इन्वर्टर, जिन्हें पावर कंडीशनर और पावर रेगुलेटर भी कहा जाता है, फोटोवोल्टिक प्रणाली का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। फोटोवोल्टिक इन्वर्टर का मुख्य कार्य सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न दिष्ट धारा को घरेलू उपकरणों के लिए प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करना है, और सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न सभी बिजली को बाहरी दुनिया में आउटपुट करने से पहले इन्वर्टर द्वारा संसाधित किया जाना होता है।
सामान्य सौर ऊर्जा प्रणाली में चार भाग होते हैं: सौर पैनल, चार्ज कंट्रोलर, सौर इन्वर्टर और बैटरी। सौर पैनल एक प्रत्यक्ष धारा प्रदान करने वाला उपकरण है जिसे सौर ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है; चार्ज कंट्रोलर मुख्य रूप से ऊर्जा के रूपांतरण को नियंत्रित करने के लिए ज़िम्मेदार होता है; सौर इन्वर्टर एक प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में बदलने वाला पैनल होता है, जिसका उपयोग बैटरी भंडारण के लिए किया जाता है। बैटरी मुख्य रूप से लोगों के उपयोग के लिए एसी पावर स्टोरेज होती है। सौर इन्वर्टर पूरे सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में एक भूमिका निभाता है।
पूर्ण-ब्रिज सर्किट के माध्यम से, आम तौर पर मॉड्यूलेशन, फ़िल्टरिंग, बूस्टिंग आदि के बाद एसपीडब्ल्यूएम प्रोसेसर का उपयोग करके, सिस्टम एंड-यूज़र्स के लिए लाइटिंग लोड फ़्रीक्वेंसी, रेटेड वोल्टेज और अन्य मिलान वाले साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट के साथ प्राप्त किया जाता है। इन्वर्टर के साथ, उपकरणों को एसी पावर प्रदान करने के लिए डीसी बैटरी का उपयोग किया जा सकता है। सौर एसी बिजली उत्पादन प्रणाली है। , जिसमें सौर पैनल, चार्ज कंट्रोलर, इनवर्टर और बैटरी शामिल हैं; सौर डीसी बिजली उत्पादन प्रणालियों में इनवर्टर शामिल नहीं हैं। एसी विद्युत ऊर्जा को डीसी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को रेक्टिफिकेशन कहा जाता है, जो सर्किट रेक्टिफिकेशन फ़ंक्शन करता है उसे रेक्टिफायर सर्किट कहा जाता है
इसी प्रकार, दिष्ट धारा ऊर्जा को प्रत्यावर्ती धारा ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को व्युत्क्रमण कहा जाता है, व्युत्क्रमण कार्य करने वाले परिपथ को इन्वर्टर परिपथ कहा जाता है, और व्युत्क्रमण प्रक्रिया को साकार करने वाले उपकरण को इन्वर्टर उपकरण या इन्वर्टर कहा जाता है। इन्वर्टर उपकरण का मूल इन्वर्टर स्विचिंग परिपथ है, जिसे इन्वर्टर परिपथ कहा जाता है। यह परिपथ विद्युत इलेक्ट्रॉनिक स्विचों के चालन और शटडाउन के माध्यम से इन्वर्टर कार्य को पूरा करता है। विद्युत इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग उपकरण को चालू-बंद करने के लिए कुछ निश्चित प्रेरक स्पंदों की आवश्यकता होती है, जिन्हें वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तन करके नियंत्रित किया जा सकता है। स्पंदों को उत्पन्न और नियंत्रित करने वाले परिपथ को सामान्यतः नियंत्रण परिपथ या नियंत्रण लूप कहा जाता है। ऊपर वर्णित इन्वर्टर और नियंत्रण परिपथों के अतिरिक्त, इन्वर्टर उपकरण की मूल संरचना में सुरक्षा परिपथ, आउटपुट परिपथ, इनपुट परिपथ और आउटपुट परिपथ शामिल होते हैं।
