ग्रिड टाई इन्वर्टर कार्य सिद्धांत

सोलर सिस्टम में सोलर पैनल द्वारा उत्पन्न डायरेक्ट करंट को अल्टरनेटिंग करंट में बदलने के लिए इनवर्टर का भी इस्तेमाल किया जाता है। सोलर सिस्टम को ग्रिड के साथ या उसके बिना कुशलता से काम करने के लिए सोलर इन्वर्टर की आवश्यकता होती है। आज हम ग्रिड टाई इन्वर्टर, इसकी कीमत और इसे मेन से कनेक्ट करने के तरीकों के बारे में जानेंगे। लेकिन उससे पहले हम ग्रिड टाई इन्वर्टर के काम करने के सिद्धांत के बारे में जानेंगे।

ग्रिड टाई इन्वर्टर क्या है और उनका कार्य क्या है?

यह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसका उपयोग सौर पैनल प्रणालियों द्वारा सौर ऊर्जा का दोहन करने के लिए किया जाता है । ग्रिड-टाइड इन्वर्टर (जीटीआई) सौर पैनलों से जुड़ा होता है ताकि सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न प्रत्यक्ष धारा (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित किया जा सके। ग्रिड प्रणाली बैटरी के बिना काम करती है और ग्रिड-टाइड इन्वर्टर का उपयोग सौर पैनलों, पवन टरबाइनों और जलविद्युत संयंत्रों के लिए किया जा सकता है।

ग्रिड-टाईड इनवर्टर 60Hz-50 Hz की पावर ग्रिड आवृत्ति के लिए करंट को उपयुक्त रूप से परिवर्तित कर सकते हैं, जिसका आमतौर पर स्थानीय विद्युत जनरेटर के लिए उपयोग किया जाता है। एक GTI एक सौर पैनल सरणी से एक परिवर्तनीय अनियमित वोल्टेज लेता है ताकि इसे मुख्य के साथ सिंक्रनाइज़ किए गए AC में बदल दिया जा सके। लेकिन जब ग्रिड बंद हो जाता है तो GTI को स्वचालित रूप से बिजली लाइनों को बिजली की आपूर्ति बंद कर देनी चाहिए।

ग्रिड टाई इन्वर्टर कार्य सिद्धांत क्या है?

ग्रिड-टाई इन्वर्टर के कार्य सिद्धांत को समझने से पहले, आपको इसके सर्किट को समझना होगा । कैपेसिटर (C), डायोड (D), इंडक्टर (L), ट्रांसफार्मर (T) और MOSFET (Q) इसके सर्किट के घटक हैं। पूरी प्रक्रिया को रूपांतरण के तीन चरणों में विभाजित किया गया है। एक ग्रिड-टाई इन्वर्टर को अपनी आवृत्ति, आयाम और तरंग को बिजली आपूर्ति के साथ सिंक्रनाइज़ करना होता है और लोड में साइन वेव करंट प्रवाहित करना होता है।

नोट: यदि आउटपुट (वोल्ट) बिजली के वोल्टेज से अधिक है, तो ग्रिड टाइड इन्वर्टर ओवरलोड हो जाएगा। और यदि यह कम है, तो GTI बिजली सप्लाई करने के बजाय उसे सिंक कर सकता है।

1st चरण

इस बिंदु पर, प्रत्यक्ष धारा (DC) इनपुट को 60 हर्ट्ज़ प्रत्यावर्ती धारा (AC) में परिवर्तित किया जाता है। इनपुट वोल्टेज को प्रारंभ में C2 (संधारित्र), Q1 (MOSFET), L1 (प्रेरक) और D1 (डायोड) से निर्मित बूस्ट कनवर्टर द्वारा बढ़ाया जाता है। 50V से अधिक के फोटोवोल्टिक ऐरे के लिए, इनपुट प्रत्यक्ष धारा बसों में से एक को ग्राउंडेड किया जाना चाहिए। सैद्धांतिक रूप से, दोनों बसों में से किसी एक को पृथ्वी से जोड़ा जा सकता है, आमतौर पर ऋणात्मक बस को।

