Inbertsoreak bihurgailu estatikoen talde handi batekoak dira, eta horien artean daude gaur egungo asko.'gai diren gailuak"bihurtu"Sarrerako parametro elektrikoak, hala nola tentsioa eta maiztasuna, kargaren eskakizunekin bateragarria den irteera bat sortzeko.

Oro har, inbertsoreak korronte zuzena korronte alterno bihurtzeko gai diren gailuak dira eta nahiko ohikoak dira industria-automatizazio aplikazioetan eta eragile elektrikoetan. Inbertsore mota desberdinen arkitektura eta diseinua aplikazio espezifiko bakoitzaren arabera aldatzen da, nahiz eta haien helburu nagusiaren muina bera izan (DCtik ACrako bihurketa).

1. Inbertsore autonomoak eta sare elektrikora konektatutakoak

Aplikazio fotovoltaikoetan erabiltzen diren inbertsoreak historikoki bi kategoria nagusitan banatzen dira:

:Inbertsore independenteak

:Sare elektrikora konektatutako inbertsoreak

Inbertsore autonomoak instalazio fotovoltaikoa energia banaketa sare nagusira konektatuta ez dagoen aplikazioetarako dira. Inbertsoreak karga konektatuei energia elektrikoa eman diezaieke, parametro elektriko nagusien (tentsioa eta maiztasuna) egonkortasuna bermatuz. Horrela, aurrez definitutako mugen barruan mantentzen dira, aldi baterako gainkarga egoerei aurre egiteko gai izanik. Egoera honetan, inbertsoreak bateria biltegiratze sistema batekin akoplatzen da energia hornidura koherentea bermatzeko.

Sare elektrikora konektatutako inbertsoreek, berriz, konektatuta dauden sare elektrikoarekin sinkronizatzeko gai dira, kasu horretan, tentsioa eta maiztasuna..."ezarri"sare nagusiak. Inbertsore hauek deskonektatzeko gai izan behar dute sare nagusia huts egiten badu, sare nagusiaren alderantzizko hornidura saihesteko, arrisku larria izan baitezake.

1. irudia - Sistema autonomoaren eta sare elektrikora konektatutako sistemaren adibidea. Irudia Biblus-en eskutik.

2. Zein da autobus-kondentsadorearen eginkizuna?

Inbertsore baten helburua tentsio zuzen bat korronte alternoko seinale bihurtzea da, maiztasun jakin batean eta fase-angelu txiki batekin karga bati (adibidez, sare elektrikoari) potentzia emateko.φ ≈0). Fase bakarreko pultsu-zabalera modulazio unipolar baterako (PWM) zirkuitu sinplifikatu bat irudian ageri da.2 (eskema orokor bera hiru faseko sistema batera heda daiteke). Eskema honetan, tentsio-iturri zuzen gisa jarduten duen sistema fotovoltaiko bat, iturburu-induktantzia batekin, AC seinale bihurtzen da lau IGBT etengailuren bidez, diodo askeekin paraleloan. Etengailu hauek atean kontrolatzen dira PWM seinale baten bidez, eta normalean IC baten irteera da, eramaile-uhin bat (normalean nahi den irteera-maiztasuneko uhin sinusoidal bat) eta maiztasun nabarmen handiagoan dagoen erreferentzia-uhin bat (normalean 5-20 kHz-ko triangelu-uhin bat) alderatzen dituena. IGBTen irteera erabiltzeko edo sarean injektatzeko egokia den AC seinale bihurtzen da, LC iragazkien topologia desberdinak aplikatuz.

Eskatu aurrekontua

2. irudia: Pultsatutako Zabalera Modulazioa (PWM) fase bakarrekoainbertsorearen konfigurazioa. IGBT etengailuek, LC irteerako iragazkiarekin batera, DC sarrerako seinalea erabilgarri den AC seinale bihurtzen dute. Horrek eragiten duPV terminaletan tentsio-uhin kaltegarria. Bus-aKondentsadorea uhin hori murrizteko neurtzen da.

