फोटोवोल्टिक इन्वर्टर का कार्य सिद्धांत और विशेषताएं

इन्वर्टर का कार्य सिद्धांत:

इन्वर्टर डिवाइस का मूल इन्वर्टर स्विच सर्किट है, जिसे संक्षेप में इन्वर्टर सर्किट कहा जाता है।सर्किट पावर इलेक्ट्रॉनिक स्विच को चालू और बंद करके इन्वर्टर फ़ंक्शन को पूरा करता है।

विशेषताएँ:

(1) उच्च दक्षता की आवश्यकता है।

वर्तमान में सौर कोशिकाओं की ऊंची कीमत के कारण, सौर कोशिकाओं के उपयोग को अधिकतम करने और सिस्टम की दक्षता में सुधार करने के लिए, हमें इन्वर्टर की दक्षता में सुधार करने का प्रयास करना चाहिए।

(2) उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता है।

वर्तमान में, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से दूरदराज के क्षेत्रों में किया जाता है, और कई पावर स्टेशन अप्राप्य और रखरखाव वाले होते हैं, जिसके लिए इन्वर्टर को एक उचित सर्किट संरचना, सख्त घटक चयन की आवश्यकता होती है, और इन्वर्टर को विभिन्न सुरक्षा कार्यों की आवश्यकता होती है, जैसे जैसे: इनपुट डीसी पोलारिटी रिवर्स प्रोटेक्शन, एसी आउटपुट शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन, ओवरहीटिंग, ओवरलोड प्रोटेक्शन, आदि।

(3) इनपुट वोल्टेज के लिए अनुकूलन की एक विस्तृत श्रृंखला की आवश्यकता होती है।

क्योंकि सौर सेल का टर्मिनल वोल्टेज भार और सूर्य की रोशनी की तीव्रता के साथ बदलता रहता है।विशेष रूप से जब बैटरी पुरानी हो रही हो, तो इसका टर्मिनल वोल्टेज व्यापक रूप से भिन्न होता है।उदाहरण के लिए, 12V बैटरी के लिए, इसका टर्मिनल वोल्टेज 10V और 16V के बीच भिन्न हो सकता है, जिसके लिए इन्वर्टर को एक बड़े DC इनपुट वोल्टेज रेंज के भीतर सामान्य रूप से काम करने की आवश्यकता होती है।

फोटोवोल्टिक इन्वर्टर वर्गीकरण：

इनवर्टर को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं।उदाहरण के लिए, इन्वर्टर द्वारा एसी वोल्टेज आउटपुट के चरणों की संख्या के अनुसार, इसे एकल-चरण इनवर्टर और तीन-चरण इनवर्टर में विभाजित किया जा सकता है;ट्रांजिस्टर इनवर्टर, थाइरिस्टर इनवर्टर और टर्न-ऑफ थाइरिस्टर इनवर्टर में विभाजित।इन्वर्टर सर्किट के सिद्धांत के अनुसार, इसे स्व-उत्तेजित दोलन इन्वर्टर, स्टेप्ड वेव सुपरपोजिशन इन्वर्टर और पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन इन्वर्टर में भी विभाजित किया जा सकता है।ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम या ऑफ-ग्रिड सिस्टम में अनुप्रयोग के अनुसार, इसे ग्रिड-कनेक्टेड इन्वर्टर और ऑफ-ग्रिड इन्वर्टर में विभाजित किया जा सकता है।ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपयोगकर्ताओं को इनवर्टर चुनने की सुविधा प्रदान करने के लिए, यहां केवल इनवर्टर को विभिन्न लागू अवसरों के अनुसार वर्गीकृत किया गया है।

1. केंद्रीकृत इन्वर्टर

केंद्रीकृत इन्वर्टर तकनीक यह है कि कई समानांतर फोटोवोल्टिक तार एक ही केंद्रीकृत इन्वर्टर के डीसी इनपुट से जुड़े होते हैं।आम तौर पर, तीन-चरण आईजीबीटी पावर मॉड्यूल का उपयोग उच्च शक्ति के लिए किया जाता है, और क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग कम शक्ति के लिए किया जाता है।डीएसपी उत्पन्न बिजली की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए नियंत्रक को परिवर्तित करता है, जिससे यह साइन वेव करंट के बहुत करीब हो जाता है, जिसका उपयोग आमतौर पर बड़े फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों (>10 किलोवाट) के लिए सिस्टम में किया जाता है।सबसे बड़ी विशेषता यह है कि सिस्टम की शक्ति अधिक है और लागत कम है, लेकिन क्योंकि विभिन्न पीवी स्ट्रिंग्स का आउटपुट वोल्टेज और करंट अक्सर पूरी तरह से मेल नहीं खाता है (विशेषकर जब पीवी स्ट्रिंग्स बादल, छाया, दाग के कारण आंशिक रूप से अवरुद्ध हो जाती हैं) , आदि), केंद्रीकृत इन्वर्टर अपनाया जाता है।रास्ता बदलने से इन्वर्टर प्रक्रिया की दक्षता में कमी आएगी और बिजली उपयोगकर्ताओं की ऊर्जा में कमी आएगी।साथ ही, संपूर्ण फोटोवोल्टिक प्रणाली की बिजली उत्पादन विश्वसनीयता फोटोवोल्टिक इकाई समूह की खराब कार्यशील स्थिति से प्रभावित होती है।नवीनतम अनुसंधान दिशा आंशिक लोड स्थितियों के तहत उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए स्पेस वेक्टर मॉड्यूलेशन नियंत्रण का उपयोग और इनवर्टर के नए टोपोलॉजिकल कनेक्शन का विकास है।

