्वारा "स्क्वायर वेव पल्स ट्रेन" आउटपुट को साइन वेव के करीब एसी पावर बनाने के लिए फ़िल्टर किया जाता है।
एसी फ़िल्टरिंग: उलटा होने के बाद एसी पावर में उच्च आवृत्ति वाले हार्मोनिक्स होते हैं, जिन्हें फ़िल्टर करने की आवश्यकता होती हैएलसी फ़िल्टर सर्किटशुद्ध साइनसॉइडल एसी पावर प्राप्त करने के लिए एसी फिल्टर इंडक्टर्स और कैपेसिटर से बना है।
चरण 4: ग्रिड {{1}कनेक्टेड/ऑफ़{{2}ग्रिड अनुकूलन और सुरक्षा (एसी-साइड प्रोसेसिंग)
1. ग्रिड से जुड़े इनवर्टर: सिंक्रोनाइज़ेशन और ग्रिड कनेक्शन
यदि इन्वर्टर का उपयोग ग्रिड से जुड़े बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है, तो यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि आउटपुट एसी पावर हैसमान आवृत्ति, चरण और वोल्टेज मेंमुख्य ग्रिड के रूप में:
वास्तविक समय में पावर ग्रिड की वोल्टेज आवृत्ति और चरण का पता लगाएंचरण-लॉक्ड लूप (पीएलएल) तकनीक, इन्वर्टर द्वारा एसी पावर आउटपुट के चरण और आवृत्ति को समायोजित करें, और पावर ग्रिड के साथ सटीक सिंक्रनाइज़ेशन प्राप्त करें।
के माध्यम से पावर ग्रिड से कनेक्ट करेंएसी संपर्ककर्ता, और ग्रिड से जुड़ी सुरक्षा सुनिश्चित करेंआइलैंडिंग सुरक्षा, ओवरवोल्टेज/अंडरवोल्टेज सुरक्षा, ओवरकरंट सुरक्षा, आवृत्ति सुरक्षा, आदि (उदाहरण के लिए, जब पावर ग्रिड बिजली से बाहर हो जाता है, तो रखरखाव कर्मियों को खतरे में डालने से "आइलैंडिंग प्रभाव" को रोकने के लिए इन्वर्टर को तुरंत काम करना बंद कर देना चाहिए)।
2. ऑफ-ग्रिड इनवर्टर: सीधी बिजली आपूर्ति
यदि इन्वर्टर का उपयोग ऑफ ग्रिड सिस्टम (उदाहरण के लिए, दूरदराज के क्षेत्रों में फोटोवोल्टिक बिजली आपूर्ति) में किया जाता है, तो फ़िल्टर किए गए साइनसॉइडल एसी बिजली को सीधे लोड (उदाहरण के लिए, घरेलू उपकरण, औद्योगिक उपकरण) में आपूर्ति की जाती है। इस बीच, स्थिर वोल्टेज विनियमन प्राप्त करने के लिए इसे ऊर्जा भंडारण बैटरियों के साथ जोड़ा जा सकता है।
तृतीय. फोटोवोल्टिक इनवर्टर के मुख्य प्रकार और टोपोलॉजिकल अंतर
विभिन्न प्रकार के इनवर्टर में व्युत्क्रम चरण की टोपोलॉजी में थोड़ा अंतर होता है और ये विभिन्न परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होते हैं:
सेंट्रल इनवर्टर(औद्योगिक/व्यावसायिक उपयोग और फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों के लिए उच्च-शक्ति):
गोद लेनापावर फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर/उच्च-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मरटोपोलॉजी. कुछ ट्रांसफार्मर रहित (गैर -पृथक) प्रकार कैपेसिटर के माध्यम से अलगाव प्राप्त करते हैं, जिसमें बिजली कई मेगावाट तक पहुंचती है। उन्हें उच्च एकीकरण और सुविधाजनक संचालन और रखरखाव की विशेषता है।
स्ट्रिंग इनवर्टर(मध्यम और छोटी शक्ति, घरेलू उपयोग और वितरित फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए):
प्रत्येक पीवी स्ट्रिंग एक स्वतंत्र एमपीपीटी नियंत्रक से सुसज्जित है, और व्युत्क्रम चरण एक पूर्ण ब्रिज टोपोलॉजी को अपनाता है। यह प्रत्येक स्ट्रिंग के अधिकतम पावर पॉइंट को स्वतंत्र रूप से ट्रैक कर सकता है, विभिन्न स्ट्रिंग्स (उदाहरण के लिए, छायांकन) के बीच रोशनी के अंतर को अनुकूलित कर सकता है।
माइक्रोइनवर्टर(घरेलू फोटोवोल्टिक प्रणालियों के लिए कम -शक्ति):
पीवी मॉड्यूल के पीछे सीधे स्थापित किया गया है, एक मॉड्यूल के अनुरूप एक माइक्रोइन्वर्टर के साथ, "मॉड्यूल - स्तर उलटा" का एहसास होता है। इसमें उच्चतम एमपीपीटी परिशुद्धता है और यह जटिल रोशनी वाले वातावरण के लिए उपयुक्त है।
चतुर्थ. प्रमुख तकनीकी संकेतक और प्रदर्शन प्रभाव
उलटा दक्षता: उच्च गुणवत्ता वाले इनवर्टर 98% (यूरोपीय दक्षता) से अधिक की अधिकतम दक्षता प्राप्त कर सकते हैं, जो मुख्य रूप से स्विचिंग उपकरणों की चालन हानि और एमपीपीटी की ट्रैकिंग सटीकता पर निर्भर करता है।
कुल हार्मोनिक विरूपण (THD): ग्रिड से जुड़े इनवर्टर को 5% से कम या उसके बराबर THD की आवश्यकता होती है। टीएचडी जितना कम होगा, आउटपुट साइन वेव उतना ही शुद्ध होगा और पावर ग्रिड में हस्तक्षेप उतना ही कम होगा।
एमपीपीटी दक्षता: आम तौर पर 99% से अधिक या उसके बराबर होना आवश्यक है, जो सीधे फोटोवोल्टिक प्रणाली के समग्र बिजली उत्पादन को प्रभावित करता है।
सारांश
पीवी इन्वर्टर का सार हैकोर के रूप में पावर इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग उपकरणों के साथ उच्च आवृत्ति मॉड्यूलेशन के माध्यम से पावर फॉर्म रूपांतरण का एहसास करें, नियंत्रण एल्गोरिदम के माध्यम से बिजली अनुकूलन और ग्रिड अनुकूलन प्राप्त करते हुए। इसके कार्य सिद्धांत का मूल इसमें निहित है:DC{0}}DC कनवर्टर्स के माध्यम से पावर ऑप्टिमाइजेशन को साकार करना, PWM{{2}मॉड्यूलेटेड इन्वर्टर ब्रिज के माध्यम से DC{1}AC रूपांतरण प्राप्त करना, और चरण{{3}लॉक्ड लूप और सुरक्षा सर्किट के माध्यम से सुरक्षित ग्रिड कनेक्शन सुनिश्चित करना. यह प्रक्रिया न केवल बिजली इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी की तेज़ स्विचिंग विशेषताओं का उपयोग करती है बल्कि नियंत्रण सिद्धांत के सटीक विनियमन को भी जोड़ती है, जो फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन प्रणालियों में बिजली के प्रभावी उपयोग के लिए एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में कार्य करती है।
