மாறுதிசை மின்னழுத்தத்தை (டிசி) ஒளிமின்சக்தி பலகைகளிலிருந்து மாற்றுதிசை மின்னழுத்தத்திற்கு (ஏசி) எவ்வாறு மாற்றுகிறது?

தென் ஐரோப்பாவில் ஒரு சூரிய நிறுவனம் 100 கிலோவாட் கூரை மீது பொருத்தப்பட்ட போட்டோவோல்டாயிக் (PV) அமைப்பை நிறுவியது, ஆனால் அதன் இன்வெர்டர் உச்ச சூரிய ஒளி நேரங்களில் 82 கிலோவாட்டில் வெளியீட்டை வெட்டியது என்பதை அறிந்தது. இந்த சிறிய அளவிலான இன்வெர்டர் அமைப்பின் சாத்தியமான மின்சார உற்பத்தியில் திட்டமிடப்பட்டதை விட 20 சதவீதத்தை வீணாக்கியது — இந்தத் தவறு DC-க்கு AC மாற்ற செயல்முறையைப் புரிந்துகொண்டு, இன்வெர்டர் திறனை அமைப்பின் பண்புகளுடன் சரியாக பொருத்தினால் தவிர்க்கப்பட்டிருக்கும். இன்வெர்டர் என்பது ஏதேனும் போட்டோவோல்டாயிக் நிறுவலின் அறிவு மையமாகும், மேலும் அதன் மாற்ற தொழில்நுட்பம் பேனல்களால் பிடிபடும் சூரிய ஆற்றலில் எவ்வளவு பகுதி கட்டிடத்தின் மின்சார அமைப்புக்கு அல்லது பொது மின்சார வலையிற்கு உண்மையில் செல்கிறது என்பதை தீர்மானிக்கிறது.

DC-க்கு AC மாற்ற செயல்முறை

அதிகபட்ச சக்தி புள்ளி டிராக்கிங்

புகைப்பட மின்னழுத்த வார்த்தைகள் (PV) சூரிய ஒளி வீச்சு மற்றும் செல் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து தொடர்ச்சியாக மாறும் மின்னழுத்தத்திலும் மின்னோட்டத்திலும் நேரடி மின்னழுத்த (DC) மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. ஏதேனும் குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைக்கு, மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் பெருக்கல் அதிகபட்சமாக இருக்கும் ஒரே செயல்பாட்டு புள்ளி — அதிகபட்ச மின்சக்தி புள்ளி — இருக்கிறது. மாற்றி (inverter) இன் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பில் உள்ள அதிகபட்ச மின்சக்தி புள்ளி தடுப்பு (MPPT) வழிமுறை, PV அணியின் மீது தோன்றும் உள்ளீட்டு எதிர்த்தடையை தொடர்ந்து சரிசெய்து, இந்த சிறந்த புள்ளியில் செயல்பட வைக்கிறது. குறிப்பிட்ட மாற்றம் செய்து பார்த்தல் (perturb-and-observe) என்பது MPPT வழிமுறைகளில் மிகவும் பொதுவானது: கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு செயல்பாட்டு மின்னழுத்தத்தில் சிறிய மாற்றத்தை ஏற்படுத்தி, வெளியீட்டு மின்சக்தி அதிகரித்ததா அல்லது குறைந்ததா என்பதை அளவிட்டு, மேம்பாட்டை ஏற்படுத்திய திசையில் நகர்கிறது. சமீபத்திய சரம் மாற்றிகள் (string inverters), ஒவ்வொன்றும் தனித்தனியாக PV மாடுல்களின் ஒரு சரத்துடன் இணைக்கப்பட்ட பல சுதந்திர MPPT வழிகளைக் கொண்டுள்ளன — இந்த கட்டமைப்பு, ஒரு சரத்தில் ஏற்படும் நிழல், அதே MPPT வழியில் இணைக்கப்பட்ட மற்ற சரங்களின் செயல்திறனை குறைக்காமல் தடுக்கிறது. MPPT திறன் — கிடைக்கக்கூடிய அணி மின்சக்தியின் எவ்வளவு சதவீதத்தை இந்த வழிமுறை உண்மையில் பிடிக்கிறது — நிலையான ஒளி வீச்சு நிலைகளில் நன்றாக வடிவமைக்கப்பட்ட அமைப்புகளில் பொதுவாக 99 சதவீதத்தை மிஞ்சுகிறது.