IGBT-en funtzionamenduak uhin-tentsio bat sortzen du panel fotovoltaikoaren terminalean. Uhin hau kaltegarria da sistema fotovoltaikoaren funtzionamendurako, terminalei aplikatutako tentsio nominala IV kurbaren potentzia maximoaren puntuan (MPP) mantendu behar baita potentzia gehien ateratzeko. PV terminaletan dagoen tentsio-uhin batek sistematik ateratako potentzia oszilatzen du, eta ondorioz...

batez besteko potentzia irteera txikiagoa (3. irudia). Kondentsadore bat gehitzen zaio busari tentsio uhindura leuntzeko.

3. irudia: PWM inbertsore eskemak PV terminaletan sartutako tentsio-uhin batek aplikatutako tentsioa PV panelaren potentzia maximoaren puntutik (MPP) kanpo aldatzen du. Horrek uhin bat sortzen du panelaren potentzia-irteeran, batez besteko irteera-potentzia MPP nominala baino txikiagoa izan dadin.

Tentsio-uhinaren anplitudea (punta batetik bestera) kommutazio-maiztasunak, PV tentsioak, bus-kapazitantziak eta iragazkiaren induktantziak zehazten dute, honela:

non:

VPV eguzki-panelen tentsio zuzena da,

Cbus bus kondentsadorearen kapazitantzia da,

L iragazki-induktanteen induktantzia da,

fPWM kommutazio-maiztasuna da.

(1) ekuazioa kondentsadore ideal bati aplikatzen zaio, karga kondentsadorearen zehar karga igarotzea eragozten duena kargatzen ari den bitartean eta ondoren eremu elektrikoan dagoen energia erresistentziarik gabe deskargatzen duena. Errealitatean, ez dago kondentsadore ideal bat (4. irudia), elementu anitzez osatuta dagoena baizik. Kapazitantzia idealaz gain, dielektrikoa ez da perfektuki erresistentea eta ihes-korronte txiki bat isurtzen da anodotik katodora shunt erresistentzia finitu baten (Rsh) bidez, kapazitantzia dielektrikoa (C) saihestuz. Kondentsadorearen zehar korrontea igarotzen denean, pinak, xaflak eta dielektrikoa ez dira perfektuki eroaleak eta erresistentzia baliokide bat (ESR) dago kapazitantziarekin seriean. Azkenik, kondentsadoreak energia gordetzen du eremu magnetikoan, beraz, induktantzia baliokide bat (ESL) dago kapazitantziarekin eta ESRrekin seriean.

4. irudia: Kondentsadore generiko baten zirkuitu baliokidea. Kondentsadore bat daelementu ez-ideal askorekin osatuta dago, besteak beste, kapazitantzia dielektrikoa (C), kondentsadorea saihestuz dielektrikoan zehar doan shunt erresistentzia ez-infinitu bat, serieko erresistentzia (ESR) eta serieko induktantzia (ESL).

Kondentsadore bat bezain osagai sinple batean ere, huts egin edo degradatu daitezkeen hainbat elementu daude. Elementu horietako bakoitzak inbertsorearen portaeran eragina izan dezake, bai AC aldean bai DC aldean. Kondentsadore-osagai ez-idealen degradazioak PV terminaletan sartzen den tentsio-uhinean duen eragina zehazteko, PWM H-zubi unipolar inbertsore bat (2. irudia) simulatu zen SPICE erabiliz. Iragazki-kondentsadoreak eta induktoreak 250µF eta 20mH-tan mantentzen dira, hurrenez hurren. IGBTetarako SPICE ereduak Petrie et al.-en lanetik eratorriak dira. IGBT etengailuak kontrolatzen dituen PWM seinalea konparagailu eta alderantzizko konparagailu zirkuitu batek zehazten du, hurrenez hurren, goi-aldeko eta behe-aldeko IGBT etengailuetarako. PWM kontroletarako sarrerak 9,5V, 60Hz-ko uhin sinusoidal eramaile bat eta 10V, 10kHz-ko uhin triangeluar bat dira.