সৌর বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল নীতি এবং প্রয়োগ

বর্তমানে, চীনের ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা মূলত একটি ডিসি সিস্টেম, যা সৌর ব্যাটারি দ্বারা উৎপাদিত বৈদ্যুতিক শক্তি চার্জ করে এবং ব্যাটারি সরাসরি লোডে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। উদাহরণস্বরূপ, উত্তর-পশ্চিম চীনের সৌর গৃহস্থালী আলো ব্যবস্থা এবং গ্রিড থেকে অনেক দূরে মাইক্রোওয়েভ স্টেশন পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেম সবই ডিসি সিস্টেম। এই ধরণের সিস্টেমের একটি সহজ কাঠামো এবং কম খরচ রয়েছে। তবে, বিভিন্ন লোড ডিসি ভোল্টেজের (যেমন 12V, 24V, 48V, ইত্যাদি) কারণে, সিস্টেমের মানকীকরণ এবং সামঞ্জস্য অর্জন করা কঠিন, বিশেষ করে বেসামরিক বিদ্যুতের জন্য, কারণ বেশিরভাগ এসি লোড ডিসি পাওয়ারের সাথে ব্যবহৃত হয়। ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহ করা কঠিন, যা পণ্য হিসাবে বাজারে প্রবেশ করবে। উপরন্তু, ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন অবশেষে গ্রিড-সংযুক্ত অপারেশন অর্জন করবে, যা একটি পরিপক্ক বাজার মডেল গ্রহণ করতে হবে। ভবিষ্যতে, এসি ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদনের মূলধারায় পরিণত হবে।
ইনভার্টার পাওয়ার সাপ্লাইয়ের জন্য ফটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা

এসি পাওয়ার আউটপুট ব্যবহার করে ফটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেম চারটি অংশ নিয়ে গঠিত: ফটোভোলটাইক অ্যারে, চার্জ এবং ডিসচার্জ কন্ট্রোলার, ব্যাটারি এবং ইনভার্টার (গ্রিড-সংযুক্ত পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেম সাধারণত ব্যাটারি সংরক্ষণ করতে পারে), এবং ইনভার্টার হল মূল উপাদান। ইনভার্টারগুলির জন্য ফটোভোলটাইকের উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে:

১. উচ্চ দক্ষতা প্রয়োজন। বর্তমানে সৌর কোষের দাম বেশি হওয়ায়, সৌর কোষের ব্যবহার সর্বাধিক করতে এবং সিস্টেমের দক্ষতা উন্নত করতে, ইনভার্টারের দক্ষতা উন্নত করার চেষ্টা করা প্রয়োজন।

২. উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা প্রয়োজন। বর্তমানে, ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা প্রধানত প্রত্যন্ত অঞ্চলে ব্যবহৃত হয় এবং অনেক বিদ্যুৎ কেন্দ্র অযৌক্তিক এবং রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়। এর জন্য ইনভার্টারটির একটি যুক্তিসঙ্গত সার্কিট কাঠামো, কঠোর উপাদান নির্বাচন এবং ইনভার্টারটিতে বিভিন্ন সুরক্ষা ফাংশন থাকা প্রয়োজন, যেমন ইনপুট ডিসি পোলারিটি সংযোগ সুরক্ষা, এসি আউটপুট শর্ট সার্কিট সুরক্ষা, অতিরিক্ত গরম, ওভারলোড সুরক্ষা ইত্যাদি।

৩. ডিসি ইনপুট ভোল্টেজের জন্য বিস্তৃত পরিসরের অভিযোজন প্রয়োজন। যেহেতু ব্যাটারির টার্মিনাল ভোল্টেজ লোড এবং সূর্যালোকের তীব্রতার সাথে পরিবর্তিত হয়, যদিও ব্যাটারির ব্যাটারি ভোল্টেজের উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে, ব্যাটারির অবশিষ্ট ক্ষমতা এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পরিবর্তনের সাথে ব্যাটারি ভোল্টেজ ওঠানামা করে। বিশেষ করে যখন ব্যাটারি পুরানো হয়, তখন এর টার্মিনাল ভোল্টেজ ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ১২ ভোল্ট ব্যাটারির টার্মিনাল ভোল্টেজ ১০ ভোল্ট থেকে ১৬ ভোল্ট পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। এর জন্য ইনভার্টারকে বৃহত্তর ডিসিতে পরিচালনা করতে হবে। ইনপুট ভোল্টেজ পরিসরের মধ্যে স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপ নিশ্চিত করতে হবে এবং এসি আউটপুট ভোল্টেজের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করতে হবে।

