Inverter kaasup kana sakumpulan ageung konverter statis, anu kalebet seueur anu ayeuna'alat-alat anu tiasa"ngarobah"parameter listrik dina input, sapertos tegangan sareng frékuénsi, supados ngahasilkeun kaluaran anu cocog sareng sarat beban.

Sacara umum, inverter nyaéta alat anu sanggup ngarobah arus searah jadi arus bolak-balik sareng umum pisan dina aplikasi otomasi industri sareng panggerak listrik. Arsitektur sareng desain tina rupa-rupa jinis inverter robih numutkeun unggal aplikasi khusus, sanaos inti tina tujuan utama na sami (konvérsi DC ka AC).

1. Inverter Mandiri sareng Terhubung ka Grid

Inverter anu dianggo dina aplikasi fotovoltaik sacara historis dibagi kana dua kategori utama:

:Inverter mandiri

:Inverter anu nyambung ka grid

Inverter mandiri nyaéta pikeun aplikasi dimana pembangkit listrik tenaga surya henteu nyambung ka jaringan distribusi énergi utama. Inverter ieu tiasa nyayogikeun énergi listrik ka beban anu nyambung, mastikeun stabilitas parameter listrik utama (tegangan sareng frékuénsi). Ieu ngajaga aranjeunna dina wates anu tos ditetepkeun, tiasa nahan kaayaan overloading samentawis. Dina kaayaan ieu, inverter dihubungkeun sareng sistem panyimpen batré pikeun mastikeun suplai énergi anu konsisten.

Di sisi séjén, inverter anu nyambung ka grid tiasa sinkron sareng jaringan listrik anu nyambung ka aranjeunna sabab, dina hal ieu, voltase sareng frékuénsi"ditumpukeun"ku jaringan utama. Inverter ieu kedah tiasa pegatkeun sambungan upami jaringan utama gagal pikeun nyingkahan kamungkinan suplai tibalik tina jaringan utama, anu tiasa ngawakilan bahaya anu serius.

Gambar 1 - Conto sistem mandiri sareng sistem anu nyambung ka grid. Gambar dihaturkeun ku Biblus.

2. Naon Peran Kapasitor Beus

Tujuan inverter nyaéta pikeun ngarobah tegangan gelombang DC jadi sinyal AC pikeun nyuntikkeun daya kana beban (misalna jaringan listrik) dina frékuénsi anu ditangtukeun sareng sudut fase anu alit (φ ≈0). Sirkuit anu disederhanakeun pikeun Modulasi Lebar Pulsa (PWM) unipolar fase tunggal dipidangkeun dina Gambar2 (skéma umum anu sami tiasa diperpanjang ka sistem tilu fase). Dina skéma ieu, sistem PV, anu bertindak salaku sumber tegangan DC kalayan sababaraha induktansi sumber, dibentuk janten sinyal AC ngalangkungan opat saklar IGBT sacara paralel sareng dioda freewheeling. Saklar ieu dikontrol di gerbang ngalangkungan sinyal PWM, anu biasana mangrupikeun kaluaran IC anu ngabandingkeun gelombang pamawa (biasana gelombang sinus tina frékuénsi kaluaran anu dipikahoyong) sareng gelombang rujukan dina frékuénsi anu langkung luhur (biasana gelombang segitiga dina 5-20kHz). Kaluaran IGBT dibentuk janten sinyal AC anu cocog pikeun dianggo atanapi injeksi grid ngalangkungan aplikasi rupa-rupa topologi filter LC.

Kéngingkeun Kutipan

Gambar 2: Modulasi Lebar Pulsed (PWM) fase tunggalsetelan inverter. Saklar IGBT, sareng filter kaluaran LC, ngawangun sinyal input DC janten sinyal AC anu tiasa dianggo. Ieu ngainduksi ariak tegangan anu ngabahayakeun di sakuliah terminal PV. BeusnaKapasitor diukur pikeun ngurangan riak ieu.

Operasi IGBT ngenalkeun tegangan riak kana terminal susunan PV. Riak ieu ngabahayakeun operasi sistem PV, kumargi tegangan nominal anu diterapkeun kana terminal kedah dijaga dina titik daya maksimal (MPP) tina kurva IV pikeun ngekstrak daya anu paling seueur. Riak tegangan dina terminal PV bakal ngaosilasi daya anu diekstrak tina sistem, anu ngahasilkeun

kaluaran daya rata-rata anu langkung handap (Gambar 3). Kapasitor ditambahkeun kana beus pikeun ngalancarkeun riak tegangan.

Gambar 3: Riak tegangan anu diasupkeun kana terminal PV ku skema inverter PWM mindahkeun tegangan anu diterapkeun tina titik daya maksimal (MPP) tina susunan PV. Ieu ngenalkeun riak dina kaluaran daya susunan supados daya kaluaran rata-rata langkung handap tibatan MPP nominal.

Amplitudo (puncak ka puncak) tina riak tegangan ditangtukeun ku frékuénsi switching, tegangan PV, kapasitansi beus, sareng induktansi filter numutkeun:

dimana:

VPV nyaéta tegangan DC panel surya,

Cbus nyaéta kapasitansi kapasitor bus,

L nyaéta induktansi induktor filter,

fPWM nyaéta frékuénsi switching.

Persamaan (1) lumaku pikeun kapasitor idéal anu nyegah muatan ngalir ngaliwatan kapasitor nalika ngecas teras ngaleupaskeun énergi anu aya dina médan listrik tanpa résistansi. Dina kanyataanana, teu aya kapasitor anu idéal (Gambar 4) tapi diwangun ku sababaraha unsur. Salian ti kapasitansi idéal, dielektrik henteu résistif sampurna sareng arus bocor leutik ngalir ti anoda ka katoda sapanjang résistansi shunt terbatas (Rsh), ngalangkungan kapasitansi dielektrik (C). Nalika arus ngaliwatan kapasitor ngalir, pin, foil, sareng dielektrik henteu ngalir sacara sampurna sareng aya résistansi séri anu sami (ESR) sacara séri sareng kapasitansi. Pamungkas, kapasitor nyimpen sababaraha énergi dina médan magnét, janten aya induktansi séri anu sami (ESL) sacara séri sareng kapasitansi sareng ESR.

Gambar 4: Sirkuit ékuivalén kapasitor generik. Kapasitor nyaétadiwangun ku seueur unsur anu henteu idéal, kalebet kapasitansi dielektrik (C), résistansi shunt anu henteu terbatas ngaliwatan dielektrik anu ngalangkungan kapasitor, résistansi séri (ESR), sareng induktansi séri (ESL).

Sanajan dina komponén anu sigana basajan sapertos kapasitor, aya sababaraha unsur anu tiasa gagal atanapi rusak. Masing-masing unsur ieu tiasa mangaruhan paripolah inverter, boh dina sisi AC sareng DC. Pikeun nangtukeun pangaruh degradasi komponén kapasitor anu henteu idéal kana riak tegangan anu diwanohkeun di sakuliah terminal PV, inverter PWM unipolar H-bridge (Gambar 2) disimulasikeun nganggo SPICE. Kapasitor filter sareng induktor dijaga dina 250µF sareng 20mH, masing-masing. Modél SPICE pikeun IGBT diturunkeun tina karya Petrie et al. Sinyal PWM, anu ngontrol saklar IGBT, ditangtukeun ku sirkuit komparator sareng komparator pambalik pikeun saklar IGBT sisi luhur sareng handap, masing-masing. Input pikeun kontrol PWM nyaéta gelombang pamawa sinus 9.5V, 60Hz sareng gelombang segitiga 10V, 10kHz.