सौर इन्वर्टर का कार्य और भूमिका
इन्वर्टर में न केवल प्रत्यक्ष एसी रूपांतरण का कार्य है, बल्कि सौर सेल के कार्य को अधिकतम करने और सिस्टम दोष रखरखाव का कार्य भी है। संक्षेप में, इसमें सक्रिय संचालन और शटडाउन फ़ंक्शन, अधिकतम पावर ट्रैकिंग और थ्रॉटलिंग फ़ंक्शन, एंटी-अलोन ऑपरेशन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए), सक्रिय वोल्टेज समायोजन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए), डीसी डिटेक्शन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए), डीसी ग्राउंडिंग डिटेक्शन फ़ंक्शन (ग्रिड-कनेक्टेड सिस्टम के लिए) शामिल हैं। यहाँ सक्रिय संचालन और शटडाउन फ़ंक्शन और अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण फ़ंक्शन का संक्षिप्त परिचय दिया गया है।
1. सक्रिय संचालन और शटडाउन फ़ंक्शन: सुबह सूर्योदय के बाद, सौर विकिरण की तीव्रता धीरे-धीरे बढ़ती है, और सौर सेल का आउटपुट भी बढ़ता है, और जब इन्वर्टर कार्य के लिए आवश्यक आउटपुट पावर पहुँच जाती है, तो इन्वर्टर सक्रिय रूप से चलना शुरू कर देगा। संचालन में प्रवेश करने के बाद, इन्वर्टर हर बार सौर सेल मॉड्यूल के आउटपुट पर नज़र रखेगा। केवल तभी जब सौर सेल मॉड्यूल की आउटपुट पावर इन्वर्टर के कार्य के लिए आवश्यक आउटपुट पावर से अधिक हो, इन्वर्टर काम करना जारी रखेगा; सूर्यास्त तक शटडाउन, भले ही इन्वर्टर बादल और बरसात के दिनों में काम कर सके। जब सौर सेल मॉड्यूल का आउटपुट छोटा हो जाता है और इन्वर्टर का आउटपुट 0 के करीब होता है, तो इन्वर्टर एक स्टैंडबाय मोड का गठन करता है।
2. अधिकतम पावर ट्रैकिंग और थ्रॉटलिंग फ़ंक्शन: सौर सेल मॉड्यूल का आउटपुट सौर विकिरण की तीव्रता और सौर सेल मॉड्यूल के तापमान (चिप तापमान) के साथ परिवर्तित होता है। इसके अलावा, क्योंकि सौर सेल मॉड्यूल की विशेषता यह है कि धारा की वृद्धि के साथ वोल्टेज घटता है, इसलिए अधिकतम शक्ति प्राप्त करने के लिए सबसे अच्छा कार्य बिंदु होता है। सौर विकिरण की तीव्रता बदल रही है, जाहिर है कि इष्टतम कार्य बिंदु भी बदल रहा है। इन परिवर्तनों से संबंधित, सौर सेल मॉड्यूल कार्य बिंदु को अधिकतम पावर बिंदु में जाने दिया गया है, सिस्टम सौर सेल मॉड्यूल से अधिकतम पावर आउटपुट प्राप्त करने के लिए किया गया है, यह नियंत्रण अधिकतम पावर ट्रैकिंग नियंत्रण है। सौर ऊर्जा उत्पादन प्रणाली के लिए इन्वर्टर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि इसमें अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) का कार्य शामिल है।
सौर इन्वर्टर के प्रदर्शन पैरामीटर
इन्वर्टर के प्रदर्शन का वर्णन करने वाले कई पैरामीटर और तकनीकी स्थितियां हैं, यहां इन्वर्टर का मूल्यांकन करते समय आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तकनीकी मापदंडों का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।
1. इन्वर्टर पर्यावरण की स्थिति का उपयोग, इन्वर्टर सामान्य उपयोग की स्थिति: 1000 मीटर से अधिक नहीं की ऊंचाई, हवा का तापमान -30 ~ +40 ℃।