यूटिलिटी-इंटरैक्टिव कॉन्फ़िगरेशन में आउटपुट प्रत्यावर्ती धारा कंडक्टरों को प्रत्यक्ष धारा से अलग किया जाना चाहिए, यदि प्रत्यक्ष धारा इनपुट का चालन मार्ग ग्राउंड से जुड़ा हो।

2nd चरण

प्राप्त प्रत्यावर्ती धारा को निम्न-आवृत्ति स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा आवश्यक स्तर में परिवर्तित किया जाता है। यह एक पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेटेड डीसी-टू-डीसी कनवर्टर चरण है, मूल रूप से एक एच-ब्रिज, जिसमें आइसोलेटिंग कनवर्टर लगा होता है। इस चरण में C3 (संधारित्र), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (ट्रांसफार्मर), L2 (इंडक्टर) और D2-D5 (डायोड) शामिल हैं। 1000 वाट से कम पावर स्तरों के लिए हाफ-ब्रिज या फॉरवर्ड कनवर्टर का भी उपयोग किया जा सकता है।

आउटपुट एसी इन्वर्टर को एक डीसी लिंक प्रदान किया जाता है, और इसका मान यूटिलिटी एसी वोल्टेज के पीक से अधिक होना चाहिए । उदाहरण के लिए, 120VAC के लिए VDC >120° √2 = 168V होना चाहिए, जो आमतौर पर 180V और 200V के बीच होता है, और 240VAC के लिए आपको 350-400 VDC की आवश्यकता होगी। ग्रिड टाई इन्वर्टर के कार्य सिद्धांत में यह एक और महत्वपूर्ण चरण है।

कुछ वाणिज्यिक इन्वर्टर मॉडल में डीसी-डीसी सेक्शन में उच्च आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर के बजाय आउटपुट स्टेज में कम आवृत्ति (एलएफ) ट्रांसफार्मर का भी उपयोग किया जाता है। इस विधि में, इनपुट को 60 हर्ट्ज एसी में परिवर्तित किया जाता है और एक ट्रांसफार्मर इसे आवश्यक स्तरों में बदल देता है, साथ ही अलगाव भी प्रदान करता है।

नोट: गैर-पृथक डिजाइन में फोटोवोल्टिक सरणियों के चालकों को पृथ्वी से नहीं जोड़ा जा सकता है।

हालांकि, स्टेप-अप टी1 (ट्रांसफॉर्मर) बूस्ट के साथ, परिवर्तित चरण (पहला चरण) को छोड़ा जा सकता है । लेकिन इससे उच्च लीकेज इंडक्टेंस उत्पन्न हो सकता है, जिससे रेक्टिफायर और एफईटी पर वोल्टेज स्पाइक्स और अन्य अवांछनीय प्रभाव हो सकते हैं। यह स्थिति अधिकतर ट्रांसफॉर्मर-रहित प्रणालियों में देखी जाती है।

3rd चरण

इसमें शेष AC को दूसरे चरण के आउटपुट में परिवर्तित करने की प्रक्रिया शामिल है। इस चरण में, DC को AC में परिवर्तित करने के लिए एक और फुल ब्रिज का उपयोग किया जाता है। इसमें IGBT Q6-Q9 (MOSFET), C4 (संधारित्र) और L3 (प्रेरक) शामिल हैं। इस चरण में MOSFET, PWM (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन) मोड में संचालित होने वाले इलेक्ट्रॉनिक स्विच के रूप में कार्य करता है। इस संरचना के लिए एंटीपैरेलल फ्रीव्हीलिंग डायोड की आवश्यकता होती है जो स्विच बंद होने पर धारा के लिए एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करते हैं। H-ब्रिज में विभिन्न स्विचों का उपयोग करके L3 (प्रेरक) पर धनात्मक, ऋणात्मक या शून्य विभव लगाया जा सकता है। फिर, आउटपुट LC फ़िल्टर उच्च-आवृत्ति हार्मोनिक्स को कम करके एक साइन तरंग उत्पन्न करता है।