2. स्ट्रिंग इन्वर्टर

स्ट्रिंग इन्वर्टर मॉड्यूलर अवधारणा पर आधारित है।प्रत्येक पीवी स्ट्रिंग (1-5 किलोवाट) एक इन्वर्टर से होकर गुजरती है, इसमें डीसी साइड पर अधिकतम पावर पीक ट्रैकिंग होती है, और एसी साइड पर समानांतर में जुड़ा होता है।बाज़ार में सबसे लोकप्रिय इन्वर्टर.

कई बड़े फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्र स्ट्रिंग इनवर्टर का उपयोग करते हैं।लाभ यह है कि यह मॉड्यूल अंतर और स्ट्रिंग्स के बीच छायांकन से प्रभावित नहीं होता है, और साथ ही फोटोवोल्टिक मॉड्यूल और इन्वर्टर के इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु के बीच बेमेल को कम करता है, जिससे बिजली उत्पादन में वृद्धि होती है।ये तकनीकी लाभ न केवल सिस्टम लागत को कम करते हैं, बल्कि सिस्टम की विश्वसनीयता भी बढ़ाते हैं।साथ ही, स्ट्रिंग्स के बीच "मास्टर-स्लेव" की अवधारणा पेश की गई है, ताकि सिस्टम फोटोवोल्टिक स्ट्रिंग्स के कई समूहों को एक साथ जोड़ सके और उनमें से एक या कई को इस शर्त के तहत काम करने दे कि ऊर्जा की एक स्ट्रिंग नहीं बन सकती एक इन्वर्टर का काम।, जिससे अधिक बिजली का उत्पादन होता है।

नवीनतम अवधारणा यह है कि कई इनवर्टर "मास्टर-स्लेव" अवधारणा के बजाय एक दूसरे के साथ "टीम" बनाते हैं, जो सिस्टम की विश्वसनीयता को एक कदम आगे बढ़ाता है।वर्तमान समय में ट्रांसफार्मर रहित स्ट्रिंग इनवर्टर का बोलबाला है।

3. माइक्रो इन्वर्टर

एक पारंपरिक पीवी प्रणाली में, प्रत्येक स्ट्रिंग इन्वर्टर का डीसी इनपुट सिरा लगभग 10 फोटोवोल्टिक पैनलों द्वारा श्रृंखला में जुड़ा होता है।जब 10 पैनल श्रृंखला में जुड़े होते हैं, यदि कोई भी अच्छी तरह से काम नहीं करता है, तो यह स्ट्रिंग प्रभावित होगी।यदि इन्वर्टर के एकाधिक इनपुट के लिए एक ही एमपीपीटी का उपयोग किया जाता है, तो सभी इनपुट भी प्रभावित होंगे, जिससे बिजली उत्पादन दक्षता काफी कम हो जाएगी।व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, बादल, पेड़, चिमनी, जानवर, धूल, बर्फ और बर्फ जैसे विभिन्न रोड़ा कारक उपरोक्त कारकों का कारण बनेंगे, और स्थिति बहुत सामान्य है।माइक्रो-इन्वर्टर के पीवी सिस्टम में, प्रत्येक पैनल एक माइक्रो-इन्वर्टर से जुड़ा होता है।जब कोई एक पैनल ठीक से काम करने में विफल रहता है, तो केवल यह पैनल प्रभावित होगा।अन्य सभी पीवी पैनल बेहतर ढंग से काम करेंगे, जिससे समग्र प्रणाली अधिक कुशल बनेगी और अधिक बिजली पैदा होगी।व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, यदि स्ट्रिंग इन्वर्टर विफल हो जाता है, तो इससे कई किलोवाट के सौर पैनल काम करने में विफल हो जाएंगे, जबकि माइक्रो-इन्वर्टर विफलता का प्रभाव काफी छोटा होता है।