மின்சக்தி மாற்றுதல் மற்றும் அலைவடிவ உருவாக்கம்

எம்பிபிடிடி (MPPT) நிலையில் பிடிக்கப்படும் டிசி மின்சக்தி, மாற்றி (இன்வெர்டர்) இன் மின்சக்தி மாற்று நிலைக்குச் செல்கிறது. அங்கு, பொதுவாக 600 முதல் 1200 வோல்ட் வரை தரவரையிடப்பட்ட காப்பிடப்பட்ட-வாயில் இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள் (IGBTs) எனப்படும் அரைக்கடத்தி சுவிட்ச்கள், டிசி உள்ளீட்டை சைனாய்டல் ஏசி அலைவடிவத்தை நெருங்கும் ஒரு துடிப்பு வெளியீடாக மாற்றுகின்றன. துடிப்பு-அகல மாற்றுதல் (PWM) சுவிட்ச் தொடரைக் கட்டுப்படுத்துகிறது: ஒவ்வொரு மின்னழுத்த துடிப்பின் அகலத்தையும் ஒரு குறிப்பிட்ட சைன் அலையின் அடிப்படையில் மாற்றுவதன் மூலம், சுழற்சியின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் சராசரி வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் விரும்பிய சைனாய்டல் மதிப்புடன் பொருந்துமாறு செய்யப்படுகிறது. நவீன மாற்றிகளுக்கு பொதுவாக 16 முதல் 20 கிலோஹெர்ட்ஸ் வரை உள்ள சுவிட்ச் அதிர்வெண், துடிப்பு அலைவடிவத்தை தூய சைன் அலையாக மாற்றுவதற்கு போதுமான அளவு உயரமாக உள்ளது; இதற்கு முக்கியமான பங்கு வகிப்பது வெளியீட்டு வடிகட்டி — இது சுருள்கள் (இன்டக்டர்கள்) மற்றும் மின்தேக்கிகள் (கேபாசிட்டர்கள்) ஆகியவற்றின் கலவையாகும். இந்த வடிகட்டி நிலை மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் மாற்றியின் வெளியீட்டில் அதிகமான ஹார்மோனிக் உள்ளடக்கம் இருந்தால், இணைக்கப்பட்ட மோட்டார்களில் வெப்பம் அதிகரிக்கும், மின்னணு கருவிகளுடன் இடையூறு ஏற்படும், மேலும் மாற்றி பயன்பாட்டு வலையில் (கிரிட்) மின்சக்தியை வெளியிடும் போது, கிரிட் பாதுகாப்பு ரிலேக்களால் அது நிராகரிக்கப்படும்.

வலையமைப்பு ஒத்திசைவு மற்றும் மாற்றி விருப்பங்கள்

வலையில் இணைக்கப்பட்ட மாற்றிகள், அவற்றின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம், அதிர்வெண் மற்றும் கட்ட கோணத்தை இணைப்பதற்கு முன்பாக பயன்பாட்டு விநியோகத்துடன் ஒத்திசைக்க வேண்டும். மாற்றியின் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு உணர்வு சுற்றுகள் மூலம் வலை மின்னழுத்தத்தைக் கண்காணித்து, அதிர்வெண்ணில் பொதுவாக ±0.1 ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் கட்ட கோணத்தில் சில டிகிரி வரையிலான கண்டிப்பான துல்லியத்துடன் பொருத்தமான சுவிட்சிங் அமைப்பைச் சரிசெய்கிறது. மாற்றிகளில் டிரான்ஸ்ஃபார்மர்-அடிப்படையிலானவை குறைந்த அதிர்வெண் டிரான்ஸ்ஃபார்மரைப் பயன்படுத்தி டிசி மற்றும் ஏசி பக்கங்களுக்கு இடையே கல்வானிக் பிரிவை வழங்குகின்றன, இது வலையில் டிசி மின்னோட்ட செலுத்தலைத் தடுக்கும் இயல்பான பாதுகாப்பை வழங்குகிறது மற்றும் நிலையில் இணைப்பு அமைப்பை எளிதாக்குகிறது. டிரான்ஸ்ஃபார்மர்-இல்லாத மாற்றிகள் இரும்பு-உள்ளீட்டு டிரான்ஸ்ஃபார்மரை நீக்குகின்றன, இதனால் எடை, உடல் அளவு மற்றும் விலை குறைகின்றன, மேலும் மாற்று திறன் 1 முதல் 2 சதவீதம் வரை மேம்படுகிறது. இதன் பரிமாற்றம் என்பது, டிரான்ஸ்ஃபார்மர்-இல்லாத வடிவமைப்புகள் வலை இணைப்புத் தரங்களைப் பூர்த்தி செய்ய மேம்பட்ட டிசி கசிவு மின்னோட்டக் கண்டறிதல் மற்றும் அடக்குதல் சுற்றுகளைத் தேவைப்படுத்துகின்றன, மேலும் பெரும்பாலும் பேனல் கட்டமைப்புகளின் கசிவு பாதைகளைத் தடுக்க நிலையில் இணைக்கப்படாத பிவி அணிகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.