• अतिरिक्त प्रेरक: सर्किट को लोड में सीमित करंट प्रवाह और लाइन में वापस जाने की अनुमति देनी चाहिए। एक GTE एक वोल्टेज स्रोत के बजाय एक करंट-नियंत्रित स्रोत के रूप में काम करता है क्योंकि ग्रिड एक बहुत ही प्रतिबाधा स्रोत के रूप में कार्य करता है। एक L-ग्रिड (अतिरिक्त युग्मन प्रारंभ करनेवाला) का उपयोग GTE और मुख्य लाइनों के बीच अतिरिक्त AC वोल्टेज को अवशोषित करने के लिए किया जाता है, जो पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (PWM) द्वारा उत्पन्न करंट हार्मोनिक्स को और कम करता है।

नोट : करंट लूप में अतिरिक्त पोल जोड़ने से सिस्टम में अस्थिरता की संभावना रहती है।

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ग्रिड टाईड इन्वर्टर स्थापित करने के लिए कौन से घटकों की आवश्यकता होती है?

ग्रिड टाई इन्वर्टर के काम करने के सिद्धांत के बारे में जानने के बाद इसके घटकों के बारे में जानें। ग्रिड-टाईड इन्वर्टर को स्थापित करना और बनाए रखना आसान होने के कारण इसके लिए न्यूनतम उपकरण और औसत रखरखाव की आवश्यकता होती है। GTI की स्थापना के दौरान आवश्यक कुछ ऑनसाइट घटक और वायरिंग इस प्रकार हैं।

1. आइसोलेटर्स

वे सौर इन्वर्टर में उपयोग किए जाने वाले प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक घटक हैं क्योंकि वे कम वोल्टेज संवेदनशील नियंत्रण सर्किट (माइक्रोकंट्रोलर) और उच्च वोल्टेज घटकों (पावर ट्रांजिस्टर) के बीच संचार को सक्षम करते हैं।

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2. नेट मीटर

यह एक ट्रैकिंग सिस्टम की तरह है जो घर और मुख्य उपयोगिता ग्रिड के बीच बिजली के आदान-प्रदान पर नज़र रखता है। यह सौर ऊर्जा प्रणाली से ग्रिड को आपूर्ति की गई बिजली के लिए सौर पैनल सिस्टम के मालिकों को गणना और क्रेडिट करता है।

3. सुरक्षा इकाई

ग्रिड-टाइड इनवर्टर में अन्य अंतर्निहित सुरक्षा कार्यों के साथ-साथ एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा भी होती है। लेकिन चार्ज कंट्रोलर, सेफ्टी स्विच और केबलिंग जैसे सुरक्षा उपकरणों को जोड़ने से पूरे सिस्टम में सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत जुड़ जाती है।

4. सौर पैनल

ये सबसे आवश्यक घटक हैं क्योंकि इन्वर्टर सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न डीसी पावर को एसी पावर में परिवर्तित करके कार्य करते हैं जो उपकरणों को चलाने के लिए उपयुक्त है।

5. तारों

सोलर पैनल, मेन इलेक्ट्रिक पैनल और नेट मीटर से कनेक्शन के लिए उचित वायरिंग की आवश्यकता होती है। तार की लंबाई, चौड़ाई और गुणवत्ता उस उद्देश्य के लिए इष्टतम होनी चाहिए जिसके लिए उनका उपयोग किया जाता है। इसके बाद, आइए देखें कि ग्रिड टाई इन्वर्टर को मेन से कैसे जोड़ा जाता है।

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ग्रिड टाई इन्वर्टर को मेन्स से कैसे कनेक्ट करें?

ग्रिड टाई इन्वर्टर को मुख्य लाइन से जोड़ने से पहले कुछ बातें समझना आवश्यक है।

1। आवृत्ति

मेन्स की सटीक आवृत्ति 50 हर्ट्ज पर रखी जाती है, और इसमें थोड़ा परिवर्तन होता रहता है, लेकिन अधिकतर यह 49.9 और 50.1 हर्ट्ज के बीच होती है।

