இன்வெர்ட்டர்கள் சோலார் பேனல்களுடன் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன

சோலார் பேனல்களுடன் இன்வெர்ட்டர்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன

சூரிய சக்தி அமைப்பில் (PLTS), சூரிய ஒளியிலிருந்து ஆற்றலை ஈர்த்து மின்சாரமாக மாற்றுவதால், சோலார் பேனல்கள் பெரும்பாலும் "நட்சத்திரமாக" கருதப்படுகின்றன. இருப்பினும், அதே அளவு முக்கியப் பங்கு வகிக்கும் ஒரு கூறு உள்ளது: அது இன்வெர்ட்டர். இன்வெர்ட்டர் இல்லாமல், சோலார் பேனல்களால் உருவாக்கப்படும் மின்சாரத்தை பொதுவாக வீட்டு உபயோகப் பொருட்களுக்கு நேரடியாகப் பயன்படுத்தவோ அல்லது மின் கட்டத்திற்கு விநியோகிக்கவோ முடியாது. இந்தக் கட்டுரை, இன்வெர்ட்டர்கள் சோலார் பேனல்களுடன் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவற்றின் வகைகள், மற்றும் அமைப்பின் செயல்திறன் மற்றும் திறனுக்கு அவற்றின் தேர்வு ஏன் முக்கியமானது என்பதைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.

1. சோலார் பேனல் மற்றும் இன்வெர்ட்டர் இணைப்பு: DC-யிலிருந்து AC-க்கு மாற்றுதல்

சூரியத் தகடுகள் நேர் மின்னோட்ட (DC) வடிவில் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன. அதே சமயம், வீடுகள், அலுவலகங்கள் மற்றும் தொழிற்சாலைகளில் உள்ள பெரும்பாலான மின் சாதனங்கள் மாறு மின்னோட்டத்தை (AC) பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் PLN மின்கட்டமைப்பும் AC வடிவில் மின்சாரத்தை வழங்குகிறது. இங்குதான் ஒரு இன்வெர்ட்டரின் பங்கு வருகிறது: இது சூரியத் தகடுகளிலிருந்து வரும் DC மின்சாரத்தை, பயன்படுத்தக்கூடிய AC மின்சாரமாக மாற்றுகிறது.

இருப்பினும், ஒரு நவீன இன்வெர்ட்டர் என்பது வெறும் "மின்னோட்ட மாற்றி" மட்டுமல்ல. அது ஆற்றல் உற்பத்தியைக் கண்காணித்தல், பாதுகாப்பைப் பேணுதல், பேனல் இயக்கப் புள்ளிகளை மேம்படுத்துதல் மற்றும் மின்சுமைக்கு நிலையான மின்சாரத் தரத்தை உறுதி செய்தல் போன்ற பணிகளைச் செய்யும் ஒரு அமைப்பு கட்டுப்பாட்டு மையமாகவும் செயல்படுகிறது.

2. இன்வெர்ட்டர் பொருத்தப்பட்ட சூரிய மின் உற்பத்தி நிலைய அமைப்பின் பணிப்பாய்வு

இன்வெர்ட்டர் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள, பின்வரும் ஆற்றல் ஓட்டத்தைக் கற்பனை செய்து பாருங்கள்:

1. சூரிய ஒளி சூரிய மின்தகட்டின் மீது படுகிறது.
2. அந்த பேனல் நேர் மின்னழுத்தத்தையும் மின்னோட்டத்தையும் உருவாக்குகிறது.
3. நேர் மின்னோட்டமானது (DC) கேபிள்கள் வழியாகப் பாய்கிறது (இவை பெரும்பாலும் உருகிகள் (fuses), நேர் மின்னோட்ட MCB-கள் (DC MCBs), மற்றும் நிலைமின்னழுத்தத் தடுப்பான்கள் (SPDs) போன்ற பாதுகாப்பு அம்சங்களுடன் பொருத்தப்பட்டிருக்கும்).
4. இன்வெர்ட்டர் நேர் மின்னோட்டத்தைப் (DC) பெற்று, பின்னர் அதனைச் செயலாக்குகிறது:
– மின்னழுத்தத்தை நிலைப்படுத்துதல்,
– ஆற்றலை உகப்பாக்கு (MPPT),
– DC-ஐ AC-ஆக மாற்றவும்.
5. இதன் விளைவாகக் கிடைக்கும் AC 220V/230V 50Hz (இந்தோனேசியாவில் பொதுவானது) பின்வருவனவற்றைச் செய்ய முடியும்:
– வீட்டில் சுமைகளால் நேரடியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது,
– மின்கலத்தில் சேமிக்கப்படுகிறது (சில அமைப்புகளில்),
– மின் கட்டமைப்புக்கு ஏற்றுமதி செய்யப்பட்டது (மின் கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட அமைப்புகளில்).

வேறுவிதமாகக் கூறினால், இன்வெர்ட்டர் என்பது சூரிய ஆற்றல் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மின் அமைப்பிற்குள் நுழைவதற்கான ஒரு "பாலம்" ஆகும்.

3. இன்வெர்ட்டரில் உள்ள முக்கிய செயல்முறைகள்

அ) MPPT: பெரும ஆற்றல் புள்ளியைக் கண்டறிதல்
நவீன இன்வெர்ட்டர்களின் மிக முக்கியமான அம்சங்களில் ஒன்று அதிகபட்ச மின்புள்ளி கண்காணிப்பு (MPPT) ஆகும். சோலார் பேனல்களின் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டப் பண்புகள் பின்வருவனவற்றைப் பொறுத்து மாறுபடும்:
– ஒளியின் செறிவு,
– பேனல் வெப்பநிலை,
– நிழலிடுதல்,
– அமைப்பு சுமை நிலைமைகள்.

பேனல்கள் உகந்ததல்லாத இயக்க நிலைமைகளில் இயங்க நிர்பந்திக்கப்பட்டால், அவற்றின் மின் வெளியீடு கணிசமாகக் குறையக்கூடும். MPPT-கள், மிக உயர்ந்த மின்னை (P = V × I) உருவாக்கும் மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் கலவையைத் தொடர்ந்து "தேடுவதன்" மூலம் செயல்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, குறிப்பாக வானிலை நிலைமைகள் மாறும் போது, ​​இந்த அமைப்பால் அதிகபட்ச அளவு ஆற்றலை அறுவடை செய்ய முடியும்.

b) மின்னணு நிலைமாற்றி மூலம் DC-ஐ AC-ஆக மாற்றுதல்
MPPT-க்குப் பிறகு, இன்வெர்ட்டர் அதிவேக பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸைப் பயன்படுத்தி மாற்றத்தைச் செய்கிறது. எளிமையாகச் சொன்னால், இன்வெர்ட்டர்:
– ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தில் நேர் மின்னோட்டத்தைத் துண்டித்தல் (மாற்றுதல்),
– சைன் அலையை ஒத்த ஒரு அலையை உருவாக்குகிறது,
– பின்னர், அதன் விளைவாகக் கிடைக்கும் அலை ஒரு தூய சைன் ஏசி அலையாகவோ அல்லது தூய சைன் அலைக்கு நெருக்கமானதாகவோ இருக்குமாறு அதை வடிகட்டவும்.

ஏசி மின்சார விநியோகத்தின் தரம் மிகவும் முக்கியமானது. தரம் குறைந்த மின்சாரம், குறிப்பாக மோட்டார்கள், இன்வெர்ட்டர் குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் மற்றும் மின்னணு சாதனங்கள் போன்ற உணர்திறன் மிக்க கருவிகள் அதிக வெப்பமடையவோ, இரைச்சல் ஏற்படவோ அல்லது முன்கூட்டியே பழுதடையவோ காரணமாகலாம்.

c) வலையமைப்புடன் ஒத்திசைவு (ஆன்-கிரிட்டிற்கு)
மின் கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட சூரிய மின் நிலையங்களில், இன்வெர்ட்டர் PLN மின் கட்டமைப்புடன் ஒத்திசைந்து இருக்க வேண்டும். இதன் பொருள், இன்வெர்ட்டர் பின்வருவனவற்றைச் சரிசெய்ய வேண்டும்:
– மின்னழுத்தம்,
– அதிர்வெண் (50 ஹெர்ட்ஸ்),
– அலைக்கட்டம்.

அவை ஒத்திசைவில்லாமல் இருந்தால், மின்சாரத்தைப் பாதுகாப்பாக விநியோகிக்க முடியாது, மேலும் அது மின் கட்டமைப்பைச் சீர்குலைக்கக்கூடும். மின் கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட இன்வெர்ட்டர்களில் பொதுவாக 'ஆன்டி-ஐஸ்லாண்டிங்' என்ற அம்சமும் இருக்கும். இது, PLN மின் கட்டமைப்பு செயலிழக்கும்போது மின்சார விநியோகத்தை உடனடியாக நிறுத்தும் திறனாகும். இது பணியாளர்களின் பாதுகாப்பிற்கு மிகவும் முக்கியமானது, மேலும் பழுதுபார்க்கப்படும் மின் கட்டமைப்புக்குள் மின்சாரம் 'பின்னோக்கிப் பாய்வதையும்' தடுக்கிறது.

4. சூரிய மின் தகடு அமைப்புகளில் உள்ள இன்வெர்ட்டர்களின் வகைகள்

அ) ஸ்ட்ரிங் இன்வெர்ட்டர்
வீடுகள் மற்றும் சிறிய, நடுத்தர அளவிலான வணிகக் கட்டிடங்களுக்கு இதுவே மிகவும் பொதுவான வகையாகும். பேனல்கள் ஒரு "ஸ்ட்ரிங்" (தொடர்) முறையில் அமைக்கப்பட்டு, அந்த ஸ்ட்ரிங்கிலிருந்து வரும் DC வெளியீடு ஒரே ஒரு இன்வெர்ட்டருக்கு அளிக்கப்படுகிறது.
மிகை:
– ஒப்பீட்டளவில் அதிக சிக்கனமான விலைகள்,
நிறுவுவதும் பராமரிப்பதும் மிகவும் எளிதானது.
பற்றாக்குறை:
ஒரு பேனல் நிழலால் மறைக்கப்பட்டால், ஒரு ஸ்டிரிங்கின் செயல்திறனும் குறையக்கூடும்.

b) மைக்ரோஇன்வெர்ட்டர்
ஒவ்வொரு பேனலுக்கும் (அல்லது இரண்டு பேனல்களுக்கும்) மைக்ரோஇன்வெர்ட்டர்கள் நிறுவப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு பேனலுக்கும் அதற்கெனத் தனி இன்வெர்ட்டர் உள்ளது.
மிகை:
– பகுதி நிழல் சூழ்நிலைகளுக்கு மிகவும் உகந்தது,
– ஒவ்வொரு பேனலுக்கும் கண்காணிப்பு,
– மேம்படுத்துவது எளிது (மேலும் நெகிழ்வான பேனல்களைச் சேர்க்கலாம்).
பற்றாக்குறை:
– அதிக செலவுகள்,
– கூரையின் மீது மேலும் மின்னணு பாகங்கள்.

c) பவர் ஆப்டிமைசர் + ஸ்ட்ரிங் இன்வெர்ட்டர்
இது ஒரு கலவையாகும்: ஒவ்வொரு பேனலிலும் MPPT-க்கான ஒரு ஆப்டிமைசர் பொருத்தப்பட்டுள்ளது, ஆனாலும் AC மாற்றத்திற்காக இது ஒரு ஸ்ட்ரிங் இன்வெர்ட்டரைப் பயன்படுத்துகிறது.
மிகை:
– நிழலிடுதலில் நல்ல செயல்திறன்,
– விலைகள் பொதுவாக ஸ்ட்ரிங் இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் மைக்ரோ இன்வெர்ட்டர்களுக்கு இடையில் இருக்கும்.
பற்றாக்குறை:
– அமைப்பின் சிக்கல்தன்மை அதிகரிக்கிறது.

d) ஹைப்ரிட் இன்வெர்ட்டர் (பேட்டரியுடன்)
ஹைப்ரிட் இன்வெர்ட்டர்களால் சோலார் பேனல்கள், பேட்டரிகள் மற்றும் PLN மின்சாரம் ஆகியவற்றை ஒரே நேரத்தில் கையாள முடியும்.
மிகை:
– மின்கலங்களில் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியும்,
– PLN செயலிழக்கும்போது மாற்று மின்சாரத்தை வழங்க முடியும் (வடிவமைப்பைப் பொறுத்து).
பற்றாக்குறை:
– அதிக செலவுகள்,
முறையான பேட்டரி வடிவமைப்பு தேவை.

5. இன்வெர்ட்டர் பேட்டரியுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது (மின்சார இணைப்பு இல்லாத/கலப்பின அமைப்புகளில்)

மின்சார இணைப்பு இல்லாத அல்லது கலப்பின அமைப்புகளில், இன்வெர்ட்டர் பெரும்பாலும் பேட்டரி மின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டுடன் (ஒருங்கிணைந்ததாகவோ அல்லது சோலார் மின்னூட்டக் கட்டுப்படுத்தியாகத் தனியாகவோ) இணைந்து செயல்படுகிறது. இந்த அமைப்புகளில் இன்வெர்ட்டரின் பங்கு பின்வருமாறு:
– பேட்டரி அதிகப்படியாக சார்ஜ் ஆகாதவாறு அதன் மின்னேற்றத்தைச் சீரமைக்கவும்.
– இரவில் மின்கலத்திலிருந்து (DC) வரும் ஆற்றலை மாறுதிசை மின்னோட்டமாக (AC) மாற்றுகிறது.
– சூழ்நிலைகளைப் பொறுத்து, பேனல், பேட்டரி அல்லது PLN/ஜெனரேட்டர் ஆகியவற்றிலிருந்து மின் மூலத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.

பேக்கப் பயன்முறையில், ஹைப்ரிட் இன்வெர்ட்டர் விளக்குகள், இணையம், சிறிய தண்ணீர் பம்புகள் அல்லது குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் போன்ற அத்தியாவசிய மின்சுமைகளுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கும். இதன்மூலம், PLN மின்சாரம் துண்டிக்கப்பட்டாலும் வீடு தொடர்ந்து இயங்கும்.