திறன் மற்றும் சூழல் காரணிகள்

நவீன மாற்றி (இன்வெர்டர்) சிக்கலற்ற சூழ்நிலைகளில் 97 முதல் 99 சதவீதம் வரை உச்ச திறனை அடைகிறது, ஆனால் ஐரோப்பிய திறன் மதிப்பீடு — உண்மையான இயக்க நிலைகளை எதிரொலிக்கும் எடையிடப்பட்ட சராசரி — மிகவும் நேர்த்தியான செயல்திறன் குறியீட்டை வழங்குகிறது. ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் திறன் கணக்கீட்டு வாய்ப்பாடு, வெவ்வேறு சுமை நிலைகளில் மாற்றத்தின் திறனுக்கு எடைகளை வழங்குகிறது: 5 சதவீத சுமையில் 3 சதவீத எடை, 10 சதவீத சுமையில் 6 சதவீதம், 20 சதவீத சுமையில் 13 சதவீதம், மேலும் முழு சுமை வரை படிப்படியாக அதிகரிக்கும் எடைகள் — இவை ஒரு பொதுவான சூரிய நாளில் இயக்க நிலைகளின் உண்மையான பரவலை எதிரொலிக்கின்றன. குறைந்த சுமையில் திறன் குறைகிறது, ஏனெனில் மாற்றியின் உள் மின்சக்தி நுகர்வு — கட்டுப்பாட்டு மின்னணு சாதனங்கள், குளிரூட்டும் விசிறிகள் மற்றும் மாற்று இழப்புகள் — வெளியீட்டு அளவுக்கு ஒப்பிடும்போது குறிப்பிடத்தக்கதாகிறது. சோலார் அமைப்பின் பொதுவான இயக்க வரம்பு மாற்றியின் உச்ச திறன் பட்டையில் — பொதுவாக அதன் தரப்படுத்தப்பட்ட திறனின் 30 முதல் 70 சதவீதம் வரை — அமையுமாறு மாற்றியைத் தேர்ந்தெடுப்பது, ஆண்டு முழுவதுமான ஆற்றல் வெளியீட்டை அதிகபட்சமாக்கும்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

சரம் மாற்றிகளுக்கும் சிறு-மாற்றிகளுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாடு என்ன?

சரம் மாற்றிகள் பல பி.வி. திருத்திகளை ஒரு மாற்றியுடன் தொடரில் இணைக்கின்றன, பொதுவாக 1 முதல் 100 கிலோவாட் வரை தரம் குறிப்பிடப்படுகின்றன. சிறு-மாற்றிகள் ஒவ்வொரு திருத்திக்கும் ஒரு சிறிய மாற்றியை பொருத்துகின்றன, மேலும் திருத்தியின் மட்டத்தில் டி.சி. ஐ ஏ.சி. ஆக மாற்றுகின்றன. சிறு-மாற்றிகள் ஒற்றை-புள்ளி தோல்வி அபாயத்தை நீக்குகின்றன மற்றும் நிழல் இழப்புகளைக் குறைக்கின்றன, ஆனால் ஒவ்வொரு வாட்டுக்கும் நிறுவும் செலவு அதிகமாகும்.

எம்.பி.பி.டி. விரைவாக மாறும் மேக நிலைகளை எவ்வாறு கையாளுகிறது?

முன்னேறிய எம்.பி.பி.டி. வழிமுறைகள் சமீபத்திய மின்சக்தி போக்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஒளியளவு மாற்றங்களை முன்கூட்டியே கணிப்பதை உள்ளடக்கியவை, அதாவது குருட்டுத்தனமாக தடுமாற்றி மற்றும் கவனித்து செயல்படுவதை விட. பகுதியளவு மேகமூடிய நிலைகளில், ஒளியளவு வினாடிகளில் 50 சதவீதம் வரை மாறலாம்; இந்த வழிமுறைகள் 98 சதவீதத்திற்கு மேல் துல்லியமான கண்காணிப்பை பராமரிக்கின்றன.

