సౌర ఇన్వర్టర్ యొక్క సూత్రం మరియు అనువర్తనం

ప్రస్తుతం, చైనా యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ ప్రధానంగా DC వ్యవస్థ, ఇది సౌర బ్యాటరీ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తిని ఛార్జ్ చేస్తుంది మరియు బ్యాటరీ నేరుగా లోడ్‌కు శక్తిని సరఫరా చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, వాయువ్య చైనాలోని సౌర గృహ లైటింగ్ వ్యవస్థ మరియు గ్రిడ్‌కు దూరంగా ఉన్న మైక్రోవేవ్ స్టేషన్ విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ అన్నీ DC వ్యవస్థ. ఈ రకమైన వ్యవస్థ సరళమైన నిర్మాణం మరియు తక్కువ ధరను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, వివిధ లోడ్ DC వోల్టేజ్‌ల కారణంగా (12V, 24V, 48V, మొదలైనవి), వ్యవస్థ యొక్క ప్రామాణీకరణ మరియు అనుకూలతను సాధించడం కష్టం, ముఖ్యంగా పౌర శక్తి కోసం, ఎందుకంటే చాలా AC లోడ్‌లు DC శక్తితో ఉపయోగించబడతాయి. ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ సరఫరా మార్కెట్‌లోకి వస్తువుగా ప్రవేశించడం కష్టం. అదనంగా, ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి చివరికి గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన ఆపరేషన్‌ను సాధిస్తుంది, ఇది పరిణతి చెందిన మార్కెట్ నమూనాను స్వీకరించాలి. భవిష్యత్తులో, AC ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థలు ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి యొక్క ప్రధాన స్రవంతిలోకి మారతాయి.
ఇన్వర్టర్ విద్యుత్ సరఫరా కోసం ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ యొక్క అవసరాలు

AC పవర్ అవుట్‌పుట్‌ను ఉపయోగించే ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ నాలుగు భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: ఫోటోవోల్టాయిక్ శ్రేణి, ఛార్జ్ మరియు డిశ్చార్జ్ కంట్రోలర్, బ్యాటరీ మరియు ఇన్వర్టర్ (గ్రిడ్-కనెక్ట్ చేయబడిన విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ సాధారణంగా బ్యాటరీని ఆదా చేయగలదు), మరియు ఇన్వర్టర్ కీలకమైన భాగం. ఇన్వర్టర్లకు ఫోటోవోల్టాయిక్ అధిక అవసరాలను కలిగి ఉంది:

1. అధిక సామర్థ్యం అవసరం. ప్రస్తుతం సౌర ఘటాల ధర ఎక్కువగా ఉన్నందున, సౌర ఘటాల వినియోగాన్ని పెంచడానికి మరియు వ్యవస్థ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, ఇన్వర్టర్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి ప్రయత్నించడం అవసరం.

2. అధిక విశ్వసనీయత అవసరం. ప్రస్తుతం, ఫోటోవోల్టాయిక్ విద్యుత్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థలు ప్రధానంగా మారుమూల ప్రాంతాలలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు అనేక విద్యుత్ కేంద్రాలు గమనించబడవు మరియు నిర్వహించబడుతున్నాయి. దీనికి ఇన్వర్టర్ సహేతుకమైన సర్క్యూట్ నిర్మాణం, కఠినమైన భాగాల ఎంపికను కలిగి ఉండాలి మరియు ఇన్వర్టర్ ఇన్‌పుట్ DC పోలారిటీ కనెక్షన్ రక్షణ, AC అవుట్‌పుట్ షార్ట్ సర్క్యూట్ రక్షణ, ఓవర్‌హీటింగ్, ఓవర్‌లోడ్ రక్షణ మొదలైన వివిధ రక్షణ విధులను కలిగి ఉండాలి.

3. DC ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ విస్తృత శ్రేణి అనుసరణను కలిగి ఉండటం అవసరం. బ్యాటరీ యొక్క టెర్మినల్ వోల్టేజ్ లోడ్ మరియు సూర్యకాంతి తీవ్రతతో మారుతుంది కాబట్టి, బ్యాటరీ బ్యాటరీ వోల్టేజ్‌పై బ్యాటరీ ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపినప్పటికీ, బ్యాటరీ వోల్టేజ్ బ్యాటరీ యొక్క మిగిలిన సామర్థ్యం మరియు అంతర్గత నిరోధకతలో మార్పుతో హెచ్చుతగ్గులకు లోనవుతుంది. ముఖ్యంగా బ్యాటరీ వృద్ధాప్యంలో ఉన్నప్పుడు, దాని టెర్మినల్ వోల్టేజ్ విస్తృతంగా మారుతుంది. ఉదాహరణకు, 12 V బ్యాటరీ యొక్క టెర్మినల్ వోల్టేజ్ 10 V నుండి 16 V వరకు మారవచ్చు. దీనికి ఇన్వర్టర్ పెద్ద DC వద్ద పనిచేయడం అవసరం ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ పరిధిలో సాధారణ ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించండి మరియు AC అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించండి.

