ફોટોવોલ્ટેઇક ઇન્વર્ટરના કાર્યકારી સિદ્ધાંત અને લાક્ષણિકતાઓ

ઇન્વર્ટરના કાર્ય સિદ્ધાંત:

ઇન્વર્ટર ઉપકરણનો મુખ્ય ભાગ ઇન્વર્ટર સ્વિચ સર્કિટ છે, જેને ટૂંકમાં ઇન્વર્ટર સર્કિટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.સર્કિટ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક સ્વીચને ચાલુ અને બંધ કરીને ઇન્વર્ટર કાર્ય પૂર્ણ કરે છે.

વિશેષતા:

(1) ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા જરૂરી છે.

હાલમાં સૌર કોષોની ઊંચી કિંમતને કારણે, સૌર કોષોનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવા અને સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, આપણે ઇન્વર્ટરની કાર્યક્ષમતા વધારવાનો પ્રયાસ કરવો જોઈએ.

(2) ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા જરૂરી છે.

હાલમાં, ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર સ્ટેશન સિસ્ટમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે દૂરના વિસ્તારોમાં થાય છે, અને ઘણા પાવર સ્ટેશનો ધ્યાન વિનાના અને જાળવવામાં આવે છે, જેના માટે ઇન્વર્ટરને વાજબી સર્કિટ માળખું, કડક ઘટકોની પસંદગીની જરૂર હોય છે, અને ઇન્વર્ટરને વિવિધ રક્ષણાત્મક કાર્યોની જરૂર હોય છે, જેમ કે જેમ કે: ઇનપુટ ડીસી પોલેરિટી રિવર્સ પ્રોટેક્શન, એસી આઉટપુટ શોર્ટ સર્કિટ પ્રોટેક્શન, ઓવરહિટીંગ, ઓવરલોડ પ્રોટેક્શન વગેરે.

(3) ઇનપુટ વોલ્ટેજને અનુકૂલનની વિશાળ શ્રેણી હોવી જરૂરી છે.

કારણ કે સોલર સેલનું ટર્મિનલ વોલ્ટેજ લોડ અને સૂર્યપ્રકાશની તીવ્રતા સાથે બદલાય છે.ખાસ કરીને જ્યારે બેટરી વૃદ્ધ થાય છે, ત્યારે તેનું ટર્મિનલ વોલ્ટેજ વ્યાપકપણે બદલાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, 12V બેટરી માટે, તેનું ટર્મિનલ વોલ્ટેજ 10V અને 16V ની વચ્ચે બદલાઈ શકે છે, જેના માટે ઇન્વર્ટરને મોટા DC ઇનપુટ વોલ્ટેજ રેન્જમાં સામાન્ય રીતે કામ કરવું જરૂરી છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક ઇન્વર્ટર વર્ગીકરણ：

ઇન્વર્ટરને વર્ગીકૃત કરવાની ઘણી રીતો છે.ઉદાહરણ તરીકે, ઇન્વર્ટર દ્વારા એસી વોલ્ટેજ આઉટપુટના તબક્કાઓની સંખ્યા અનુસાર, તેને સિંગલ-ફેઝ ઇન્વર્ટર અને ત્રણ-તબક્કાના ઇન્વર્ટરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે;ટ્રાંઝિસ્ટર ઇન્વર્ટર, થાઇરિસ્ટર ઇન્વર્ટર અને ટર્ન-ઑફ થાઇરિસ્ટર ઇન્વર્ટરમાં વિભાજિત.ઇન્વર્ટર સર્કિટના સિદ્ધાંત અનુસાર, તેને સ્વ-ઉત્તેજિત ઓસિલેશન ઇન્વર્ટર, સ્ટેપ્ડ વેવ સુપરપોઝિશન ઇન્વર્ટર અને પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન ઇન્વર્ટરમાં પણ વિભાજિત કરી શકાય છે.ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ અથવા ઑફ-ગ્રીડ સિસ્ટમમાં એપ્લિકેશન અનુસાર, તેને ગ્રીડ-કનેક્ટેડ ઇન્વર્ટર અને ઑફ-ગ્રીડ ઇન્વર્ટરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.ઈન્વર્ટર પસંદ કરવા માટે ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક વપરાશકર્તાઓને સુવિધા આપવા માટે, અહીં માત્ર ઈન્વર્ટરને અલગ અલગ લાગુ પ્રસંગો અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા છે.