2.डीसी इनपुट पावर स्थितियां, इनपुट डीसी वोल्टेज उतार-चढ़ाव रेंज: बैटरी पैक के रेटेड वोल्टेज का ± 15%।
3. रेटेड आउटपुट वोल्टेज, निर्दिष्ट इनपुट डीसी वोल्टेज की स्वीकार्य उतार-चढ़ाव सीमा में, यह दर्शाता है कि इन्वर्टर रेटेड वोल्टेज मान आउटपुट करने में सक्षम होना चाहिए। आउटपुट रेटेड वोल्टेज मान की स्थिर सटीकता आमतौर पर निम्नानुसार निर्दिष्ट की जाती है:
(1) स्थिर अवस्था संचालन में, वोल्टेज उतार-चढ़ाव सीमा की एक सीमा होनी चाहिए, उदाहरण के लिए, इसका विचलन रेटेड मूल्य के ±3% या ±5% से अधिक नहीं होना चाहिए।
(2) गतिशील स्थिति में जहां लोड में अचानक परिवर्तन होता है या अन्य परेशान करने वाले कारकों का प्रभाव होता है, इसका आउटपुट वोल्टेज विचलन रेटेड मूल्य के ± 8% या ± 10% से अधिक नहीं होना चाहिए।
4. रेटेड आउटपुट आवृत्ति, इन्वर्टर आउटपुट एसी वोल्टेज की आवृत्ति अपेक्षाकृत स्थिर मूल्य होना चाहिए, आमतौर पर 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के लिए। सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, विचलन ± 1% के भीतर होना चाहिए।
5. रेटेड आउटपुट करंट (या रेटेड आउटपुट क्षमता), जिसे इन्वर्टर के रेटेड आउटपुट करंट के निर्दिष्ट लोड पावर फैक्टर रेंज में दर्शाया जाता है। कुछ इन्वर्टर उत्पाद रेटेड आउटपुट क्षमता को VA या kVA में देते हैं। इन्वर्टर की रेटेड क्षमता, रेटेड आउटपुट वोल्टेज और रेटेड आउटपुट करंट का गुणनफल होती है, जब आउटपुट पावर फैक्टर 1 (अर्थात शुद्ध प्रतिरोधक भार) होता है।
6. रेटेड आउटपुट दक्षता, निर्दिष्ट परिचालन स्थितियों में इन्वर्टर की दक्षता, इसकी आउटपुट शक्ति और इनपुट शक्ति के अनुपात को % में व्यक्त करती है। रेटेड आउटपुट क्षमता के अंतर्गत इन्वर्टर की दक्षता पूर्ण भार दक्षता होती है, और रेटेड आउटपुट क्षमता के 10% पर दक्षता निम्न भार दक्षता होती है।
7.इन्वर्टर, साइन वेव इन्वर्टर की अधिकतम हार्मोनिक सामग्री, प्रतिरोधक भार के तहत, आउटपुट वोल्टेज की अधिकतम हार्मोनिक सामग्री ≤ 10% होनी चाहिए।
8.इन्वर्टर की अधिभार क्षमता, निर्दिष्ट परिस्थितियों में, अपेक्षाकृत कम समय में, इन्वर्टर आउटपुट क्षमता के रेटेड धारा मान से अधिक हो जाती है। इन्वर्टर की अधिभार क्षमता को निर्दिष्ट लोड पावर फैक्टर के अंतर्गत कुछ आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।
9.इन्वर्टर की दक्षता, रेटेड आउटपुट वोल्टेज, आउटपुट करंट और निर्दिष्ट लोड पावर फैक्टर, इन्वर्टर आउटपुट सक्रिय पावर और इनपुट सक्रिय पावर (या डीसी पावर) अनुपात में।
- लोड पावर फैक्टर, इन्वर्टर की प्रेरणिक या धारिता भार वहन करने की क्षमता को दर्शाता है। ज्यावक्रीय स्थितियों में, लोड पावर फैक्टर 0.7 से 0.9 (पश्चगामी) होता है, और रेटेड मान 0.9 होता है।
11. लोड की विषमता, 10% असममित लोड के तहत, निश्चित आवृत्ति के साथ तीन-चरण इन्वर्टर के आउटपुट वोल्टेज की विषमता ≤ 10% होनी चाहिए।
12. आउटपुट वोल्टेज असंतुलन, सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, इन्वर्टर आउटपुट तीन-चरण वोल्टेज असंतुलन (रिवर्स अनुक्रम घटक से सकारात्मक अनुक्रम घटक का अनुपात) निर्दिष्ट मान से अधिक नहीं होना चाहिए, जिसे आम तौर पर % में व्यक्त किया जाता है, जैसे 5% या 8%।