2. मूल माध्य वर्ग

यह 50 हर्ट्ज़ सिग्नल के वोल्टेज का RMS मान है , जबकि वास्तविक सिग्नल 325V तक जाता है। यह जानना आवश्यक है क्योंकि इन्वर्टर को कनेक्ट करते समय प्लग में करंट प्रवाहित करने के लिए इतना उच्च तापमान उत्पन्न होता है। ग्रिड टाई इन्वर्टर के कार्य सिद्धांत को समझना ही महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि इसे मुख्य विद्युत आपूर्ति से कनेक्ट करने के लिए इन कारकों की गहन जानकारी आवश्यक है।

3. वोल्टेज में गिरावट

घर के प्लगों में वोल्टेज में उतार-चढ़ाव होता रहता है। ऐसा कनेक्टर्स, फ्यूज, ट्रांसफॉर्मर और तारों के प्रतिरोध के कारण होता है, साथ ही सर्किट के अन्य घटकों में भी। जब आप आस-पास के बड़े उपकरणों को चालू या बंद करते हैं, तो आपको अचानक उतार-चढ़ाव और परिवर्तन दिखाई देंगे। मुख्य बिजली आपूर्ति में वोल्टेज कहीं अधिक परिवर्तनशील होता है; उदाहरण के लिए, कुछ स्थानों पर यह +10%/-6% की सहनशीलता के साथ 230V होना चाहिए।

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4. साइनसॉइडल

आपूर्ति किया जाने वाला सिग्नल स्पष्ट और सुव्यवस्थित साइन वेव होना चाहिए , लेकिन साइन वेव चक्र के कुछ बिंदुओं पर, कुछ नॉन-लीनियर उपकरण कुछ बिंदुओं से अपनी शक्ति अवशोषित करते हैं। इससे विकृति उत्पन्न होती है, जिसके कारण सिग्नल एक पूर्ण साइन वेव नहीं होता है। कंप्यूटर, फ्लोरोसेंट लाइट, वैक्यूम क्लीनर और अन्य उपकरण नॉन-लीनियर लोड की श्रेणी में आते हैं। इनवर्टर को मेन सप्लाई से जोड़ने के लिए साइन वेव को बनाए रखना आवश्यक है।

ग्रिड टाई इन्वर्टर को मेन सप्लाई से जोड़ने का तरीका यह है कि आपको पावर सोर्स या इन्वर्टर की फ्रीक्वेंसी, एम्प्लीट्यूड और फेज सिंक्रोनाइज़्ड होनी चाहिए। साथ ही, लोड को साइनसोइडल करंट सप्लाई करना चाहिए। अन्यथा, इन्वर्टर आउटपुट के हाई या लो होने का पता नहीं लगा पाएगा और यह समस्या पैदा कर सकता है। सिस्टम और ग्रिड के बीच एक और कपलिंग इंडक्टर (एल-ग्रिड) होना चाहिए ताकि अतिरिक्त प्रत्यावर्ती धारा वोल्टेज को अवशोषित किया जा सके। इन्वर्टर और ऊपर-नीचे-किनारे की दीवार के बीच और दो इन्वर्टर के बीच लगभग 500 मिलीमीटर की दूरी बनाए रखनी चाहिए ।

यहां मैंने कनेक्शन के चरण बताए हैं। इन चरणों के लिए जिस ग्रिड टाई इन्वर्टर का जिक्र किया गया है वह ल्यूमिनस ग्रिड टाई इन्वर्टर है , लेकिन अधिकांश इन्वर्टर में समान चरण होते हैं।

चरण 1: सबसे पहले मुख्य बिजली आपूर्ति बंद करें। एसी वितरण बॉक्स में लगे प्रत्यावर्ती धारा एमसीबी (लघु सर्किट ब्रेकर) को बंद करें।

चरण 2 : फिर इन्वर्टर से ग्रिड आउटपुट तार को एसी वितरण बॉक्स से कनेक्ट करें। कनेक्शन करते समय ग्रिड टाई इन्वर्टर के कार्य सिद्धांत को ध्यान में रखें।

चरण 3 : एसी वितरण बॉक्स से निकलने वाले आउटपुट तार को एसी एमसीबी बॉक्स से कनेक्ट करें।

चरण 4 : अब एसी एमसीबी बॉक्स और नेट मीटर के साथ-साथ घर के विभिन्न उपकरणों के बीच कनेक्शन स्वतः स्थापित हो जाएगा।

नोट: ऐसे काम के लिए तकनीशियन और इलेक्ट्रीशियन को किराए पर लेना उचित रहेगा।

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ग्रिड टाई इन्वर्टर की कीमत क्या है?