1. કેન્દ્રીયકૃત ઇન્વર્ટર

સેન્ટ્રલાઇઝ્ડ ઇન્વર્ટર ટેક્નોલોજી એ છે કે ઘણી સમાંતર ફોટોવોલ્ટેઇક સ્ટ્રિંગ્સ સમાન કેન્દ્રિય ઇન્વર્ટરના DC ઇનપુટ સાથે જોડાયેલ છે.સામાન્ય રીતે, ત્રણ તબક્કાના IGBT પાવર મોડ્યુલોનો ઉપયોગ ઉચ્ચ શક્તિ માટે થાય છે, અને ફીલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ ઓછી શક્તિ માટે થાય છે.ડીએસપી જનરેટેડ પાવરની ગુણવત્તામાં સુધારો કરવા માટે નિયંત્રકને રૂપાંતરિત કરે છે, જે તેને સાઈન વેવ કરંટની ખૂબ નજીક બનાવે છે, સામાન્ય રીતે મોટા ફોટોવોલ્ટેઈક પાવર પ્લાન્ટ્સ (>10kW) માટેની સિસ્ટમમાં વપરાય છે.સૌથી મોટી વિશેષતા એ છે કે સિસ્ટમની શક્તિ વધારે છે અને ખર્ચ ઓછો છે, પરંતુ કારણ કે વિવિધ પીવી સ્ટ્રિંગ્સનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન ઘણીવાર સંપૂર્ણપણે મેળ ખાતા નથી (ખાસ કરીને જ્યારે પીવી સ્ટ્રિંગ્સ વાદળછાયું, છાંયો, સ્ટેનને કારણે આંશિક રીતે અવરોધિત હોય છે. , વગેરે), કેન્દ્રીયકૃત ઇન્વર્ટર અપનાવવામાં આવે છે.માર્ગ બદલવાથી ઇન્વર્ટર પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો થશે અને વીજળી વપરાશકારોની ઊર્જામાં ઘટાડો થશે.તે જ સમયે, સમગ્ર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમની વીજ ઉત્પાદન વિશ્વસનીયતા ફોટોવોલ્ટેઇક એકમ જૂથની નબળી કાર્યકારી સ્થિતિ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.નવીનતમ સંશોધન દિશા સ્પેસ વેક્ટર મોડ્યુલેશન કંટ્રોલનો ઉપયોગ અને આંશિક લોડની સ્થિતિમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા મેળવવા માટે ઇન્વર્ટરના નવા ટોપોલોજીકલ કનેક્શનનો વિકાસ છે.

2. સ્ટ્રિંગ ઇન્વર્ટર

સ્ટ્રિંગ ઇન્વર્ટર મોડ્યુલર કોન્સેપ્ટ પર આધારિત છે.દરેક PV સ્ટ્રિંગ (1-5kw) ઇન્વર્ટરમાંથી પસાર થાય છે, DC બાજુએ મહત્તમ પાવર પીક ટ્રેકિંગ ધરાવે છે, અને AC બાજુએ સમાંતર રીતે જોડાયેલ છે.બજારમાં સૌથી લોકપ્રિય ઇન્વર્ટર.

ઘણા મોટા ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર પ્લાન્ટ સ્ટ્રીંગ ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરે છે.ફાયદો એ છે કે તે મોડ્યુલના તફાવતો અને સ્ટ્રીંગ્સ વચ્ચેના શેડિંગથી પ્રભાવિત થતો નથી, અને તે જ સમયે ફોટોવોલ્ટેઇક મોડ્યુલો અને ઇન્વર્ટરના શ્રેષ્ઠ ઓપરેટિંગ બિંદુ વચ્ચેની મેળ ખાતી નથી, જેનાથી વીજ ઉત્પાદનમાં વધારો થાય છે.આ તકનીકી ફાયદાઓ માત્ર સિસ્ટમની કિંમતને ઘટાડે છે, પરંતુ સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતામાં પણ વધારો કરે છે.તે જ સમયે, શબ્દમાળાઓ વચ્ચે "માસ્ટર-સ્લેવ" ની વિભાવના રજૂ કરવામાં આવી છે, જેથી સિસ્ટમ ફોટોવોલ્ટેઇક સ્ટ્રિંગ્સના ઘણા જૂથોને એકસાથે જોડી શકે અને તેમાંથી એક અથવા ઘણાને એવી સ્થિતિમાં કામ કરવા દે કે ઊર્જાનો એક તાર બનાવી શકતો નથી. એક ઇન્વર્ટર કામ., તેથી વધુ વીજળીનું ઉત્પાદન થાય છે.