13.प्रारंभिक विशेषताएँ, सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, पूर्ण लोड और नो-लोड परिचालन स्थितियों में इन्वर्टर सामान्य रूप से लगातार 5 बार शुरू करने में सक्षम होना चाहिए।
14. सुरक्षा कार्य: इन्वर्टर में निम्नलिखित सुरक्षा उपाय होने चाहिए: शॉर्ट सर्किट सुरक्षा, अति-वर्तमान सुरक्षा, अति-तापमान सुरक्षा, अति-वोल्टेज सुरक्षा, अल्प-वोल्टेज सुरक्षा और फेज-लॉस सुरक्षा। अति-वोल्टेज सुरक्षा का अर्थ है कि वोल्टेज स्थिरीकरण उपायों के बिना इन्वर्टर के लिए, आउटपुट अति-वोल्टेज सुरक्षा उपाय होने चाहिए ताकि नेगेटिव कट-ऑफ को आउटपुट अति-वोल्टेज से होने वाले नुकसान से बचाया जा सके। अति-वर्तमान सुरक्षा, इन्वर्टर की अति-वर्तमान सुरक्षा को संदर्भित करती है, जो यह सुनिश्चित करने में सक्षम होनी चाहिए कि लोड शॉर्ट सर्किट में हो या धारा अनुमेय मान से अधिक हो, समय पर कार्रवाई की जाए, ताकि यह इनरश करंट से होने वाले नुकसान से मुक्त रहे।
15. हस्तक्षेप और हस्तक्षेप-विरोधी, इन्वर्टर को निर्दिष्ट सामान्य परिचालन स्थितियों के अंतर्गत सामान्य वातावरण में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप का सामना करने में सक्षम होना चाहिए। इन्वर्टर का हस्तक्षेप-विरोधी प्रदर्शन और विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता संबंधित मानकों के प्रावधानों के अनुरूप होनी चाहिए।
16.इन्वर्टर का अनियमित संचालन, निगरानी और रखरखाव ≤ 95db होना चाहिए; इन्वर्टर का लगातार संचालन, निगरानी और रखरखाव ≤ 80db होना चाहिए।
17.डिस्प्ले, इन्वर्टर को एसी आउटपुट वोल्टेज, आउटपुट करंट और आउटपुट फ्रीक्वेंसी जैसे मापदंडों के डेटा डिस्प्ले और इनपुट चार्ज, एनर्जाइज्ड और फॉल्ट स्टेटस के सिग्नल डिस्प्ले से लैस होना चाहिए।
18.संचार फ़ंक्शन, दूरस्थ संचार फ़ंक्शन उपयोगकर्ता को साइट पर जाने के बिना मशीन की चालू स्थिति और संग्रहीत डेटा की जांच करने में सक्षम बनाता है।
19. आउटपुट वोल्टेज का तरंगरूप विरूपण, जब इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज साइनसॉइडल हो, तो अधिकतम स्वीकार्य तरंगरूप विरूपण (या हार्मोनिक सामग्री) निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। आमतौर पर आउटपुट वोल्टेज के कुल तरंगरूप विरूपण के रूप में व्यक्त किया जाता है, यह मान 5% (एकल-चरण आउटपुट के लिए अनुमत 10%) से अधिक नहीं होना चाहिए।
20. प्रारंभिक विशेषताएँ, जो लोड के आधार पर इन्वर्टर की प्रारंभिक क्षमता और गतिशील प्रदर्शन को दर्शाती हैं। इन्वर्टर को निर्धारित भार के तहत विश्वसनीय प्रारंभिकता सुनिश्चित करनी चाहिए।
21. शोर, विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, ट्रांसफार्मर, फ़िल्टर इंडक्टर, विद्युत चुम्बकीय स्विच और पंखे आदि घटक शोर उत्पन्न करेंगे। जब इन्वर्टर सामान्य रूप से चल रहा हो, तो उसका शोर 80dB से अधिक नहीं होना चाहिए, और छोटे इन्वर्टर का शोर 65dB से अधिक नहीं होना चाहिए।
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