৪. মাঝারি এবং বৃহৎ ক্ষমতার ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থায়, ইনভার্টার পাওয়ার সাপ্লাইয়ের আউটপুট সাইন ওয়েভ হওয়া উচিত যার বিকৃতি কম। এর কারণ হল মাঝারি এবং বৃহৎ ক্ষমতার সিস্টেমে, যদি বর্গাকার তরঙ্গ শক্তি ব্যবহার করা হয়, তাহলে আউটপুটে আরও বেশি হারমোনিক উপাদান থাকবে এবং উচ্চ হারমোনিক অতিরিক্ত ক্ষতির কারণ হবে। অনেক ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থায় যোগাযোগ বা যন্ত্রের সরঞ্জাম লোড করা থাকে। পাওয়ার গ্রিডের মানের জন্য সরঞ্জামগুলির উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। যখন মাঝারি এবং বৃহৎ ক্ষমতার ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা গ্রিডের সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন পাবলিক গ্রিডের সাথে বিদ্যুৎ দূষণ এড়াতে, ইনভার্টারকে সাইন ওয়েভ কারেন্ট আউটপুট করতে হয়।

ইনভার্টার ডাইরেক্ট কারেন্টকে অল্টারনেটিং কারেন্টে রূপান্তর করে। যদি ডাইরেক্ট কারেন্ট ভোল্টেজ কম থাকে, তাহলে একটি স্ট্যান্ডার্ড অল্টারনেটিং কারেন্ট ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি পেতে এটি একটি অল্টারনেটিং কারেন্ট ট্রান্সফরমার দ্বারা বুস্ট করা হয়। বৃহৎ-ক্ষমতার ইনভার্টারগুলির জন্য, উচ্চ ডিসি বাস ভোল্টেজের কারণে, AC আউটপুটকে সাধারণত 220V তে ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য ট্রান্সফরমারের প্রয়োজন হয় না। মাঝারি এবং ছোট-ক্ষমতার ইনভার্টারগুলিতে, DC ভোল্টেজ তুলনামূলকভাবে কম, যেমন 12V, 24V এর জন্য, একটি বুস্ট সার্কিট ডিজাইন করতে হবে। মাঝারি এবং ছোট-ক্ষমতার ইনভার্টারগুলিতে সাধারণত পুশ-পুল ইনভার্টার সার্কিট, ফুল-ব্রিজ ইনভার্টার সার্কিট এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বুস্ট ইনভার্টার সার্কিট অন্তর্ভুক্ত থাকে। পুশ-পুল সার্কিটগুলি বুস্ট ট্রান্সফরমারের নিউট্রাল প্লাগকে পজিটিভ পাওয়ার সাপ্লাই এবং দুটি পাওয়ার টিউবের সাথে সংযুক্ত করে বিকল্প কাজ, আউটপুট এসি পাওয়ার, কারণ পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলি কমন গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত থাকে, ড্রাইভ এবং কন্ট্রোল সার্কিটগুলি সহজ, এবং ট্রান্সফরমারের একটি নির্দিষ্ট লিকেজ ইন্ডাক্ট্যান্স থাকায়, এটি শর্ট-সার্কিট কারেন্ট সীমিত করতে পারে, ফলে সার্কিটের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত হয়। অসুবিধা হল ট্রান্সফরমারের ব্যবহার কম এবং ইন্ডাক্টিভ লোড চালানোর ক্ষমতা কম।
ফুল-ব্রিজ ইনভার্টার সার্কিট পুশ-পুল সার্কিটের ত্রুটিগুলি কাটিয়ে ওঠে। পাওয়ার ট্রানজিস্টর আউটপুট পালস প্রস্থ সামঞ্জস্য করে এবং আউটপুট এসি ভোল্টেজের কার্যকর মান সেই অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়। যেহেতু সার্কিটে একটি ফ্রি-হুইলিং লুপ রয়েছে, এমনকি ইন্ডাক্টিভ লোডের জন্যও, আউটপুট ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ বিকৃত হবে না। এই সার্কিটের অসুবিধা হল উপরের এবং নীচের বাহুগুলির পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলি স্থল ভাগ করে না, তাই একটি ডেডিকেটেড ড্রাইভ সার্কিট বা একটি বিচ্ছিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করা আবশ্যক। এছাড়াও, উপরের এবং নীচের ব্রিজ বাহুগুলির সাধারণ পরিবাহিতা রোধ করার জন্য, একটি সার্কিট ডিজাইন করতে হবে যাতে এটি বন্ধ করা যায় এবং তারপর চালু করা যায়, অর্থাৎ, একটি ডেড টাইম সেট করতে হবে এবং সার্কিট কাঠামো আরও জটিল।