ग्रिड टाई इन्वर्टर की कीमत इसकी वाट क्षमता और चरणों पर निर्भर करती है, साथ ही आपके द्वारा चुने गए ग्रिड टाई इन्वर्टर के प्रकार पर भी। आम तौर पर, आपको लगभग 911 डॉलर या उससे अधिक खर्च करें ग्रिड टाई इन्वर्टर के लिए। लेकिन ज़्यादातर इन्वर्टर सौर ऊर्जा प्रणालियों के एक भाग के रूप में प्रदान किए जाते हैं और पूरे सिस्टम की लागत का लगभग 20% हिस्सा हो सकते हैं। ग्रिड टाई इन्वर्टर के काम करने के सिद्धांत को सीखने के बाद कीमत के बारे में जानकारी उपयोगी है।

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ग्रिड बंधे इन्वर्टर के प्रकार क्या हैं?

ग्रिड टाई इन्वर्टर को समझने के बाद, चुनने के लिए इसके प्रकारों पर एक नजर डालें।

1. सेंट्रल इन्वर्टर: कार्यप्रणाली में स्ट्रिंग इन्वर्टर के समान, लेकिन उच्च क्षमता वाली रेंज के साथ। यह पर्यावरणीय क्षति के प्रति प्रतिरोधी है और बड़े सौर फार्मों के लिए उपयुक्त है।

2. माइक्रोमीटर : ये अत्याधुनिक तकनीक से लैस उपकरण हैं जो सोलर पैनल के पीछे से सीधे डीसी को एसी में परिवर्तित करके काम करते हैं। इनमें कोई तार नहीं जुड़ा होता, इसलिए पैनल पर छाया नहीं पड़ती। माइक्रोमीटर व्यक्तिगत निगरानी प्रणाली प्रदान करते हैं और आवश्यकतानुसार इन्हें बढ़ाया जा सकता है। ये सीमित स्थान वाले स्थानों के लिए सबसे उपयुक्त हैं, लेकिन महंगे होते हैं।

3. पावर ऑप्टिमाइज़र : ये भी सोलर पैनल के पीछे लगाए जाते हैं और माइक्रोमीटर की तरह काम करते हैं। ये सिस्टम-स्तर के प्रदर्शन के साथ-साथ प्रत्येक पैनल की निगरानी भी करते हैं। पावर ऑप्टिमाइज़र माइक्रोमीटर से सस्ते होते हैं।

4. स्ट्रिंग इन्वर्टर : ये ग्रिड-टाइड इन्वर्टर के सबसे सामान्य प्रकार हैं। स्ट्रिंग इन्वर्टर को श्रृंखला में जोड़ा जाता है और प्रत्येक स्ट्रिंग का कार्य डायरेक्ट करंट (DC) को अल्टरनेटिंग करंट (AC) में परिवर्तित करना होता है। ये इन्वर्टर विश्वसनीय और किफायती होते हैं, और मुख्य रूप से वाणिज्यिक और छोटे घरों के लिए उपयुक्त होते हैं।

तो, आज आपने ग्रिड टाई इन्वर्टर के काम करने के सिद्धांत के बारे में सीखा, जो मुझे लगता है कि काफी दिलचस्प था। ग्रिड-टाईड इन्वर्टर के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले घटकों को ध्यान में रखते हुए, उनकी कीमत निर्धारित की जा सकती है, लेकिन यह जगह, निर्माता और ब्रांड के साथ-साथ अन्य कारकों पर भी निर्भर करती है। ग्रिड टाई इन्वर्टर को मेन से कैसे कनेक्ट करें? इसका उत्तर सरल है, बस ऊपर बताए गए चरणों का पालन करें लेकिन फिर भी, हम स्वयं-स्थापना की अनुशंसा नहीं करते हैं।

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