4. మీడియం మరియు లార్జ్-కెపాసిటీ ఫోటోవోల్టాయిక్ పవర్ జనరేషన్ సిస్టమ్‌లలో, ఇన్వర్టర్ పవర్ సప్లై యొక్క అవుట్‌పుట్ తక్కువ వక్రీకరణతో కూడిన సైన్ వేవ్‌గా ఉండాలి. ఎందుకంటే మీడియం మరియు లార్జ్-కెపాసిటీ సిస్టమ్‌లలో, స్క్వేర్ వేవ్ పవర్ ఉపయోగించినట్లయితే, అవుట్‌పుట్‌లో ఎక్కువ హార్మోనిక్ భాగాలు ఉంటాయి మరియు అధిక హార్మోనిక్స్ అదనపు నష్టాలను సృష్టిస్తాయి. అనేక ఫోటోవోల్టాయిక్ పవర్ జనరేషన్ సిస్టమ్‌లు కమ్యూనికేషన్ లేదా ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ పరికరాలతో లోడ్ చేయబడతాయి. పవర్ గ్రిడ్ నాణ్యతపై పరికరాలు అధిక అవసరాలను కలిగి ఉంటాయి. మీడియం మరియు లార్జ్-కెపాసిటీ ఫోటోవోల్టాయిక్ పవర్ జనరేషన్ సిస్టమ్‌లు గ్రిడ్‌కి అనుసంధానించబడినప్పుడు, పబ్లిక్ గ్రిడ్‌తో విద్యుత్ కాలుష్యాన్ని నివారించడానికి, ఇన్వర్టర్ కూడా సైన్ వేవ్ కరెంట్‌ను అవుట్‌పుట్ చేయాల్సి ఉంటుంది.

ఇన్వర్టర్ డైరెక్ట్ కరెంట్‌ను ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌గా మారుస్తుంది. డైరెక్ట్ కరెంట్ వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటే, ప్రామాణిక ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ వోల్టేజ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని పొందడానికి ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా దానిని బూస్ట్ చేస్తారు. అధిక DC బస్ వోల్టేజ్ కారణంగా, AC అవుట్‌పుట్‌కు సాధారణంగా వోల్టేజ్‌ను 220Vకి పెంచడానికి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ అవసరం లేదు. మీడియం మరియు స్మాల్-కెపాసిటీ ఇన్వర్టర్‌లలో, DC వోల్టేజ్ సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, ఉదాహరణకు 12V, 24V కోసం, బూస్ట్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించాలి. మీడియం మరియు స్మాల్-కెపాసిటీ ఇన్వర్టర్‌లలో సాధారణంగా పుష్-పుల్ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్‌లు, ఫుల్-బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్‌లు మరియు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ బూస్ట్ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్‌లు ఉంటాయి. పుష్-పుల్ సర్క్యూట్‌లు బూస్ట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క న్యూట్రల్ ప్లగ్‌ను పాజిటివ్ పవర్ సప్లైకి మరియు రెండు పవర్ ట్యూబ్‌లకు కనెక్ట్ చేస్తాయి. ప్రత్యామ్నాయ పని, అవుట్‌పుట్ AC పవర్, పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు కామన్ గ్రౌండ్‌కు కనెక్ట్ చేయబడినందున, డ్రైవ్ మరియు కంట్రోల్ సర్క్యూట్‌లు సరళంగా ఉంటాయి మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌కు నిర్దిష్ట లీకేజ్ ఇండక్టెన్స్ ఉన్నందున, ఇది షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను పరిమితం చేయగలదు, తద్వారా సర్క్యూట్ విశ్వసనీయతను మెరుగుపరుస్తుంది. ప్రతికూలత ఏమిటంటే ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వినియోగం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇండక్టివ్ లోడ్‌లను నడపగల సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది.
ఫుల్-బ్రిడ్జ్ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్ పుష్-పుల్ సర్క్యూట్ యొక్క లోపాలను అధిగమిస్తుంది. పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ అవుట్‌పుట్ పల్స్ వెడల్పును సర్దుబాటు చేస్తుంది మరియు అవుట్‌పుట్ AC వోల్టేజ్ యొక్క ప్రభావవంతమైన విలువ తదనుగుణంగా మారుతుంది. సర్క్యూట్ ఫ్రీవీలింగ్ లూప్‌ను కలిగి ఉన్నందున, ఇండక్టివ్ లోడ్‌లకు కూడా, అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ వేవ్‌ఫారమ్ వక్రీకరించబడదు. ఈ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతికూలత ఏమిటంటే, ఎగువ మరియు దిగువ చేతుల పవర్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు భూమిని పంచుకోవు, కాబట్టి డెడికేటెడ్ డ్రైవ్ సర్క్యూట్ లేదా ఐసోలేటెడ్ పవర్ సప్లైని ఉపయోగించాలి. అదనంగా, ఎగువ మరియు దిగువ వంతెన చేతుల సాధారణ ప్రసరణను నివారించడానికి, ఒక సర్క్యూట్‌ను ఆఫ్ చేసి, ఆపై ఆన్ చేయడానికి రూపొందించాలి, అంటే, డెడ్ టైమ్‌ను సెట్ చేయాలి మరియు సర్క్యూట్ నిర్మాణం మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది.

