ग्रिड-फॉर्मिंग बनाम ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर्स

एक ऑफ-ग्रिड बिजली प्रणाली में, ग्रिड-फॉर्मिंग और ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर के बीच चयन करना दक्षता में कुछ प्रतिशत अंकों का मामला नहीं है। यह एक ऐसी प्रणाली के बीच का अंतर है जो वोल्टेज स्थापित कर सकती है और एक ऐसी प्रणाली के बीच का अंतर है जो सम्पूर्ण रूप से प्रारंभ नहीं कर सकती है। यह अंतर एकमात्र नियंत्रण सिद्धांत पर निर्भर करता है: करंट स्रोत बनाम वोल्टेज स्रोत।

करंट स्रोत बनाम वोल्टेज स्रोत

ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर एक नियंत्रित धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है। यह एक चरण-लॉक्ड लूप का उपयोग करके मौजूदा एसी वोल्टेज के चरण को मापता है और उस संदर्भ के साथ समकालिक रूप से धारा इंजेक्ट करता है। इसका कार्य करना पूरी तरह से बाहरी वोल्टेज और आवृत्ति संदर्भ पर निर्भर करता है। ऑफ-ग्रिड वातावरण में, जहाँ ऐसा कोई संदर्भ मौजूद नहीं होता, ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर के लिए कुछ भी अनुसरण करने के लिए नहीं होता।

इसके विपरीत, ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर वोल्टेज स्रोत के रूप में कार्य करता है। यह स्थानीय रूप से सेट किए गए परिमाण और आवृत्ति के साथ अपना स्वयं का आंतरिक वोल्टेज फेज़र स्थापित करता है, और अन्य स्रोत तथा लोड उस संदर्भ के साथ समकालिक हो जाते हैं। इस अर्थ में, इसका व्यवहार एक सिंक्रोनस जनरेटर के व्यवहार के समान होता है: यह किसी ग्रिड के मौजूद होने का इंतज़ार नहीं करता; यह उसके लिए आवश्यक परिस्थितियाँ स्वयं उत्पन्न करता है।

ऑफ-ग्रिड प्रणालियों को ग्रिड-फॉर्मिंग नियंत्रण की आवश्यकता क्यों होती है

एक माइक्रोग्रिड या आइलैंडेड प्रणाली में, वोल्टेज और आवृत्ति के आधारभूत मान को प्रदान करने के लिए कोई उपयोगिता ग्रिड नहीं होता है। यदि पावर कन्वर्ज़न सिस्टम (PCS) ग्रिड-फॉलोइंग मोड में काम करता है, तो प्रणाली में कोई भी उपकरण उस आधारभूत मान को स्थापित करने के लिए ज़िम्मेदार नहीं होता है। माइक्रोग्रिड को ऊर्जा प्रदान नहीं की जा सकती है। यह कोई सीमित प्रदर्शन सीमा नहीं है; यह एक कार्यात्मक आवश्यकता है।

उच्च-शक्ति वाले मोटर भारों को जोड़ने पर भी यही सिद्धांत लागू होता है। प्रेरण मोटरें प्रारंभ के समय उच्च प्रवाह धारा खींचती हैं, और यह धारा आइलैंडेड माइक्रोग्रिड में इन्वर्टर नियंत्रण लूप को बाधित कर सकती है। एक ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर को IEEE Std. 1547 के राइड-थ्रू अवधि की सीमाओं के भीतर क्षणिक वोल्टेज गिरावट की अनुमति देनी चाहिए, जबकि वोल्टेज नियमन बनाए रखा जाए और ट्रिप से बचा जाए।

ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर्स के पास ऑफ-ग्रिड संदर्भ में यह क्षमता नहीं होती, क्योंकि वे मूल रूप से वोटेज स्थापित करने वाले उपकरण नहीं होते। माइक्रोग्रिड्स, आइलैंडेड औद्योगिक साइट्स और दूरस्थ खनन या प्रसंस्करण संचालन में, ग्रिड-फॉर्मिंग क्षमता इसलिए एक आधारभूत आवश्यकता है, न कि एक वैकल्पिक अपग्रेड।

ग्रिड-फॉर्मिंग पीसीएस में क्या खोजना चाहिए

आवश्यक क्षमताओं में ब्लैक स्टार्ट (बिना ऊर्जा की स्थिति से वोल्टेज स्थापित करना), मिलीसेकंड के समय पैमाने पर जड़त्व प्रतिक्रिया, मोटर-स्टार्टिंग ट्रांसिएंट्स के दौरान शॉर्ट-सर्किट करंट का योगदान, और ग्रिड-कनेक्टेड और आइलैंडेड मोड के बीच सुचारू संक्रमण शामिल हैं।