পুশ-পুল সার্কিট এবং ফুল-ব্রিজ সার্কিটের আউটপুটে একটি স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার যুক্ত করতে হবে। যেহেতু স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার আকারে বড়, দক্ষতা কম এবং ব্যয়বহুল, তাই পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, বিপরীত অর্জনের জন্য উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্টেপ-আপ রূপান্তর প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়। এটি উচ্চ শক্তি ঘনত্বের ইনভার্টার বাস্তবায়ন করতে পারে। এই ইনভার্টার সার্কিটের ফ্রন্ট-স্টেজ বুস্ট সার্কিট পুশ-পুল কাঠামো গ্রহণ করে, তবে কাজের ফ্রিকোয়েন্সি 20KHz এর উপরে। বুস্ট ট্রান্সফরমার উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি চৌম্বকীয় কোর উপাদান গ্রহণ করে, তাই এটি আকারে ছোট এবং ওজনে হালকা। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইনভার্সনের পরে, এটি একটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সফরমারের মাধ্যমে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অল্টারনেটিং কারেন্টে রূপান্তরিত হয়, এবং তারপরে উচ্চ-ভোল্টেজ ডাইরেক্ট কারেন্ট (সাধারণত 300V এর উপরে) একটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রেক্টিফায়ার ফিল্টার সার্কিটের মাধ্যমে প্রাপ্ত হয় এবং তারপরে একটি পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি ইনভার্টার সার্কিটের মাধ্যমে উল্টানো হয়।

এই সার্কিট কাঠামোর সাহায্যে, ইনভার্টারের শক্তি ব্যাপকভাবে উন্নত হয়, ইনভার্টারের নো-লোড লস অনুযায়ী হ্রাস পায় এবং দক্ষতা উন্নত হয়। সার্কিটের অসুবিধা হল সার্কিটটি জটিল এবং নির্ভরযোগ্যতা উপরের দুটি সার্কিটের তুলনায় কম।

ইনভার্টার সার্কিটের কন্ট্রোল সার্কিট

উপরে উল্লিখিত ইনভার্টারের প্রধান সার্কিটগুলি একটি নিয়ন্ত্রণ সার্কিট দ্বারা বাস্তবায়িত করা প্রয়োজন। সাধারণত, দুটি নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি রয়েছে: বর্গাকার তরঙ্গ এবং ধনাত্মক এবং দুর্বল তরঙ্গ। বর্গাকার তরঙ্গ আউটপুট সহ ইনভার্টার পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিটটি সহজ, কম খরচে, কিন্তু দক্ষতায় কম এবং সুরেলা উপাদানগুলিতে বড়। সাইন ওয়েভ আউটপুট হল ইনভার্টারের বিকাশের প্রবণতা। মাইক্রোইলেকট্রনিক্স প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, PWM ফাংশন সহ মাইক্রোপ্রসেসরগুলিও বেরিয়ে এসেছে। অতএব, সাইন ওয়েভ আউটপুটের জন্য ইনভার্টার প্রযুক্তি পরিপক্ক হয়েছে।