పుష్-పుల్ సర్క్యూట్ మరియు ఫుల్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌కు స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను జోడించాలి. స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ పరిమాణంలో పెద్దది, సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఖరీదైనది కాబట్టి, పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ స్టెప్-అప్ కన్వర్షన్ టెక్నాలజీని రివర్స్ సాధించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఇది అధిక పవర్ డెన్సిటీ ఇన్వర్టర్‌ను గ్రహించగలదు. ఈ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్ యొక్క ఫ్రంట్-స్టేజ్ బూస్ట్ సర్క్యూట్ పుష్-పుల్ నిర్మాణాన్ని అవలంబిస్తుంది, కానీ పని చేసే ఫ్రీక్వెన్సీ 20KHz కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. బూస్ట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మాగ్నెటిక్ కోర్ మెటీరియల్‌ను స్వీకరిస్తుంది, కాబట్టి ఇది పరిమాణంలో చిన్నది మరియు బరువులో తేలికగా ఉంటుంది. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ విలోమం తర్వాత, ఇది హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌గా మార్చబడుతుంది, ఆపై హై-వోల్టేజ్ డైరెక్ట్ కరెంట్ (సాధారణంగా 300V కంటే ఎక్కువ) హై-ఫ్రీక్వెన్సీ రెక్టిఫైయర్ ఫిల్టర్ సర్క్యూట్ ద్వారా పొందబడుతుంది, ఆపై పవర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్ ద్వారా విలోమం చేయబడుతుంది.

ఈ సర్క్యూట్ నిర్మాణంతో, ఇన్వర్టర్ యొక్క శక్తి బాగా మెరుగుపడుతుంది, ఇన్వర్టర్ యొక్క నో-లోడ్ నష్టం తదనుగుణంగా తగ్గుతుంది మరియు సామర్థ్యం మెరుగుపడుతుంది. సర్క్యూట్ యొక్క ప్రతికూలత ఏమిటంటే సర్క్యూట్ సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు విశ్వసనీయత పైన పేర్కొన్న రెండు సర్క్యూట్ల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్ యొక్క కంట్రోల్ సర్క్యూట్

పైన పేర్కొన్న ఇన్వర్టర్ల యొక్క ప్రధాన సర్క్యూట్‌లన్నింటినీ కంట్రోల్ సర్క్యూట్ ద్వారా గ్రహించాలి. సాధారణంగా, రెండు నియంత్రణ పద్ధతులు ఉన్నాయి: స్క్వేర్ వేవ్ మరియు పాజిటివ్ మరియు బలహీనమైన వేవ్. స్క్వేర్ వేవ్ అవుట్‌పుట్‌తో ఇన్వర్టర్ పవర్ సప్లై సర్క్యూట్ సరళమైనది, తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, కానీ సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు హార్మోనిక్ భాగాలలో పెద్దది. సైన్ వేవ్ అవుట్‌పుట్ అనేది ఇన్వర్టర్‌ల అభివృద్ధి ధోరణి. మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో, PWM ఫంక్షన్‌లతో కూడిన మైక్రోప్రాసెసర్‌లు కూడా వచ్చాయి. అందువల్ల, సైన్ వేవ్ అవుట్‌పుట్ కోసం ఇన్వర్టర్ టెక్నాలజీ పరిణతి చెందింది.

