Razsmerniki spadajo v veliko skupino statičnih pretvornikov, kamor sodijo številni današnji's napravami lahko“Pretvorba”električnih parametrov na vhodu, kot sta napetost in frekvenca, da se proizvede izhod, ki je združljiv z zahtevami obremenitve.

Na splošno so razsmerniki naprave, ki lahko pretvarjajo enosmerni tok v izmenični in so precej pogosti v aplikacijah industrijske avtomatizacije in električnih pogonih.Arhitektura in zasnova različnih tipov razsmernikov se spreminjata glede na vsako specifično aplikacijo, tudi če je jedro njihovega glavnega namena enako (pretvorba enosmernega toka v izmenični).

1. Samostojni in omrežni pretvorniki

Pretvorniki, ki se uporabljajo v fotovoltaičnih aplikacijah, so zgodovinsko razdeljeni v dve glavni kategoriji:

:Samostojni pretvorniki

:Omrežni razsmerniki

Samostojni razsmerniki so namenjeni aplikacijam, kjer PV naprava ni povezana z glavnim distribucijskim omrežjem.Razsmernik je sposoben dovajati električno energijo priključenim bremenom, pri čemer zagotavlja stabilnost glavnih električnih parametrov (napetost in frekvenca).To jih ohranja v vnaprej določenih mejah in lahko prenesejo začasne preobremenitve.V tem primeru je pretvornik povezan s sistemom za shranjevanje baterije, da se zagotovi dosledna oskrba z energijo.

Po drugi strani pa se omrežni razsmerniki lahko sinhronizirajo z električnim omrežjem, na katerega so priključeni, ker sta v tem primeru napetost in frekvenca“vsiljena”po glavni mreži.Ti pretvorniki morajo imeti možnost odklopa v primeru izpada glavnega omrežja, da se izognejo morebitnemu povratnemu napajanju glavnega omrežja, ki bi lahko predstavljalo resno nevarnost.

Slika 1 - Primer samostojnega sistema in sistema, povezanega z omrežjem.Slika z dovoljenjem Biblusa.

2. Kakšna je vloga kondenzatorja vodila

Namen pretvornika je pretvorba enosmerne valovne napetosti v izmenični signal, da se vbrizga moč v obremenitev (npr. električno omrežje) pri določeni frekvenci in z majhnim faznim kotom (φ ≈0).Poenostavljeno vezje za enofazno unipolarno modulacijo širine impulza (PWM) je prikazano na sliki2 (ista splošna shema se lahko razširi na trifazni sistem).V tej shemi je fotonapetostni sistem, ki deluje kot vir enosmerne napetosti z nekaj induktivnosti vira, oblikovan v signal izmeničnega toka prek štirih stikal IGBT vzporedno s prostimi diodami.Ta stikala se krmilijo na vratih prek signala PWM, ki je običajno izhod IC, ki primerja nosilni val (običajno sinusni val želene izhodne frekvence) in referenčni val pri bistveno višji frekvenci (običajno trikotni val pri 5-20kHz).Izhod IGBT-jev je oblikovan v AC signal, primeren za uporabo ali vbrizgavanje v omrežje z uporabo različnih topologij LC-filtrov.

Pridobite ponudbo

Slika 2: Enofazna impulzna širinska modulacija (PWM).nastavitev pretvornika.Stikala IGBT skupaj z izhodnim filtrom LC oblikujejo enosmerni vhodni signal v uporaben izmenični signal.To povzroči aškodljivo valovanje napetosti na PV sponkah.Avtobuskondenzator je dimenzioniran tako, da zmanjša to valovanje.

Delovanje IGBT-jev uvaja valovanje napetosti na priključek PV niza.To valovanje je škodljivo za delovanje fotonapetostnega sistema, saj je treba nominalno napetost, ki se uporablja na sponkah, vzdrževati na točki maksimalne moči (MPP) krivulje IV, da se pridobi največ moči.Valovanje napetosti na PV sponkah bo osciliralo moč, pridobljeno iz sistema, kar bo povzročilo

nižjo povprečno izhodno moč (slika 3).Na vodilo je dodan kondenzator, da se izravna napetostno valovanje.

Slika 3: Valovanje napetosti, ki ga na fotonapetostnih sponkah vnese shema pretvornika PWM, premakne uporabljeno napetost iz točke največje moči (MPP) fotonapetostnega polja.To povzroči valovanje v izhodni moči niza, tako da je povprečna izhodna moč nižja od nominalne MPP

Amplitudo (od vrha do vrha) valovanja napetosti določajo preklopna frekvenca, PV napetost, kapacitivnost vodila in induktivnost filtra glede na:

kje:

VPV je enosmerna napetost sončne plošče,

Cbus je kapacitivnost kondenzatorja vodila,

L je induktivnost filtrskih induktorjev,

fPWM je preklopna frekvenca.

Enačba (1) velja za idealen kondenzator, ki preprečuje pretok naboja skozi kondenzator med polnjenjem in nato brez upora izprazni energijo, ki se nahaja v električnem polju.V resnici noben kondenzator ni idealen (slika 4), ampak je sestavljen iz več elementov.Poleg idealne kapacitivnosti dielektrik ni popolnoma uporoven in majhen uhajajoči tok teče od anode do katode vzdolž končnega šantnega upora (Rsh), mimo dielektrične kapacitivnosti (C).Ko tok teče skozi kondenzator, zatiči, folije in dielektrik niso popolnoma prevodni in obstaja enaka serijska upornost (ESR) zaporedno s kapacitivnostjo.Nazadnje, kondenzator shrani nekaj energije v magnetnem polju, tako da obstaja ekvivalentna serijska induktivnost (ESL) v seriji s kapacitivnostjo in ESR.

Slika 4: Ekvivalentno vezje generičnega kondenzatorja.Kondenzator jesestavljen iz številnih neidealnih elementov, vključno z dielektrično kapacitivnostjo (C), neskončnim šantnim uporom skozi dielektrik, ki obide kondenzator, serijskim uporom (ESR) in zaporedno induktivnostjo (ESL).

Celo v na videz tako preprosti komponenti, kot je kondenzator, obstaja več elementov, ki lahko odpovejo ali se poslabšajo.Vsak od teh elementov lahko vpliva na obnašanje pretvornika, tako na strani AC kot DC.Da bi ugotovili učinek degradacije neidealnih komponent kondenzatorja na valovanje napetosti, uvedeno preko PV sponk, je bil z uporabo SPICE simuliran PWM unipolarni H-mostni pretvornik (slika 2).Kondenzatorji filtrov in induktorji se vzdržujejo pri 250 µF oziroma 20 mH.Modeli SPICE za IGBT-je izhajajo iz dela Petrieja in drugih. Signal PWM, ki krmili stikala IGBT, določata primerjalno in obračalno primerjalno vezje za stikala IGBT na visoki in nizki strani.Vhod za krmiljenje PWM je sinusni nosilni val 9,5 V, 60 Hz in trikotni val 10 V, 10 kHz.