Інвертары адносяцца да вялікай групы статычных пераўтваральнікаў, да якой адносяцца многія з сучасных'прылады, здольныя«канвертаваць«электрычныя параметры на ўваходзе, такія як напружанне і частата, каб атрымаць выхадны сігнал, сумяшчальны з патрабаваннямі нагрузкі.

Увогуле кажучы, інвертары — гэта прылады, здольныя пераўтвараць пастаянны ток у пераменны, і яны даволі распаўсюджаныя ў прамысловай аўтаматызацыі і электрапрывадах. Архітэктура і канструкцыя розных тыпаў інвертараў змяняюцца ў залежнасці ад канкрэтнага прымянення, нават калі іх асноўнае прызначэнне аднолькавае (пераўтварэнне пастаяннага току ў пераменны).

1. Аўтаномныя і падлучаныя да сеткі інвертары

Інвертары, якія выкарыстоўваюцца ў фотаэлектрычных прыладах, гістарычна падзяляюцца на дзве асноўныя катэгорыі:

:Аўтаномныя інвертары

:Інвертары, падлучаныя да сеткі

Аўтаномныя інвертары прызначаны для тых выпадкаў, калі фотаэлектрычная ўстаноўка не падключана да асноўнай размеркавальнай сеткі энергіі. Інвертар здольны падаваць электрычную энергію на падлучаныя нагрузкі, забяспечваючы стабільнасць асноўных электрычных параметраў (напружання і частаты). Гэта падтрымлівае іх у зададзеных межах, здольных вытрымліваць часовыя перагрузкі. У гэтай сітуацыі інвертар злучаецца з сістэмай акумулятара, каб забяспечыць бесперабойную падачу энергіі.

З іншага боку, падлучаныя да сеткі інвертары могуць сінхранізаваць сябе з электрычнай сеткай, да якой яны падключаны, таму што ў гэтым выпадку напружанне і частата...«накладзены«ад галоўнай сеткі. Гэтыя інвертары павінны мець магчымасць адключэння ў выпадку збою ў галоўнай сетцы, каб пазбегнуць магчымага зваротнага харчавання з галоўнай сеткі, якое можа ўяўляць сур'ёзную небяспеку.

Малюнак 1 — Прыклад аўтаномнай сістэмы і сістэмы, падлучанай да сеткі. Выява прадастаўлена Biblus.

2. Якая роля кандэнсатара шыны

Мэта інвертара — пераўтварыць пастаяннае напружанне ў пераменны сігнал, каб падаваць магутнасць у нагрузку (напрыклад, у электрасетку) з зададзенай частатой і малым вуглом зрушэння фазы (φ ≈0). Спрошчаная схема для аднафазнай уніпалярнай шырынйна-імпульснай мадуляцыі (ШІМ) паказана на малюнку2 (гэтую ж агульную схему можна пашырыць на трохфазную сістэму). У гэтай схеме фотаэлектрычная сістэма, якая дзейнічае як крыніца пастаяннага напружання з пэўнай індуктыўнасцю крыніцы, фармуецца ў сігнал пераменнага току праз чатыры IGBT-перамыкачы, паралельна ўключаныя з імклівымі дыёдамі. Гэтыя перамыкачы кіруюцца на засаўцы праз ШІМ-сігнал, які звычайна з'яўляецца выхадам мікрасхемы, што параўноўвае апорную хвалю (звычайна сінусоіду патрэбнай выходнай частаты) і апорную хвалю на значна больш высокай частаце (звычайна трохкутную хвалю 5-20 кГц). Выхад IGBT фармуецца ў сігнал пераменнага току, прыдатны для выкарыстання або інжэкцыі ў сетку, шляхам прымянення розных тапалогій LC-фільтраў.

Атрымаць прапанову

Малюнак 2: Аднафазны імпульсны шырынйна-імпульсны рэжым мадуляцыі (ШІМ)налада інвертара. IGBT-перамыкачы разам з выходным LC-фільтрам фармуюць уваходны пастаянны сігнал у прыдатны для выкарыстання пераменны сігнал. Гэта індукуешкодныя пульсацыі напружання на клемах фотаэлектрычных элементаў. ШынаПамер кандэнсатара абраны такім чынам, каб паменшыць гэтую пульсацыю.