1. స్క్వేర్ వేవ్ అవుట్‌పుట్ ఉన్న ఇన్వర్టర్లు ప్రస్తుతం ఎక్కువగా పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగిస్తున్నాయి, ఉదాహరణకు SG 3 525, TL 494 మరియు మొదలైనవి. SG3525 ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను ఉపయోగించడం మరియు పవర్ FETలను స్విచ్చింగ్ పవర్ కాంపోనెంట్‌లుగా ఉపయోగించడం వల్ల సాపేక్షంగా అధిక పనితీరు మరియు ధర ఇన్వర్టర్‌లను సాధించవచ్చని ప్రాక్టీస్ నిరూపించింది. ఎందుకంటే SG3525 పవర్ FETల సామర్థ్యాన్ని నేరుగా డ్రైవ్ చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు అంతర్గత రిఫరెన్స్ సోర్స్ మరియు ఆపరేషనల్ యాంప్లిఫైయర్ మరియు అండర్ వోల్టేజ్ ప్రొటెక్షన్ ఫంక్షన్‌ను కలిగి ఉంది, కాబట్టి దాని పరిధీయ సర్క్యూట్ చాలా సులభం.

2. సైన్ వేవ్ అవుట్‌పుట్‌తో ఇన్వర్టర్ కంట్రోల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్, సైన్ వేవ్ అవుట్‌పుట్‌తో ఇన్వర్టర్ యొక్క కంట్రోల్ సర్క్యూట్‌ను INTEL కార్పొరేషన్ ఉత్పత్తి చేసిన 80 C 196 MC మరియు మోటరోలా కంపెనీ ఉత్పత్తి చేసిన మైక్రోప్రాసెసర్ ద్వారా నియంత్రించవచ్చు. MI-CRO CHIP కంపెనీ ఉత్పత్తి చేసిన MP 16 మరియు PI C 16 C 73 మొదలైనవి. ఈ సింగిల్-చిప్ కంప్యూటర్‌లు బహుళ PWM జనరేటర్‌లను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఎగువ మరియు ఎగువ బ్రిడ్జ్ ఆర్మ్‌లను సెట్ చేయగలవు. డెడ్ టైమ్‌లో, సైన్ వేవ్ అవుట్‌పుట్ సర్క్యూట్‌ను గ్రహించడానికి INTEL కంపెనీ యొక్క 80 C 196 MCని ఉపయోగించండి, సైన్ వేవ్ సిగ్నల్ జనరేషన్‌ను పూర్తి చేయడానికి 80 C 196 MC, మరియు వోల్టేజ్ స్థిరీకరణను సాధించడానికి AC అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను గుర్తించండి.

ఇన్వర్టర్ యొక్క ప్రధాన సర్క్యూట్‌లో పవర్ పరికరాల ఎంపిక

ప్రధాన శక్తి భాగాల ఎంపికఇన్వర్టర్చాలా ముఖ్యమైనది. ప్రస్తుతం, ఎక్కువగా ఉపయోగించే పవర్ కాంపోనెంట్లలో డార్లింగ్టన్ పవర్ ట్రాన్సిస్టర్లు (BJT), పవర్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లు (MOS-F ET), ఇన్సులేటెడ్ గేట్ ట్రాన్సిస్టర్లు (IGB). T) మరియు టర్న్-ఆఫ్ థైరిస్టర్ (GTO) మొదలైనవి ఉన్నాయి. చిన్న-సామర్థ్యం తక్కువ-వోల్టేజ్ సిస్టమ్‌లలో ఎక్కువగా ఉపయోగించే పరికరాలు MOS FET, ఎందుకంటే MOS FET తక్కువ ఆన్-స్టేట్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ మరియు అంతకంటే ఎక్కువ కలిగి ఉంటుంది. IG BT యొక్క స్విచింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా అధిక-వోల్టేజ్ మరియు పెద్ద-సామర్థ్య వ్యవస్థలలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఎందుకంటే వోల్టేజ్ పెరుగుదలతో MOS FET యొక్క ఆన్-స్టేట్ నిరోధకత పెరుగుతుంది మరియు IG BT మీడియం-సామర్థ్య వ్యవస్థలలో ఎక్కువ ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అయితే సూపర్-లార్జ్-కెపాసిటీ (100 kVA కంటే ఎక్కువ) వ్యవస్థలలో, GTOలు సాధారణంగా పవర్ కాంపోనెంట్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి.