Şəbəkədən asılı olmayan invertorun THD göstəricisi: Yüksüz və ya yüngül yük altında niyə pisləşir?

Off-grid invertor üçün ən pis THD (ümumi harmonik distorsiyası) nöqtəsi həmişə tam yüklənmədə deyil. Tez-tez yüklənmənin az olduğu vəziyyətdə, yəni «kiçik yük» adlandırılan halda müşahidə olunur. Bunun səbəbi yükün daha çox olması deyil, əksinə, yüklənmənin az olması güc mərhələsində və idarəetmə dövrəsində «sabit xətaların» güclənməsinə səbəb olur.

1. Off-grid invertorlarda THD-nin anlaşılmaması

1.1 THD nədir?

Ümumi harmonik distorsiyası (THD) çıxış gərginliyi dalğa formasının təmiz sinus dalğasından neçə qədər meyl etdiyini ölçür. Daha aşağı THD çıxış gərginliyinin daha təmiz və daha sinusoidal olduğunu göstərir.

1.2 Yaygın yanlış fərziyyə

Bir çox mühəndis ən pis THD-nin invertor maksimum güc verdiyi tam nominal yüklənmədə baş verdiyini düşünür. Həqiqiyyətdə isə ən pis distorsiyaya tez-tez yüklənmənin az olduğu vəziyyətdə — adətən nominal tutumun 10–20 % -dən aşağısında rast gəlinir.

1.3 Niyə yüklənmənin az olması vacibdir

Yüngül yük şəraitində THD daha vacibdir, çünki aşağı cərəyan səviyyələrində gücləndirici dövrə və idarəetmə döngəsindəki qeyri-ideal davranışlar mütənasib olaraq azalmır. Bu sabit xətalar çıxışın böyük hissəsini təşkil edir və dalğa formasının keyfiyyətini pisləşdirir.

2. Sabit xətalar yüngül cərəyanda daha böyük pay tutur

2.1 Çıxış süzgəci kondensatorunun təsiri

İnvertorun çıxış süzgəci kondensatoru hər açma-qapama dövründə yüklənir və boşalır. Yüngül yük şəraitində yük cərəyanı kiçik olduğundan, kondensator gərginliyi sıfıra çatmaq üçün sıfır keçidindən əvvəl kifayət qədər sürətlə düşə bilmir.

Bu, sıfır keçidinin ətrafında müstəvi sahə yaratmağa və aşağı sıra harmoniklər yaratmağa asanlıq verir.

2.2 Ölü vaxt xətası gərginliyi

Ölü vaxt da xəta gərginliyinə səbəb olur: yüngül yük şəraitində əsas cərəyan kiçik olduğundan, ölü vaxt xətası əsas cərəyana nisbətən daha böyük olur. Cərəyanın sıfır keçidinə yaxın yerlərində cərəyanın polaritesini müəyyən etmək çətin olur və sıfır cərəyan bağlanması baş verə bilər.

2.3 Cihazın qeyri-xətti davranışı

Cihazın keçiricilik gərginliyi düşməsi və süzgəc induktivliyinin qeyri-xətti xarakteri də yük cərəyanı ilə xətti şəkildə azalmır. Buna görə də eyni ölü vaxt, gərginlik düşməsi və kondensator təsiri kiçik cərəyanlarda dalğa formasına daha aydın təsir edir.

3. Şəbəkəyə qoşulma yoxdur — Harmoniklər geriyə əlaqələnir

3.1 Şəbəkəyə qoşulmuş və şəbəkədən ayrı işləmə

Şəbəkəyə qoşulduqda böyük şəbəkənin harmonik impendansı aşağı olur. Qeyri-xətti yüklərdən yaranan harmonik cərəyanlar əsasən şəbəkə tərəfindən udulur və ümumi qoşulma nöqtəsində gərginlik distorsiyası aşağı tutulur.

Şəbəkədən ayrı işləmə rejimində invertor özü aşağı impendanslı gərginlik mənbəyi kimi çıxış etməlidir. Harmonik pozuntuları udmaq üçün xarici şəbəkə yoxdur.

3.2 Qeyri-xətti yükün qarşılıqlı təsiri

Nəzarətsiz rectifikatorlar və açılan-qapanan gücləndirici qurğular kimi qeyri-xətti yüklər 5-ci, 7-ci və başqa harmonikləri ehtiva edən impuls cərəyanları çəkir. Bu harmonik cərəyanlar invertorun çıxış impendansı vasitəsilə keçir və çıxış gərginliyində harmonik gərginlik yaradır.

Yüklənmə az olduqda əsas cərəyan kiçik olur, lakin kiçik açılan qurğulu enerji təchizatında "harmonik cərəyan payı" böyük ola bilər. Nəticədə gərginlik distorsiyası daha aydın görünə bilər.

Bu, "şəbəkədən ayrı invertor dalğa forması distorsiyası"nın arxasındakı əsas mexanizmlərdən biridir.

4. Yüklənmə az olduqda idarəetmə dövrəsinin görmə sahəsi məhdudlaşır

4.1 Harmonik qazancın məhdudluğu

Gərginlik qapalı dövrəsi adətən 5-ci və 7-ci harmonik tezliklərdə məhdud qazanca malikdir. Yüklənmə az olduqda harmonik pozğunluqların əsas dəyişikliklərə nisbəti artır və ənənəvi PI idarəetmə üsulları harmonik pozğunluqların bastırılmasında kifayət qədər effektiv olmamağa meylli olur.

4.2 İrəli idarəetmə strategiyaları

Təkrarlanan idarəetmə və rezonanslı idarəetmə üsulları harmonik tezliklərdə qazancı artırmağa imkan verir. Lakin bu üsullar yüklənmənin az olması halında kiçik cərəyanlar, sıfır keçidinin bloklanması və ölü vaxt kompensasiyasına uyğunlaşdırılmadıqda, yüklənmənin az olması zamanı ümumi harmonik distorsiyası (THD) standart testlərin xaricində qalan bir görmə sahəsi halına gələ bilər.

4.3 Şəbəkə yaradan PCS tələbləri

Gərginlik mənbəyi kimi şəbəkəyə uyğunlaşdırıcı PCS-in enerji keyfiyyəti onun harmonik tezliklərdə çıxış impendansının kifayət qədər aşağı və "sərt" olub-olmamasından birbaşa asılıdır.

5. İstifadəçilər üçün praktiki nəticələr

5.1 Model seçərkən nəyə diqqət etmək lazımdır

Model seçərkən yalnız "nominal yük üzrə ümumi harmonik distorsiyası (THD)" göstəricisindən istifadə etməyin. Şəbəkədən kənar sistemlər gecələr yüngül yük altında, aşağı yük səviyyəsində və ya gözləmə rejimində işləyir.

Daha yaxşı sual belədir: yük yüngül olduqda, qeyri-xətti olduqda və ya müxtəlif yük növləri arasında keçid edəndə gərginlik dalğa forması hələ də sabit qalırmı? Bu, tam yüklü rezistiv THD-dən real təcrübəyə daha yaxındır.

5.2 Şəbəkəyə uyğunlaşdırıcı PCS imkanları

Şəbəkəyə uyğunlaşdırıcı PCS üçün qeyri-xətti yükler altında gərginlik dalğa formasının keyfiyyəti əlavə funksiya deyil. Bu, gərginlik mənbəyi olmağın əsas xüsusiyyətidir.

5.3 Tətbiq sahələri

6. Nəticə

Yüksüz rejimdə THD daha çox vacibdir, çünki yüksüz inversiya cihazında böyük cərəyanın qeyri-ideal amillərə təsiri azaldıcı təsiri itirilir. Eyni zamanda, o, gərginlik mənbəyinin harmonik impendans məsuliyyətini təkbaşına daşımalıdır.

Yüksüz inversiya cihazının THD haqqında soruşarkən yalnız tam yük haqqında soruşmayın. Soruşun ki, dalğa forması yüksüz və qeyri-xətti yük şəraitində də sabit qala bilərmi?

Bu, "yüksüz inversiya cihazının dalğa forması distorsiyası" sualının əsl mənasıdır.

7. Tez-tez verilən suallar

Sual: Niyə yüksüz THD yüklü THD-dən pisdir yüksüz inversiya cihazlarında?

Yüksüz rejimdə ölü vaxt gərginlik düşməsi, kondensatorun düz üst hissəsinin distorsiyası və cihazın qeyri-xəttliyi kimi sabit xətalar çıxış dalğa formasının böyük hissəsini təşkil edir. Bu təsirləri azaltmaq üçün böyük əsas cərəyan olmadıqda distorsiya daha aydın görünür.

S: THD ilə bağlı off-grid invertor seçərkən nəyə diqqət etməliyəm?

Sadəcə nominal yük üçün göstərilən THD göstəricisindən istifadə etməyin. İstehsalçıdan qeyri-xətti yüklər altında 10%, 20% və 50% yük səviyyələrində THD məlumatlarını tələb edin. Bu, real iş şəraitini daha dəqiq əks etdirir.

S: Şəbəkəyə qoşulma THD performansını necə təsirləyir?

Şəbəkəyə qoşulduqda şəbəkə harmonik cərəyanlar üçün aşağı impendanslı yol təmin edir və beləliklə, distorsiyaları effektiv şəkildə udur. Off-grid rejimində isə invertor bütün harmonik bastırılmasını özü həyata keçirməlidir.

S: Yüngül yük şəraitində THD-ni yaxşılaşdıran idarəetmə üsulları hansılardır?

Təkrarlanan idarəetmə, rezonans (PR) idarəetmə və adaptiv ölü vaxt kompensasiyası hamısı harmonik bastırılmasını yaxşılaşdıra bilər. Lakin bu üsullar yüngül yük və sıfır keçid şəraitləri üçün xüsusi olaraq optimallaşdırılmalıdır.

S: Yüngül yük şəraitində THD bütün off-grid sistemlər üçün vacibdir?

Bəli. Əksər şəbəkədən kənar sistemlər yüngül yük altında əhəmiyyətli vaxt keçirir — gecəlik gözləmə rejimi, kiçik elektronika və ya qismən yük altında işləmə. Yüngül yük altında aşağı THD səviyyəsi həssas avadanlıqları təsir edə bilər və sistemin etibarlılığını azalda bilər.