১. বর্গাকার তরঙ্গ আউটপুট সহ ইনভার্টারগুলি বর্তমানে বেশিরভাগ পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট ব্যবহার করে, যেমন SG 3 525, TL 494 ইত্যাদি। অনুশীলন প্রমাণ করেছে যে SG3525 ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট এবং সুইচিং পাওয়ার উপাদান হিসাবে পাওয়ার FET ব্যবহার তুলনামূলকভাবে উচ্চ কর্মক্ষমতা এবং মূল্য ইনভার্টার অর্জন করতে পারে। যেহেতু SG3525 এর সরাসরি পাওয়ার FET চালানোর ক্ষমতা রয়েছে এবং এর অভ্যন্তরীণ রেফারেন্স উৎস এবং অপারেশনাল এমপ্লিফায়ার এবং আন্ডারভোল্টেজ সুরক্ষা ফাংশন রয়েছে, তাই এর পেরিফেরাল সার্কিটটি খুবই সহজ।

২. সাইন ওয়েভ আউটপুট সহ ইনভার্টার কন্ট্রোল ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, সাইন ওয়েভ আউটপুট সহ ইনভার্টারের কন্ট্রোল সার্কিট একটি মাইক্রোপ্রসেসর দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হতে পারে, যেমন INTEL কর্পোরেশন দ্বারা উত্পাদিত 80 C 196 MC, এবং Motorola কোম্পানি দ্বারা উত্পাদিত। MI-CRO CHIP কোম্পানি দ্বারা উত্পাদিত MP 16 এবং PI C 16 C 73, ইত্যাদি। এই একক-চিপ কম্পিউটারগুলিতে একাধিক PWM জেনারেটর রয়েছে এবং তারা উপরের এবং উপরের ব্রিজ আর্মগুলি সেট করতে পারে। ডেড টাইমের সময়, সাইন ওয়েভ আউটপুট সার্কিট উপলব্ধি করতে INTEL কোম্পানির 80 C 196 MC, সাইন ওয়েভ সিগন্যাল জেনারেশন সম্পূর্ণ করতে 80 C 196 MC ব্যবহার করুন এবং ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা অর্জনের জন্য AC আউটপুট ভোল্টেজ সনাক্ত করুন।

ইনভার্টারের প্রধান সার্কিটে পাওয়ার ডিভাইস নির্বাচন

এর প্রধান পাওয়ার উপাদানগুলির পছন্দইনভার্টারখুবই গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমানে, সর্বাধিক ব্যবহৃত পাওয়ার উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে ডার্লিংটন পাওয়ার ট্রানজিস্টর (BJT), পাওয়ার ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (MOS-F ET), ইনসুলেটেড গেট ট্রানজিস্টর (IGB) এবং টার্ন-অফ থাইরিস্টর (GTO) ইত্যাদি। ছোট-ক্ষমতার কম-ভোল্টেজ সিস্টেমে সর্বাধিক ব্যবহৃত ডিভাইসগুলি হল MOS FET, কারণ MOS FET-এর অন-স্টেট ভোল্টেজ ড্রপ কম এবং উচ্চতর। IG BT-এর সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি সাধারণত উচ্চ-ভোল্টেজ এবং বৃহৎ-ক্ষমতা সম্পন্ন সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। এর কারণ হল MOS FET-এর অন-স্টেট প্রতিরোধ ক্ষমতা ভোল্টেজ বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায় এবং মাঝারি-ক্ষমতা সম্পন্ন সিস্টেমে IG BT বেশি সুবিধা দখল করে, যখন সুপার-লার্জ-ক্ষমতা সম্পন্ন (100 kVA-এর উপরে) সিস্টেমে, GTO-গুলি সাধারণত পাওয়ার উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়।