Omsetters behoort tot 'n groot groep statiese omsetters, wat baie van vandag insluit'toestelle in staat om"omskep"elektriese parameters in invoer, soos spanning en frekwensie, om sodoende 'n uitset te produseer wat versoenbaar is met die vereistes van die las.

Oor die algemeen is omsetters toestelle wat gelykstroom in wisselstroom kan omskakel en is redelik algemeen in industriële outomatiseringstoepassings en elektriese aandrywers. Die argitektuur en ontwerp van verskillende omsettertipes verander volgens elke spesifieke toepassing, selfs al is die kern van hul hoofdoel dieselfde (GS na WS-omskakeling).

1. Onafhanklike en netwerkgekoppelde omsetters

Omsetters wat in fotovoltaïese toepassings gebruik word, word histories in twee hoofkategorieë verdeel:

:Losstaande omsetters

:Netwerkgekoppelde omsetters

Losstaande omsetters is vir toepassings waar die FV-aanleg nie aan die hoof-energieverspreidingsnetwerk gekoppel is nie. Die omsetter is in staat om elektriese energie aan die gekoppelde laste te verskaf, wat die stabiliteit van die hoof-elektriese parameters (spanning en frekwensie) verseker. Dit hou hulle binne voorafbepaalde perke en is in staat om tydelike oorbelastingsituasies te weerstaan. In hierdie situasie is die omsetter gekoppel aan 'n batterystoorstelsel om 'n konsekwente energievoorsiening te verseker.

Netwerkgekoppelde omsetters, aan die ander kant, kan sinchroniseer met die elektriese netwerk waaraan hulle gekoppel is, want in hierdie geval is spanning en frekwensie"opgelê"deur die hoofnetwerk. Hierdie omsetters moet in staat wees om te ontkoppel indien die hoofnetwerk faal om enige moontlike terugwaartse toevoer van die hoofnetwerk te vermy, wat 'n ernstige gevaar kan inhou.

Figuur 1 - Voorbeeld van 'n alleenstaande stelsel en 'n netwerkgekoppelde stelsel. Beeld met vergunning van Biblus.

2. Wat is die rol van die buskondensator?

Die doel van 'n omsetter is om 'n GS-golfvormspanning in 'n WS-sein te omskep om krag in 'n las (bv. die kragnetwerk) teen 'n gegewe frekwensie en met 'n klein fasehoek () te spuit.φ ≈0). 'n Vereenvoudigde stroombaan vir 'n enkelfase unipolêre pulswydtemodulasie (PWM) word in Figuur getoon.2 (dieselfde algemene skema kan uitgebrei word na 'n driefasestelsel). In hierdie skema word 'n PV-stelsel, wat as 'n GS-spanningsbron met 'n mate van broninduktansie optree, in 'n WS-sein gevorm deur vier IGBT-skakelaars parallel met vryloopdiodes. Hierdie skakelaars word by die hek beheer deur 'n PWM-sein, wat tipies die uitset van 'n IC is wat 'n draergolf (gewoonlik 'n sinusgolf van die verlangde uitsetfrekwensie) en 'n verwysingsgolf teen 'n aansienlik hoër frekwensie (tipies 'n driehoekgolf teen 5-20 kHz) vergelyk. Die uitset van die IGBT's word in 'n WS-sein gevorm wat geskik is vir gebruik of roosterinspuiting deur die toepassing van verskeie topologieë van LC-filters.

Kry Kwotasie

Figuur 2: Pulswydtemodulasie (PWM) enkelfaseomsetteropstelling. Die IGBT-skakelaars, saam met die LC-uitsetfilter, vorm die GS-insetsein in 'n bruikbare WS-sein. Dit veroorsaak 'nskadelike spanningsrimpel oor die PV-terminale. Die busDie kapasitor is so groot gemaak dat hierdie rimpeling verminder word.

Die werking van die IGBT's veroorsaak 'n rimpelspanning op die terminaal van die PV-skikking. Hierdie rimpelspanning is nadelig vir die werking van die PV-stelsel, aangesien die nominale spanning wat op die terminale toegepas word, by die maksimum kragpunt (MPP) van die IV-kromme gehou moet word om die meeste krag te onttrek. 'n Spanningsrimpelspanning op die PV-terminale sal die krag wat uit die stelsel onttrek word, ossilleer, wat lei tot

'n laer gemiddelde kraglewering (Figuur 3). 'n Kapasitor word by die bus gevoeg om die spanningsrimpel glad te stryk.

Figuur 3: 'n Spanningsrimpel wat deur die PWM-omsetterskema op die PV-terminale ingebring word, verskuif die toegepaste spanning van die maksimum kragpunt (MPP) van die PV-skikking. Dit veroorsaak 'n rimpel in die kraglewering van die skikking sodat die gemiddelde uitsetkrag laer is as die nominale MPP.

Die amplitude (piek tot piek) van die spanningsrimpel word bepaal deur die skakelfrekwensie, PV-spanning, buskapasitansie en filterinduktansie volgens:

waar:

VPV is die sonpaneel se GS-spanning,

Cbus is die kapasitansie van die buskapasitor,

L is die induktansie van die filterinduktors,

fPWM is die skakelfrekwensie.

Vergelyking (1) is van toepassing op 'n ideale kapasitor wat verhoed dat lading deur die kapasitor vloei tydens laai en dan die energie in die elektriese veld sonder weerstand ontlaai. In werklikheid is geen kapasitor ideaal nie (Figuur 4), maar bestaan uit verskeie elemente. Benewens die ideale kapasitansie, is die diëlektrikum nie perfek weerstandig nie en 'n klein lekstroom vloei van die anode na die katode langs 'n eindige shuntweerstand (Rsh), wat die diëlektriese kapasitansie (C) omseil. Wanneer stroom deur die kapasitor vloei, is die penne, foelies en diëlektrikum nie perfek geleidend nie en is daar 'n ekwivalente serieweerstand (ESR) in serie met die kapasitansie. Laastens stoor die kapasitor wel energie in die magnetiese veld, dus is daar 'n ekwivalente serieinduktansie (ESL) in serie met die kapasitansie en ESR.

Figuur 4: Ekwivalente stroombaan van 'n generiese kapasitor. 'n Kapasitor issaamgestel uit baie nie-ideale elemente, insluitend diëlektriese kapasitansie (C), 'n nie-oneindige shuntweerstand deur die diëlektrikum wat die kapasitor omseil, serieweerstand (ESR) en serieinduktansie (ESL).

Selfs in 'n oënskynlik eenvoudige komponent soos 'n kapasitor, bestaan daar verskeie elemente wat kan faal of degradeer. Elk van hierdie elemente kan die gedrag van die omsetter beïnvloed, beide aan die WS- en GS-kant. Om die effek te bepaal wat die degradasie van nie-ideale kapasitorkomponente op die spanningsrimpel wat oor die PV-terminale ingebring word, het, is 'n PWM-unipolêre H-brug-omsetter (Figuur 2) gesimuleer met behulp van SPICE. Die filterkondensators en induktors word onderskeidelik op 250µF en 20mH gehou. Die SPICE-modelle vir die IGBT's is afgelei van die werk van Petrie et al. Die PWM-sein, wat die IGBT-skakelaars beheer, word bepaal deur 'n vergelyker- en omkeervergelykerkring vir onderskeidelik die hoë- en laekant-IGBT-skakelaars. Die insette vir die PWM-beheerders is 'n 9.5V, 60Hz sinusdraergolf en 'n 10V, 10kHz driehoekige golf.