U scopu di un inverter hè di trasfurmà una tensione di forma d'onda DC in un signalu AC per injectà energia in una carica (per esempiu, a rete elettrica) à una certa frequenza è cun un angolo di fasa chjucu (φ ≈0).Un circuitu simplificatu per una modulazione di larghezza di impulsu unipolare (PWM) hè mostratu in a figura2 (u stessu schema generale pò esse allargatu à un sistema trifase).In questu schematicu, un sistema PV, chì agisce cum'è una fonte di tensione DC cù una certa induttanza di fonte, hè furmatu in un signale AC attraversu quattru switch IGBT in parallelu cù diodi freewheeling.Questi interruttori sò cuntrullati à a porta per mezu di un signalu PWM, chì hè tipicamente l'output di un IC chì paraguna una onda portatrice (di solitu una onda sinusoidale di a frequenza di output desiderata) è una onda di riferimentu à una frequenza significativamente più alta (tipicamenti una onda triangulu). à 5-20 kHz).L'output di l'IGBT hè furmatu in un signalu AC adattatu per l'usu o l'iniezione di griglia attraversu l'applicazione di diverse topologie di filtri LC.
Inverters appartenenu à un grande gruppu di cunvertitori statici, chì includenu assai di l'oghje's dispusitivi capaci di"cunvertisce"i paràmetri elettrici in input, cum'è a tensione è a frequenza, in modu di pruduce un output chì hè cumpatibile cù i bisogni di a carica.
In generale, l'inverter sò i dispusitivi capaci di cunvertisce u currente direttu in corrente alternata è sò abbastanza cumuni in l'applicazioni di l'automatizazione industriale è l'azionamenti elettrici.L'architettura è u disignu di diversi tipi d'inverter cambia secondu ogni applicazione specifica, ancu s'è u core di u so scopu principale hè u listessu (cunversione DC à AC).
1.Standalone è Grid-Connected Inverters
L'invertitori utilizati in l'applicazioni fotovoltaiche sò storicamente divisi in duie categorie principali:
:Inverter autonomi
:Inverter cunnessi à a rete
Inverters standalone sò per l'applicazioni induve a pianta PV ùn hè micca cunnessa à a rete di distribuzione di energia principale.L'inverter hè capaci di furnisce l'energia elettrica à i carichi cunnessi, assicurendu a stabilità di i principali paràmetri elettrici (tensione è frequenza).Questu li mantene in limiti predefiniti, capaci di sustene situazioni di sovraccarichi tempuranee.In questa situazione, l'inverter hè accumpagnatu cù un sistema di almacenamentu di bateria per assicurà un fornimentu d'energia consistente.
L'invertitori cunnessi à a rete, invece, sò capaci di sincronizà cù a rete elettrica à quale sò cunnessi perchè, in questu casu, a tensione è a frequenza sò."impostu"da a rete principale.Questi inverter deve esse capace di disconnect se a rete principale falla per evità ogni pussibule alimentazione inversa di a rete principale, chì puderia rapprisintà un periculu seriu.
- Figura 1 - Esempiu di sistema Standalone è sistema Grid-connected.Image courtesy of Biblus.
2.What hè u Role di u Bus Capacitor
Figura 2: Modulazione di larghezza pulsata (PWM) monofaseconfigurazione di l'inverter.I switch IGBT, inseme cù u filtru di output LC, formanu u signale di input DC in un signale AC utilizable.Questu induce aondulazione di tensione dannosa à traversu i terminali PV.L'autobuscapacitor hè tagliata in ordine per riduce stu ripple.
L'operazione di l'IGBT introduce una tensione di ondulazione nantu à u terminal di l'array PV.Stu ripple hè deleterious à u funziunamentu di u sistema PV, postu chì a tensione nominali appiicata à i terminali deve esse tenutu à u puntu di putenza massima (MPP) di a curva IV per caccià u più putere.Una ondulazione di tensione nantu à i terminali PV oscillarà a putenza estratta da u sistema, risultatu in
una putenza media più bassa (Figura 3).Un condensatore hè aghjuntu à l'autobus per allisà l'ondulazione di tensione.
Figura 3: Un ripple di tensione introduttu nantu à i terminali PV da u schema d'inverter PWM cambia a tensione applicata da u puntu di potenza massima (MPP) di l'array PV.Questu introduce una ondulazione in a putenza di putenza di u array in modu chì a putenza di output media hè più bassu di u MPP nominale
L'amplitude (piccu à piccu) di l'ondulazione di tensione hè determinata da a frequenza di commutazione, a tensione PV, a capacità di bus, è l'induttanza di filtru secondu:
induve:
VPV hè a tensione DC di u pannellu solare,
Cbus hè a capacità di u condensatore di bus,
L hè l'induttanza di l'induttori di filtru,
fPWM hè a frequenza di commutazione.
L'equazione (1) s'applica à un condensatore ideale chì impedisce a carica di scorri per u condensatore durante a carica è poi scarica l'energia situata in u campu elettricu senza resistenza.In realtà, nisun condensatore hè ideale (Figura 4) ma hè cumpostu di parechji elementi.In più di a capacità ideale, u dielettricu ùn hè micca perfettamente resistenti è una piccula corrente di fuga scorri da l'anodu à u catodu longu una resistenza di shunt finita (Rsh), sguassendu a capacità dielettrica (C).Quandu u currente attraversu u condensatore scorre, i pin, i fogli è u dielettricu ùn sò micca perfettamente cunduttori è ci hè una resistenza di serie equivalente (ESR) in serie cù a capacità.Infine, u condensatore guarda una certa energia in u campu magneticu, cusì ci hè una induttanza di serie equivalente (ESL) in serie cù a capacità è ESR.
Figura 4: Circuitu equivalente di un condensatore genericu.Un condensatore hècumpostu di parechji elementi micca ideali, cumpresi capacità dielettrica (C), una resistenza shunt non-infinita attraversu lu dielettricu chì bypasses u capacitor, resistenza seria (ESR), è induttanza seria (ESL).
Ancu in un cumpunente apparentemente simplice cum'è un condensatore, ci sò parechje elementi chì ponu fallu o degradate.Ognunu di sti elementi pò influenzà u cumpurtamentu di l'inverter, sia in AC è DC.Per determinà l'effettu di a degradazione di i cumpunenti di i condensatori micca ideali nantu à l'ondulazione di tensione introdotta à traversu i terminali PV, un inverter H-bridge unipolare PWM (Figura 2) hè statu simulatu cù SPICE.I condensatori di filtru è induttori sò tenuti à 250µF è 20mH, rispettivamente.I mudelli SPICE per i IGBT sò derivati da u travagliu di Petrie et al. U signale PWM, chì cuntrolla i switches IGBT, hè determinatu da un comparatore è un circuitu di comparatore inversu per i switches IGBT high-side è low-side, rispettivamente.L'input per i cuntrolli PWM sò una onda sinusoidale 9.5V, 60Hz è una onda triangulare 10V, 10kHz.
- Soluzione CRE
CRE hè una impresa d'alta tecnulugia specializata in a produzzione di condensatori di film, cuncintrati in l'applicazione di l'elettronica di putenza.
CRE offre a soluzione matura di serie di condensatori di film per inverter PV chì includenu DC-link, AC-filter è snubber.
Tempu di Postu: Dec-01-2023