Офф-грид инверторының THD көрсеткіші: Жеңіл жүктемеде неге нашарлайды?

Off-grid inverterler үшін ең нашар THD (жалпы гармоникалық бұрмалау) нүктесі әрқашан толық жүктемеде болмайды. Ол жиі жеңіл жүктемеде, яғни «аз жүктемеде» пайда болады. Себебі бұл жүктеменің ауыр болуы емес, сонымен қатар жеңіл жүктеме қуат кезеңі мен басқару циклындағы «тұрақты қателерді» күшейтеді.

1. Off-grid inverterлердегі THD-ны түсіну

1.1 THD дегеніміз не?

Жалпы гармоникалық бұрмалау (THD) шығыс кернеу толқынының таза синусоидалдықтан қаншалықты ауытқитынын өлшейді. Төмен THD таза, синусоидалдыққа жақын шығыс кернеуін көрсетеді.

1.2 Жиі кездесетін қате түсінік

Көптеген инженерлер ең нашар THD-ның инвертер ең жоғары қуат бергенде, яғни толық номиналды жүктемеде болатынын ойлайды. Шындығында ең нашар бұрмалау жиі жеңіл жүктемеде — әдетте номинал қуаттың 10–20%-дан төмен болғанда — пайда болады.

1.3 Неге жеңіл жүктеме маңызды?

Жарық жүктемедегі THD маңыздырақ, себебі төмен ток деңгейлерінде қуат кезеңі мен басқару циклындағы идеалды емес әрекеттер пропорционал түрде азаяды. Бұл тұрақты қателер шығысқа үлкен үлес қосады және толқын пішінінің сапасын төмендетеді.

2. Тұрақты қателер төмен токта үлкен үлес қосады

2.1 Шығыс сүзгісі конденсаторының әсері

Инвертордың шығыс сүзгісі конденсаторы әрбір қосылу циклында зарядталады және разрядталады. Жарық жүктемеде жүктеме тогы аз болғандықтан, конденсатор кернеуі нөлге дейін жеткілікті тез түсе алмайды нөлдік өту алдында.

Бұл нөлдік өту аймағында жазық аймақ пайда болуға әкеледі және төмен ретті гармоникалар туғызады.

2.2 Өлі уақыт қатесі кернеуі

Өлі уақыт сондай-ақ қате кернеуге әкеледі: жарық жүктемеде негізгі ток аз болғандықтан, өлі уақыт қатесі негізгіге қатысты үлкен болады. Ток нөлге өткен жерде ток полярлығын анықтау қиын, сондықтан нөлдік ток клампингі орын алуы мүмкін.

2.3 Құрылғының сызықты еместігі

Құрылғының өткізгіштік кернеуінің түсуі мен сүзгі индуктивтілігінің сызықты емес сипаттамасы да жүктеме тогымен сызықты түрде азаймайды. Сондықтан бірдей өлі уақыт, кернеудің түсуі және конденсатордың әсері аз токта толқын пішініне көрінетін әсер етеді.

3. Тораптың шектеуі жоқ — гармоникалар кері бағытта байланысады

3.1 Торапқа қосылған және торапсыз жұмыс істеу

Торапқа қосылған кезде үлкен тораптың гармоникалық импедансы төмен болады. Сызықты емес жүктемелерден туындайтын гармоникалық токтар негізінен торапқа сіңіріледі, ал ортақ қосылу нүктесіндегі кернеу бұрмалануы төмендетіледі.

Торапсыз жұмыс істеген кезде инвертор өзі төмен импедансты кернеу көзі ретінде әрекет етуі керек. Гармоникалық бұрмалануларды сіңіруге арналған сыртқы торап жоқ.

3.2 Сызықты емес жүктемелермен әрекеттесу

Басқарылмайтын түзеткіштер мен қоспалы қуаттың қоректендіру көздері сияқты сызықты емес жүктемелер 5-ші, 7-ші және басқа гармоникалардан тұратын импульсті токтарды тартады. Бұл гармоникалық токтар инвертордың шығыс импедансы арқылы өтеді және шығыс кернеуінде гармоникалық кернеу туғызады.

Жарық жүктемеде негізгі ток аз болады, бірақ кіші айнымалы ток қоректендіру құрылғысының «гармоникалық ток үлесі» аз болмауы мүмкін. Сондықтан кернеу бұрмалануы анығырақ көрінуі мүмкін.

Бұл «ағынсыз инвертордың толқын пішінінің бұрмалануының» артқы жағындағы негізгі механизмдердің бірі.

4. Жарық жүктемеде басқару циклының көрінбейтін аймақтары

4.1 Шектеулі гармоникалық күшейту

Кернеу тұйық циклы әдетте 5-ші және 7-ші гармоникалық жиіліктерде шектеулі күшейтуге ие. Жарық жүктемеде гармоникалық айқынсыздық пен негізгі өзгеріс арасындағы қатынас өзгереді, сондықтан дәстүрлі PI басқару гармоникалық айқынсыздықты басу қабілетінің жеткіліксіздігін көрсетуге оңай болады.