Праца IGBT-транзістараў стварае пульсацыі напружання на клеммах фотаэлектрычнай сістэмы. Гэтыя пульсацыі шкодныя для працы фотаэлектрычнай сістэмы, паколькі намінальнае напружанне, якое падаецца на клеммы, павінна падтрымлівацца ў кропцы максімальнай магутнасці (MPP) крывой IV, каб атрымаць максімальную магутнасць. Пульсацыі напружання на клеммах фотаэлектрычных элементаў будуць вагаць магутнасць, якая атрымліваецца з сістэмы, што прывядзе да...

ніжэйшая сярэдняя выходная магутнасць (малюнак 3). Для згладжвання пульсацый напружання на шыну дададзены кандэнсатар.

Малюнак 3: Пульсацыі напружання, якія ўзнікаюць на клеммах фотаэлектрычных элементаў схемай ШІМ-інвертара, зрушваюць прыкладзенае напружанне з кропкі максімальнай магутнасці (MPP) фотаэлектрычнага масіва. Гэта ўносіць пульсацыі ў выходную магутнасць масіва, так што сярэдняя выходная магутнасць ніжэйшая за намінальную MPP.

Амплітуда (ад піка да піка) пульсацый напружання вызначаецца частатой пераключэння, напружаннем фотаэлектрычных элементаў, ёмістасцю шыны і індуктыўнасцю фільтра ў адпаведнасці з:

дзе:

VPV — гэта пастаяннае напружанне сонечнай панэлі,

Cbus — ёмістасць кандэнсатара шыны,

L — індуктыўнасць фільтруючых шпулек,

fPWM — частата пераключэння.

Раўнанне (1) прымяняецца да ідэальнага кандэнсатара, які прадухіляе праходжанне зарада праз кандэнсатар падчас зарадкі, а затым разраджае энергію, якая знаходзіцца ў электрычным полі, без супраціву. На самай справе, ні адзін кандэнсатар не з'яўляецца ідэальным (малюнак 4), а складаецца з некалькіх элементаў. Акрамя ідэальнай ёмістасці, дыэлектрык не з'яўляецца ідэальна рэзістыўным, і невялікі ток уцечкі цячэ ад анода да катода ўздоўж канечнага шунтавага супраціўлення (Rsh), абыходзячы дыэлектрычную ёмістасць (C). Калі праз кандэнсатар праходзіць ток, кантакты, фальга і дыэлектрык не праводзяць ідэальна, і паслядоўна з ёмістасцю існуе эквівалентнае паслядоўнае супраціўленне (ESR). Нарэшце, кандэнсатар назапашвае некаторую энергію ў магнітным полі, таму паслядоўна з ёмістасцю і ESR існуе эквівалентная паслядоўная індуктыўнасць (ESL).

Малюнак 4: Эквівалентная схема агульнага кандэнсатара. Кандэнсатар — гэтаскладаецца з многіх неідэальных элементаў, у тым ліку дыэлектрычнай ёмістасці (C), нябясконцага шунтавага супраціўлення праз дыэлектрык, які абыходзіць кандэнсатар, паслядоўнага супраціўлення (ESR) і паслядоўнай індуктыўнасці (ESL).

Нават у такім, здавалася б, простым кампаненце, як кандэнсатар, існуе мноства элементаў, якія могуць выйсці з ладу або пагоршыцца. Кожны з гэтых элементаў можа паўплываць на паводзіны інвертара, як на баку пераменнага, так і пастаяннага току. Каб вызначыць уплыў дэградацыі неідэальных кампанентаў кандэнсатара на пульсацыі напружання, якія ўзнікаюць на фотаэлектрычных вывадах, з дапамогай SPICE быў мадэляваны ўніпалярны H-моставы інвертар ШІМ (малюнак 2). Кандэнсатары і індуктыўныя шпулькі фільтра маюць ёмістасць 250 мкФ і 20 мГн адпаведна. SPICE-мадэлі для IGBT атрыманы з працы Петры і інш. ШІМ-сігнал, які кіруе перамыкачамі IGBT, вызначаецца кампаратарам і інвертуючай схемай кампаратара для перамыкачоў IGBT высокага і нізкага бакоў адпаведна. Уваходнымі сігналамі для кіравання ШІМ з'яўляюцца сінусоідная хваля 9,5 В, 60 Гц і трохкутная хваля 10 В, 10 кГц.

Рашэнне CRE

CRE — гэта высокатэхналагічнае прадпрыемства, якое спецыялізуецца на вытворчасці плёнкавых кандэнсатараў і арыентавана на прымяненне ў сілавой электраэнергіі.

CRE прапануе развітае рашэнне для серыі плёнкавых кандэнсатараў для фотаэлектрычных інвертараў, якое ўключае ў сябе пастаяннае звяно, фільтр пераменнага току і дэмпфер.