6. இன்வெர்ட்டரின் செயல்திறனைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகள்

சோலார் பேனல்களுடன் இன்வெர்ட்டர் உகந்த முறையில் செயல்படுவதற்கு, பல முக்கியமான அளவுருக்கள் உள்ளன:

1. கொள்ளளவு (kW)
இது பேனலின் மொத்த மின்சக்தி மற்றும் சுமைத் தேவைகளுக்குப் பொருந்த வேண்டும். மிகவும் சிறியதாக இருந்தால், அது விரைவாக நிரம்பிவிடும் (கிளிப்பிங்), அதே சமயம் மிகவும் பெரியதாக இருந்தால், குறைந்த சுமைகளின்போது செயல்திறன் குறைவாக இருக்கும்.

2. MPPT மின்னழுத்த வரம்பு
பேனல்களின் தொடர்/இணை உள்ளமைவுடன் இது பொருந்த வேண்டும். ஸ்ட்ரிங் மின்னழுத்தம் வரம்பிற்கு வெளியே இருந்தால், இன்வெர்ட்டர் உகந்த முறையில் செயல்படாது அல்லது தொடங்காமலும் போகலாம்.

3. இன்வெர்ட்டர் செயல்திறன்
நவீன இன்வெர்ட்டர்களில் பொதுவாக 96–99%. இந்தச் சிறிய வித்தியாசம் முக்கியமற்றதாகத் தோன்றலாம், ஆனால் இது ஆண்டு ஆற்றல் நுகர்வில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

4. MPPT-களின் எண்ணிக்கை
இரண்டு MPPT-கள் கொண்ட ஒரு இன்வெர்ட்டர், இரண்டு திசைகளைக் கொண்ட (எ.கா. கிழக்கு-மேற்கு) கூரைகளுக்கோ அல்லது வெவ்வேறு நிலைமைகளைக் கொண்ட இரண்டு பேனல் குழுக்களுக்கோ பொருத்தமானது.

5. பாதுகாப்பு மற்றும் சான்றிதழின் தரம்
குறிப்பாக மின் கட்டமைப்புடன் இணைக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கு, தனித்தீவு எதிர்ப்பு, அதிக/குறைந்த மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு, அதிக மின்னோட்டப் பாதுகாப்பு மற்றும் பாதுகாப்புத் தரச் சான்றிதழ் ஆகியவை மிக முக்கியமானவை.

7. கெசிம்புலன்

சூரியத் தகடுகள் ஒளியை நேர் மின்னோட்ட (DC) மின்சாரமாக மாற்றுகின்றன, ஆனால் இன்வெர்ட்டர்தான் அந்த ஆற்றலை, அன்றாடப் பயன்பாட்டிற்காகவோ அல்லது மின் கட்டமைப்புக்கு அளிக்கவோ கூடிய மாறு மின்னோட்ட (AC) மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. DC-யை AC-ஆக மாற்றுவதோடு மட்டுமல்லாமல், இன்வெர்ட்டர் MPPT மூலம் மின்சாரத்தை மேம்படுத்துகிறது, மின் கட்டமைப்புடன் ஒத்திசைவைப் பராமரிக்கிறது, மின்கலத்தை (கலப்பின/மின் கட்டமைப்பு சாராத அமைப்புகளில்) நிர்வகிக்கிறது, மற்றும் முக்கியமான பாதுகாப்பு அம்சங்களையும் வழங்குகிறது.

எனவே, ஒரு இன்வெர்ட்டரைத் தேர்ந்தெடுப்பது என்பது ஒரு பிராண்டையோ அல்லது கொள்ளளவையோ தேர்ந்தெடுப்பது மட்டுமல்ல, அது பேனல் கட்டமைப்பு, தளத்தின் நிலைமைகள் (நிழல், கூரையின் திசை), ஆற்றல் தேவைகள் மற்றும் எதிர்கால விரிவாக்கத் திட்டங்களுடன் இணக்கமாக இருப்பதை உறுதி செய்வதும் ஆகும். ஒரு நல்ல சோலார் பேனல் அமைப்பானது, திறமையான, பாதுகாப்பான மற்றும் அதற்கேற்ப வடிவமைக்கப்பட்ட சரியான இன்வெர்ட்டரால் பெரும்பாலும் ஆதரிக்கப்படுகிறது.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையின் மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்த பதிப்பை (பேனல் ஸ்டிரிங் கணக்கீடுகள் மற்றும் MPPT வரம்புகளுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளுடன்) அல்லது பொதுக் கல்விக்கான ஒரு எளிய பதிப்பை உருவாக்க நான் உங்களுக்கு உதவ முடியும்.