एक व्यावहारिक उदाहरण एक ग्रिड-फॉर्मिंग पीसीएस है जिसे स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर के साथ एकीकृत किया गया है, जैसे कि झोंगमेंग (जियांगसू झोंगमेंग इलेक्ट्रिकल) द्वारा प्रदान किए गए। इसकी ग्रिड-फॉर्मिंग पीसीएस बूस्ट एकीकृत इकाई का प्रतिक्रिया समय १० मिलीसेकंड या उससे कम है और शॉर्ट-सर्किट अनुपात (एससीआर) १.१ से कम पर स्थिर संचालन संभव है—यह सीमा सामान्य ग्रिड-फॉलोइंग उपकरण आमतौर पर समर्थित नहीं कर सकते।

इस इकाई में जड़त्व प्रतिक्रिया, अवमंदन नियंत्रण, बहु-इकाई समानांतर संचालन, ब्लैक स्टार्ट और कला-कोण कूद सहनशीलता भी शामिल है, जिसकी रूपांतरण दक्षता ९८.५% या उससे अधिक है। ये विशिष्टताएँ केवल विपणन आँकड़ों के रूप में नहीं, बल्कि उपरोक्त वर्णित ऑफ-ग्रिड परिस्थितियों के सीधे संबंध के कारण प्रासंगिक हैं।

एक संक्षिप्त चयन जाँच सूची

किसी ऑफ-ग्रिड परियोजना के लिए पीसीएस को निर्दिष्ट करने से पहले, चार प्रश्न पूछने योग्य हैं।

1. क्या यह परियोजना वास्तव में आइलैंडेड संचालन से संबंधित है? यदि हाँ, तो ग्रिड-फॉर्मिंग नियंत्रण एक आवश्यक पूर्वशर्त है।

2. क्या पीसीएस एक खाली बस पर वोल्टेज स्थापित करने के लिए ब्लैक स्टार्ट कर सकता है?

3. जड़त्व प्रतिक्रिया समय क्या है, और क्या इसे मिलीसेकंड में, सेकंड के बजाय, निर्दिष्ट किया गया है?

4. क्या यह इकाई मोटर भारों की प्रवाह धारा के माध्यम से बिना ट्रिप किए चल सकती है?

यदि इनमें से कोई भी उत्तर अस्पष्ट है, तो नियंत्रण मोड की पुष्टि पर्याप्त रूप से नहीं की गई है।

अनुप्रयोग के परिदृश्य

ग्रिड-फॉर्मिंग इन्वर्टर एक "बेहतर" ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर नहीं है। यह एक अलग प्रकार का उपकरण है, जो एक अलग प्रकार की ग्रिड स्थिति के लिए उपयुक्त है। ऑफ-ग्रिड प्रणालियों में, सही नियंत्रण वास्तुकला का चयन करना शक्ति रेटिंग की तुलना से अधिक महत्वपूर्ण है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: ग्रिड-फॉर्मिंग और ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर के बीच मुख्य अंतर क्या है?

उत्तर: ग्रिड-फॉर्मिंग वोल्टेज स्रोत के रूप में कार्य करता है जो अपना स्वयं का संदर्भ बनाता है; ग्रिड-फॉलोइंग धारा स्रोत के रूप में कार्य करता है जिसे अनुसरण करने के लिए एक मौजूदा वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

प्रश्न: क्या एक ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर ऑफ-ग्रिड प्रणाली में काम कर सकता है?

उत्तर: नहीं। कोई बाहरी वोल्टेज संदर्भ न होने पर, ग्रिड-फॉलोइंग इन्वर्टर के समक्रमित होने के लिए कोई संकेत नहीं होता और यह प्रारंभ नहीं कर सकता।

प्रश्न: ब्लैक स्टार्ट क्षमता क्या है?

उत्तर: किसी निष्क्रिय बस को ऊर्जा प्रदान करने और किसी भी बाहरी शक्ति स्रोत के बिना वोल्टेज स्थापित करने की क्षमता।

प्रश्न: ऑफ-ग्रिड पीसीएस के लिए प्रतिक्रिया समय क्यों महत्वपूर्ण है?

उत्तर: तीव्र प्रतिक्रिया (10 मिलीसेकंड या उससे कम) सुनिश्चित करती है कि अचानक लोड परिवर्तन और द्वीपीय प्रणालियों में मोटर प्रारंभन के दौरान वोल्टेज स्थिरता बनी रहे।

प्रश्न: पीसीएस के लिए एससीआर 1.1 से कम होने का क्या अर्थ है?

उत्तर: इसका अर्थ है कि पीसीएस कमज़ोर ग्रिड की स्थितियों में स्थिर संचालन बनाए रख सकता है, जहाँ शॉर्ट-सर्किट अनुपात बहुत कम होता है। उत्तर: इसका अर्थ है कि पीसीएस कमज़ोर ग्रिड की स्थितियों में स्थिर संचालन बनाए रख सकता है, जहाँ शॉर्ट-सर्किट अनुपात बहुत कम होता है।