வலையமைப்பு விதிகள் மாற்றிகளில் தனிமைப்படுத்தல் எதிர்ப்பு பாதுகாப்பு இருத்தல் ஏன் தேவை?

ஆன்டி-ஐலாந்திங் பாதுகாப்பு என்பது மின்சார விநியோக நிறுவனத்தின் மின்சாரம் துண்டிக்கப்பட்ட பின் இன்வெர்டர் இரண்டு வினாடிகளுக்குள் வலையிலிருந்து தன்னை துண்டித்துக் கொள்வதை உறுதிப்படுத்துகிறது. இது, மின்சார விநியோக நிறுவனத்தின் பணியாளர்கள் மின்சாரம் இல்லை என நம்பும் வலையின் ஒரு பகுதியை பிவி அமைப்பு மின்சாரம் அளிப்பதைத் தடுக்கிறது. இது IEEE 1547 மற்றும் IEC 62116 போன்ற அனைத்து வலை இணைப்பு தரநிலைகளிலும் கட்டாய பாதுகாப்பு தேவையாகும்.

இன்வெர்டர் கிளிப்பிங் ஏன் ஏற்படுகிறது மற்றும் அதை எவ்வாறு தவிர்க்கலாம்?

கிளிப்பிங் என்பது பிவி அமைப்பிலிருந்து வரும் டிசி உள்ளீட்டு மின்சக்தி, இன்வெர்டரின் அதிகபட்ச ஏசி வெளியீட்டு திறனை மிஞ்சும்போது ஏற்படுகிறது. இன்வெர்டர் தனது தரப்படுத்தப்பட்ட திறனுக்கு ஏற்றவாறு வெளியீட்டை வரம்புக்குள் கட்டுப்படுத்தி, மிகையான ஆற்றலை வீணாக்குகிறது. சரியான அளவு தேர்வு என்பது, பிவி அமைப்பின் உச்ச டிசி மின்சக்தியை (பொதுவாக இன்வெர்டரின் ஏசி தரப்படுத்தலை விட 1.1 முதல் 1.3 மடங்கு வரை) இன்வெர்டரின் திறனுக்கு ஏற்றவாறு பொருத்துவதைக் குறிக்கிறது. இதன் மூலம், அரிதாக ஏற்படும் உச்ச நிலைகளில் சிறிது கிளிப்பிங் ஏற்படுவதை ஏற்றுக்கொண்டு, இன்வெர்டரை அதிக அளவில் வடிவமைப்பதைத் தவிர்க்கலாம்.

சூழல் வெப்பநிலை இன்வெர்டர் செயல்திறனை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

உள் பகுதிப் பொருட்களின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது மாற்றி திறன் குறைகிறது, மேலும் சூழல் வெப்பநிலை 40 முதல் 45°C ஐ மீறும்போது மாற்றிகள் பொதுவாக வெளியீட்டு மின்சக்தியைக் குறைக்கின்றன. கூரைகளின் நேரடி சூரிய ஒளிக்கு பதிலாக, நிழலிலும், நன்றாக காற்றோட்டம் உள்ள இடங்களிலும் நிறுவுவதன் மூலம் இயக்க வெப்பநிலையை 10 முதல் 15°C வரை குறைத்து, ஆண்டு மின் உற்பத்தியை 2 முதல் 4 சதவீதம் வரை மேம்படுத்தலாம்.

மாற்றிகள் வலையிற்கு திரும்பு மின்சக்தி ஆதரவை வழங்க முடியுமா?

சமீபத்திய வலை-இணைந்த மாற்றிகள் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட மின்திறன் காரணிகளில் (power factors) இயங்க முடியும்; இவை வலை இயக்குநரால் அல்லது தள கட்டுப்பாட்டு சாதனத்தால் கட்டளையிடப்பட்டபடி திரும்பு மின்சக்தியை வெளியிடும் அல்லது உறிஞ்சும். பல பகுதிகளில் புதுப்பிக்கப்பட்ட வலை விதிமுறைகளால் இந்த திறன் கட்டாயமாக்கப்பட்டுள்ளது; இது புகையிலை மின்சக்தி அமைப்புகளை செயல்பாட்டு மின்சக்தியை மட்டும் வெளியேற்றுவதற்கு பதிலாக, வலை மின்னழுத்த ஒழுங்குப்பாட்டிற்கு பங்களிக்க வழிவகுக்கிறது.