4.2 Жетілдірілген басқару стратегиялары

Қайталанатын басқару мен резонанстық басқару гармоникалық жиіліктердегі күшейтуді арттыра алады. Дегенмен, егер олар жарық жүктемедегі аз токқа, нөлдік өтуге бекітілуге және өлі уақытты компенсациялауға бейімделмесе, жарық жүктемедегі THD стандартты сынақтардан тыс қалып қойған көрінбейтін аймаққа айналуы мүмкін.

4.3 Ағынсыз торап құру PCS талаптары

Кернеу көзі ретінде тор құрушы PCS-тің қуат сапасы оның гармоникалық жиіліктердегі шығыс импедансы төмен және «қатты» болуына тікелей тәуелді.

5. Пайдаланушылар үшін практикалық салдары

5.1 Модель таңдаған кезде неге назар аудару керек

Модель таңдаған кезде тек «номиналды жүктемедегі жалпы гармоникалық бұрмалау (THD)» көрсеткішіне ғана назар аудармаңыз. Ауытқыған жүйелер жиі түнде жеңіл жүктемеде, төмен жүктеме деңгейінде немесе күту режимінде жұмыс істейді.

Жақсырақ сұрақ: жүктеме жеңіл, сызықты емес немесе аралас жүктемелер арасында ауысқан кезде кернеу толқыны әлі де тұрақты ма? Бұл толық жүктемедегі резистивті THD-ге қарағанда нақты тәжірибеге жақынырақ.

5.2 Тор құрушы PCS қабілеті

Тор құрушы PCS үшін сызықты емес жүктемелер кезіндегі кернеу толқыны сапасы қосымша функция емес. Бұл кернеу көзі болуға негізгі қабілет.

5.3 Қолдану сценарийлері

6. Қорытынды

Jaryq júktelgen kездегі THD маңызды, себебі жарық жүктемеде off-grid inverter «жоғары токтың идеалды емес факторларға әсерін сейілтетін» эффектісін жоғалтады. Бір уақытта ол кернеу көзінің гармоникалық импедансының жауапкершілігін жеке алуы керек.

Off-grid inverter THD-сы туралы сұраған кезде тек толық жүктеме туралы сұрамаңыз. Жарық жүктеме мен сызықты емес жүктемелер кезінде толқын пішінінің тұрақтылығын сұраңыз.

Бұл «off-grid inverter толқын пішінінің бұрмалануы» деген сұрақтың шынайы мәні.

7. Жиі қойылатын сұрақтар

Сұрақ: Неге off-grid inverterлерде жарық жүктемедегі THD толық жүктемедегі THD-дан нашар?

Жарық жүктемеде өлшемдік қателер — мысалы, өлшемдік уақыт аралығындағы кернеу төмендеуі, конденсатордың жазық шыңы бұрмалануы және құрылғының сызықты еместігі — шығыс толқынының үлесі ретінде үлкен болады. Негізгі токтың үлкен болмауы салдарынан бұл әсерлер бұрмалануды көрінетін етеді.

Сұрақ: Жоғары жиілікті әсер (THD) көрсеткіші бойынша автономды инвертор таңдаған кезде неге назар аудару керек?

Жай ғана номиналды жүктемеге қатысты THD мәніне сүйенбеңіз. Өндірушіден сызықты емес жүктемелер кезіндегі 10%, 20% және 50% жүктемедегі THD деректерін сұраңыз. Бұл нақты жұмыс жағдайларын дәлірек көрсетеді.

Сұрақ: Ауылдық желіге қосылу THD сапасына қалай әсер етеді?

Желіге қосылған кезде желі гармоникалық токтар үшін төмен кедергілі жол қамтамасыз етеді және осылайша бұрмалануды тиімді жұтып алады. Автономды режимде инвертор барлық гармоникалық басып тастауды өзі орындайтын болады.

Сұрақ: Жеңіл жүктемедегі THD-ны жақсартуға көмектесетін басқару әдістері қандай?

Қайталанатын басқару, резонансты (PR) басқару және адаптивті өлі уақытты компенсациялау барлығы да гармоникалық басып тастауды жақсартуға мүмкіндік береді. Дегенмен, бұл әдістер жеңіл жүктеме мен нөлдік өту шарттары үшін нақты түрде реттелуі тиіс.

Сұрақ: Жеңіл жүктемедегі THD барлық автономды жүйелер үшін маңызды ма?

Иә. Көпшілік автономды жүйелер тәуліктің көп бөлігін аз жүктемеде өткізеді — түнде резервті режимде, кіші электронды құрылғыларда немесе жартылай жүктемеде жұмыс істеу кезінде. Аз жүктемедегі жоғары жалпы гармоникалық бұрмалау (THD) сезімтал құрылғыларға әсер етуі мүмкін және жүйенің сенімділігін төмендетуі мүмкін.