Inverter termasuk dalam kelompok besar konverter statis, yang mencakup banyak konverter saat ini'perangkat mampu“mengubah”parameter kelistrikan pada masukan, seperti tegangan dan frekuensi, sehingga menghasilkan keluaran yang sesuai dengan kebutuhan beban.

Secara umum, inverter adalah perangkat yang mampu mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dan cukup umum dalam aplikasi otomasi industri dan penggerak listrik.Arsitektur dan desain berbagai jenis inverter berubah sesuai dengan masing-masing aplikasi spesifik, meskipun inti tujuan utamanya sama (konversi DC ke AC).

1. Inverter Mandiri dan Terhubung ke Jaringan

Inverter yang digunakan dalam aplikasi fotovoltaik secara historis dibagi menjadi dua kategori utama:

:Inverter mandiri

:Inverter yang terhubung ke jaringan

Inverter mandiri ditujukan untuk aplikasi di mana pembangkit listrik PV tidak terhubung ke jaringan distribusi energi utama.Inverter mampu menyuplai energi listrik ke beban yang terhubung, menjamin kestabilan parameter kelistrikan utama (tegangan dan frekuensi).Hal ini menjaga mereka tetap dalam batas yang telah ditentukan, mampu menahan situasi kelebihan beban sementara.Dalam situasi ini, inverter digabungkan dengan sistem penyimpanan baterai untuk memastikan pasokan energi yang konsisten.

Inverter yang terhubung ke jaringan, sebaliknya, dapat melakukan sinkronisasi dengan jaringan listrik yang terhubung karena, dalam hal ini, tegangan dan frekuensi adalah sama.“dikenakan”oleh jaringan utama.Inverter ini harus dapat terputus jika jaringan utama mengalami kegagalan untuk menghindari kemungkinan pasokan balik dari jaringan utama, yang dapat menimbulkan bahaya serius.

Gambar 1 - Contoh sistem Standalone dan sistem yang terhubung ke Grid.Gambar milik Biblus.

2.Apa Peran Kapasitor Bus

Tujuan dari inverter adalah untuk mengubah tegangan gelombang DC menjadi sinyal AC untuk menyuntikkan daya ke beban (misalnya jaringan listrik) pada frekuensi tertentu dan dengan sudut fasa kecil (φ ≈0).Rangkaian yang disederhanakan untuk Modulasi Lebar Pulsa (PWM) unipolar satu fasa ditunjukkan pada Gambar2 (skema umum yang sama dapat diperluas ke sistem tiga fase).Dalam skema ini, sistem PV, yang bertindak sebagai sumber tegangan DC dengan beberapa induktansi sumber, dibentuk menjadi sinyal AC melalui empat sakelar IGBT yang paralel dengan dioda freewheeling.Sakelar ini dikontrol di gerbang melalui sinyal PWM, yang biasanya merupakan keluaran IC yang membandingkan gelombang pembawa (biasanya gelombang sinus dengan frekuensi keluaran yang diinginkan) dan gelombang referensi pada frekuensi yang jauh lebih tinggi (biasanya gelombang segitiga). pada 5-20kHz).Keluaran IGBT dibentuk menjadi sinyal AC yang sesuai untuk digunakan atau injeksi jaringan melalui penerapan berbagai topologi filter LC.

Dapatkan Penawaran

Gambar 2: Modulasi Lebar Pulsa (PWM) satu fasepengaturan inverter.Sakelar IGBT, bersama dengan filter keluaran LC, membentuk sinyal masukan DC menjadi sinyal AC yang dapat digunakan.Hal ini menginduksi ariak tegangan yang merusak di terminal PV.Buskapasitor berukuran untuk mengurangi riak ini.

Pengoperasian IGBT memperkenalkan tegangan riak ke terminal susunan PV.Riak ini merugikan pengoperasian sistem PV, karena tegangan nominal yang diterapkan ke terminal harus dijaga pada titik daya maksimum (MPP) dari kurva IV untuk mengekstraksi daya paling besar.Riak tegangan pada terminal PV akan menggoyangkan daya yang diambil dari sistem, sehingga menghasilkan

output daya rata-rata yang lebih rendah (Gambar 3).Kapasitor ditambahkan ke bus untuk menghaluskan riak tegangan.

Gambar 3: Riak tegangan yang dimasukkan ke terminal PV oleh skema inverter PWM menggeser tegangan yang diberikan dari titik daya maksimum (MPP) dari susunan PV.Hal ini menimbulkan riak pada keluaran daya array sehingga daya keluaran rata-rata lebih rendah dari MPP nominal

Amplitudo (puncak ke puncak) riak tegangan ditentukan oleh frekuensi switching, tegangan PV, kapasitansi bus, dan induktansi filter menurut:

Di mana:

VPV adalah tegangan DC panel surya,

Cbus adalah kapasitansi kapasitor bus,

L adalah induktansi induktor filter,

fPWM adalah frekuensi peralihan.

Persamaan (1) berlaku untuk kapasitor ideal yang mencegah muatan mengalir melalui kapasitor selama pengisian dan kemudian melepaskan energi yang terletak di medan listrik tanpa hambatan.Pada kenyataannya, tidak ada kapasitor yang ideal (Gambar 4) tetapi terdiri dari banyak elemen.Selain kapasitansi ideal, dielektrik tidak resistif sempurna dan arus bocor kecil mengalir dari anoda ke katoda sepanjang resistansi shunt yang terbatas (Rsh), melewati kapasitansi dielektrik (C).Ketika arus melalui kapasitor mengalir, pin, foil, dan dielektrik tidak terkonduksi sempurna dan terdapat resistansi seri ekuivalen (ESR) yang seri dengan kapasitansi.Terakhir, kapasitor memang menyimpan sejumlah energi dalam medan magnet, sehingga terdapat induktansi seri ekuivalen (ESL) yang dirangkai seri dengan kapasitansi dan ESR.

Gambar 4: Rangkaian ekivalen kapasitor generik.Sebuah kapasitor adalahterdiri dari banyak elemen non-ideal, termasuk kapasitansi dielektrik (C), resistansi shunt tak terbatas melalui dielektrik yang melewati kapasitor, resistansi seri (ESR), dan induktansi seri (ESL).

Bahkan dalam komponen yang tampak sederhana seperti kapasitor, terdapat beberapa elemen yang dapat rusak atau rusak.Masing-masing elemen tersebut dapat mempengaruhi perilaku inverter, baik pada sisi AC maupun DC.Untuk menentukan efek degradasi komponen kapasitor non-ideal terhadap riak tegangan yang diperkenalkan di terminal PV, inverter H-bridge unipolar PWM (Gambar 2) disimulasikan menggunakan SPICE.Kapasitor filter dan induktor masing-masing ditahan pada 250µF dan 20mH.Model SPICE untuk IGBT berasal dari karya Petrie dkk. Sinyal PWM, yang mengontrol sakelar IGBT, ditentukan oleh rangkaian pembanding dan pembanding pembanding untuk sakelar IGBT sisi tinggi dan rendah.Input untuk kontrol PWM adalah gelombang pembawa sinus 9,5V, 60Hz dan gelombang segitiga 10V, 10kHz.