4. पावर ऑप्टिमाइज़र

सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में पावर ऑप्टिमाइज़र की स्थापना से रूपांतरण दक्षता में काफी सुधार हो सकता है, और लागत कम करने के लिए इन्वर्टर के कार्यों को सरल बनाया जा सकता है।एक स्मार्ट सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली को साकार करने के लिए, डिवाइस पावर ऑप्टिमाइज़र वास्तव में प्रत्येक सौर सेल को अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन करने और किसी भी समय बैटरी खपत की स्थिति की निगरानी करने में सक्षम बना सकता है।पावर ऑप्टिमाइज़र बिजली उत्पादन प्रणाली और इन्वर्टर के बीच एक उपकरण है, और इसका मुख्य कार्य इन्वर्टर के मूल इष्टतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग फ़ंक्शन को प्रतिस्थापित करना है।पावर ऑप्टिमाइज़र सर्किट को सरल बनाकर सादृश्य द्वारा अत्यंत तेज़ इष्टतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग स्कैनिंग करता है और एक एकल सौर सेल एक पावर ऑप्टिमाइज़र से मेल खाता है, ताकि प्रत्येक सौर सेल वास्तव में इष्टतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग प्राप्त कर सके, इसके अलावा, बैटरी की स्थिति हो सकती है संचार चिप लगाकर किसी भी समय और कहीं भी निगरानी की जा सकती है, और समस्या की तुरंत रिपोर्ट की जा सकती है ताकि संबंधित कर्मी इसे जल्द से जल्द ठीक कर सकें।

फोटोवोल्टिक इन्वर्टर का कार्य

इन्वर्टर में न केवल डीसी-एसी रूपांतरण का कार्य है, बल्कि सौर सेल के प्रदर्शन को अधिकतम करने और सिस्टम दोष संरक्षण के कार्य को भी शामिल किया गया है।संक्षेप में, स्वचालित संचालन और शटडाउन फ़ंक्शन, अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण फ़ंक्शन, एंटी-इंडिपेंडेंट ऑपरेशन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए), स्वचालित वोल्टेज समायोजन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए), डीसी डिटेक्शन फ़ंक्शन (ग्रिड- के लिए) हैं। कनेक्टेड सिस्टम), डीसी ग्राउंडिंग डिटेक्शन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए)।यहां स्वचालित संचालन और शटडाउन फ़ंक्शन और अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण फ़ंक्शन का संक्षिप्त परिचय दिया गया है।

(1) स्वचालित संचालन और स्टॉप फ़ंक्शन

सुबह सूर्योदय के बाद सौर विकिरण की तीव्रता धीरे-धीरे बढ़ती है और सौर सेल का उत्पादन भी बढ़ जाता है।जब इन्वर्टर के लिए आवश्यक आउटपुट पावर पूरी हो जाती है, तो इन्वर्टर स्वचालित रूप से चलना शुरू हो जाता है।ऑपरेशन में प्रवेश करने के बाद, इन्वर्टर हर समय सौर सेल मॉड्यूल के आउटपुट की निगरानी करेगा।जब तक सौर सेल मॉड्यूल की आउटपुट पावर इन्वर्टर के काम करने के लिए आवश्यक आउटपुट पावर से अधिक है, तब तक इन्वर्टर चलता रहेगा;यह सूर्यास्त के समय रुक जाएगा, भले ही बादल और बारिश हो।इन्वर्टर भी चल सकता है.जब सौर सेल मॉड्यूल का आउटपुट छोटा हो जाता है और इन्वर्टर का आउटपुट 0 के करीब होता है, तो इन्वर्टर एक स्टैंडबाय स्थिति बनाएगा।

(2) अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण फ़ंक्शन

सौर सेल मॉड्यूल का आउटपुट सौर विकिरण की तीव्रता और सौर सेल मॉड्यूल के तापमान (चिप तापमान) के साथ भिन्न होता है।इसके अलावा, चूंकि सौर सेल मॉड्यूल की विशेषता है कि करंट बढ़ने के साथ वोल्टेज कम हो जाता है, इसलिए एक इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु होता है जहां अधिकतम शक्ति प्राप्त की जा सकती है।सौर विकिरण की तीव्रता बदल रही है, और जाहिर तौर पर इष्टतम कार्य बिंदु भी बदल रहा है।इन परिवर्तनों के सापेक्ष, सौर सेल मॉड्यूल का ऑपरेटिंग बिंदु हमेशा अधिकतम पावर बिंदु पर होता है, और सिस्टम हमेशा सौर सेल मॉड्यूल से अधिकतम पावर आउटपुट प्राप्त करता है।यह नियंत्रण अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण है।सौर ऊर्जा प्रणालियों के लिए इनवर्टर की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि इनमें अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) का कार्य शामिल है।