નવીનતમ ખ્યાલ એ છે કે ઘણા ઇન્વર્ટર "માસ્ટર-સ્લેવ" ખ્યાલને બદલે એકબીજા સાથે "ટીમ" બનાવે છે, જે સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતાને એક પગલું આગળ બનાવે છે.હાલમાં, ટ્રાન્સફોર્મરલેસ સ્ટ્રિંગ ઇન્વર્ટરનું વર્ચસ્વ છે.

3. માઇક્રો ઇન્વર્ટર

પરંપરાગત PV સિસ્ટમમાં, દરેક સ્ટ્રિંગ ઇન્વર્ટરનો DC ઇનપુટ છેડો લગભગ 10 ફોટોવોલ્ટેઇક પેનલ્સ દ્વારા શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે.જ્યારે 10 પેનલ્સ શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોય, જો એક સારી રીતે કામ ન કરે, તો આ સ્ટ્રિંગને અસર થશે.જો સમાન MPPT નો ઉપયોગ ઇન્વર્ટરના બહુવિધ ઇનપુટ્સ માટે કરવામાં આવે છે, તો તમામ ઇનપુટ્સ પણ પ્રભાવિત થશે, જે પાવર જનરેશન કાર્યક્ષમતામાં મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડો કરશે.વ્યવહારિક એપ્લિકેશનમાં, વાદળો, વૃક્ષો, ચીમની, પ્રાણીઓ, ધૂળ, બરફ અને બરફ જેવા વિવિધ અવરોધ પરિબળો ઉપરોક્ત પરિબળોનું કારણ બને છે, અને પરિસ્થિતિ ખૂબ સામાન્ય છે.માઇક્રો-ઇન્વર્ટરની પીવી સિસ્ટમમાં, દરેક પેનલ માઇક્રો-ઇનવર્ટર સાથે જોડાયેલ છે.જ્યારે એક પેનલ સારી રીતે કામ કરવામાં નિષ્ફળ જાય, ત્યારે માત્ર આ પેનલને અસર થશે.અન્ય તમામ PV પેનલ શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરશે, એકંદર સિસ્ટમને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવશે અને વધુ પાવર જનરેટ કરશે.પ્રેક્ટિકલ એપ્લીકેશનમાં, જો સ્ટ્રીંગ ઇન્વર્ટર નિષ્ફળ જાય છે, તો તે ઘણા કિલોવોટની સોલાર પેનલ્સ કાર્ય કરવામાં નિષ્ફળ જશે, જ્યારે માઇક્રો-ઇન્વર્ટરની નિષ્ફળતાની અસર ખૂબ ઓછી છે.

4. પાવર ઑપ્ટિમાઇઝર

સોલર પાવર જનરેશન સિસ્ટમમાં પાવર ઑપ્ટિમાઇઝરનું ઇન્સ્ટોલેશન રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતામાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે અને ખર્ચ ઘટાડવા માટે ઇન્વર્ટરના કાર્યોને સરળ બનાવી શકે છે.સ્માર્ટ સોલાર પાવર જનરેશન સિસ્ટમને સાકાર કરવા માટે, ઉપકરણ પાવર ઑપ્ટિમાઇઝર ખરેખર દરેક સોલર સેલને તેનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કરી શકે છે અને કોઈપણ સમયે બેટરી વપરાશની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરી શકે છે.પાવર ઑપ્ટિમાઇઝર એ પાવર જનરેશન સિસ્ટમ અને ઇન્વર્ટર વચ્ચેનું ઉપકરણ છે અને તેનું મુખ્ય કાર્ય ઇન્વર્ટરના મૂળ શ્રેષ્ઠ પાવર પોઇન્ટ ટ્રેકિંગ ફંક્શનને બદલવાનું છે.પાવર ઑપ્ટિમાઇઝર સર્કિટને સરળ બનાવીને સાદ્રશ્ય દ્વારા અત્યંત ઝડપી શ્રેષ્ઠ પાવર પોઈન્ટ ટ્રેકિંગ સ્કેનિંગ કરે છે અને એક સોલાર સેલ પાવર ઑપ્ટિમાઇઝરને અનુરૂપ છે, જેથી દરેક સોલર સેલ ખરેખર શ્રેષ્ઠ પાવર પૉઇન્ટ ટ્રૅકિંગ હાંસલ કરી શકે, વધુમાં, બૅટરી સ્ટેટસ મેળવી શકે છે. કોમ્યુનિકેશન ચિપ નાખીને ગમે ત્યારે અને ગમે ત્યાં દેખરેખ રાખવામાં આવે છે, અને સમસ્યાની તાત્કાલિક જાણ કરી શકાય છે જેથી સંબંધિત કર્મચારીઓ શક્ય તેટલી વહેલી તકે તેનું સમારકામ કરી શકે.

ફોટોવોલ્ટેઇક ઇન્વર્ટરનું કાર્ય

ઇન્વર્ટરમાં માત્ર DC-AC રૂપાંતરનું કાર્ય જ નથી, પરંતુ તેમાં સૌર કોષની કામગીરીને મહત્તમ બનાવવાનું અને સિસ્ટમમાં ખામીના રક્ષણનું કાર્ય પણ છે.સારાંશમાં, ત્યાં ઓટોમેટિક ઓપરેશન અને શટડાઉન ફંક્શન, મહત્તમ પાવર ટ્રેકિંગ કંટ્રોલ ફંક્શન, એન્ટિ-ઇન્ડિપેન્ડન્ટ ઓપરેશન ફંક્શન (ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ માટે), ઓટોમેટિક વોલ્ટેજ એડજસ્ટમેન્ટ ફંક્શન (ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ માટે), ડીસી ડિટેક્શન ફંક્શન (ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ માટે) છે. કનેક્ટેડ સિસ્ટમ), ડીસી ગ્રાઉન્ડિંગ ડિટેક્શન ફંક્શન (ગ્રીડ-કનેક્ટેડ સિસ્ટમ્સ માટે).અહીં આપોઆપ કામગીરી અને શટડાઉન કાર્યો અને મહત્તમ પાવર ટ્રેકિંગ નિયંત્રણ કાર્યનો સંક્ષિપ્ત પરિચય છે.

(1) ઓટોમેટિક ઓપરેશન અને સ્ટોપ ફંક્શન

સવારે સૂર્યોદય પછી, સૌર કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા ધીમે ધીમે વધે છે, અને સૌર કોષનું ઉત્પાદન પણ વધે છે.જ્યારે ઇન્વર્ટર દ્વારા જરૂરી આઉટપુટ પાવર પહોંચી જાય છે, ત્યારે ઇન્વર્ટર આપમેળે ચાલવાનું શરૂ કરે છે.ઓપરેશનમાં પ્રવેશ્યા પછી, ઇન્વર્ટર સૌર સેલ મોડ્યુલના આઉટપુટ પર હંમેશા નજર રાખશે.જ્યાં સુધી સોલર સેલ મોડ્યુલની આઉટપુટ પાવર ઇન્વર્ટરને કામ કરવા માટે જરૂરી આઉટપુટ પાવર કરતાં વધારે હોય ત્યાં સુધી ઇન્વર્ટર ચાલવાનું ચાલુ રાખશે;તે સૂર્યાસ્ત સમયે બંધ થઈ જશે, પછી ભલે તે વાદળછાયું અને વરસાદી હોય.ઇન્વર્ટર પણ કામ કરી શકે છે.જ્યારે સોલાર સેલ મોડ્યુલનું આઉટપુટ નાનું બને છે અને ઇન્વર્ટરનું આઉટપુટ 0 ની નજીક હોય છે, ત્યારે ઇન્વર્ટર સ્ટેન્ડબાય સ્ટેટ બનાવશે.

(2) મહત્તમ પાવર ટ્રેકિંગ નિયંત્રણ કાર્ય

સૌર સેલ મોડ્યુલનું આઉટપુટ સૌર કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા અને સૌર સેલ મોડ્યુલના તાપમાન (ચિપ તાપમાન) સાથે બદલાય છે.વધુમાં, સોલર સેલ મોડ્યુલની લાક્ષણિકતા છે કે વર્તમાનના વધારા સાથે વોલ્ટેજ ઘટે છે, ત્યાં એક શ્રેષ્ઠ ઓપરેટિંગ બિંદુ છે જ્યાં મહત્તમ શક્તિ મેળવી શકાય છે.સૌર કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા બદલાઈ રહી છે, અને દેખીતી રીતે શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી બિંદુ પણ બદલાઈ રહ્યું છે.આ ફેરફારોની તુલનામાં, સૌર સેલ મોડ્યુલનું ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ હંમેશા મહત્તમ પાવર પોઈન્ટ પર હોય છે અને સિસ્ટમ હંમેશા સોલાર સેલ મોડ્યુલમાંથી મહત્તમ પાવર આઉટપુટ મેળવે છે.આ નિયંત્રણ મહત્તમ પાવર ટ્રેકિંગ નિયંત્રણ છે.સૌર ઉર્જા પ્રણાલીઓ માટે ઇન્વર્ટરની સૌથી મોટી વિશેષતા એ છે કે તેમાં મહત્તમ પાવર પોઈન્ટ ટ્રેકિંગ (MPPT)નું કાર્ય સામેલ છે.