इन्वर्टर का मूल सिद्धांत और प्रकार क्या हैं
मूल नियम और इनवर्टर के प्रकार
इनवर्टर एक पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरण है जो सीधा धारा (DC) को विकल्पी धारा (AC) में परिवर्तित करता है। यह अनुवादी ऊर्जा प्रणालियों, बिना बिजली की आपूर्ति (UPS), इलेक्ट्रिक वाहनों और अन्य अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विशिष्ट अनुप्रयोग और तकनीकी आवश्यकताओं पर निर्भर करते हुए, इनवर्टर विभिन्न सिद्धांतों और प्रकारों पर काम कर सकते हैं। नीचे कुछ सामान्य प्रकार के इनवर्टर और उनके कार्य सिद्धांत दिए गए हैं:
1. एक-पास इनवर्टर
सिद्धांत: एक-पास इनवर्टर DC शक्ति को एक-पास AC शक्ति में बदलता है। इसका उपयोग आमतौर पर घरेलू बिजली या छोटे उपकरणों के लिए किया जाता है। एक-पास इनवर्टर का आउटपुट तरंग वर्ग तरंग, संशोधित साइन तरंग, या शुद्ध साइन तरंग हो सकता है।
वर्ग तरंग इनवर्टर: आउटपुट तरंग एक सरल वर्ग तरंग होती है, जो मूलभूत लोड के लिए उपयुक्त है लेकिन महत्वपूर्ण हार्मोनिक हस्तक्षेप उत्पन्न करती है, जिससे इसे संवेदनशील उपकरणों के लिए उपयुक्त नहीं बनाता है।
संशोधित साइन तरंग इनवर्टर: आउटपुट तरंग वर्ग तरंग और साइन तरंग के बीच होती है, जिसमें कम हार्मोनिक सामग्री होती है, जो अधिकांश घरेलू उपकरणों के लिए उपयुक्त है।
शुद्ध साइन तरंग इनवर्टर: आउटपुट तरंग आदर्श साइन तरंग के निकट होती है, जिसमें न्यूनतम हार्मोनिक सामग्री होती है, जो उच्च गुणवत्ता की शक्ति की आवश्यकता वाले उपकरणों जैसे कंप्यूटर और चिकित्सा उपकरणों के लिए उपयुक्त है।
अनुप्रयोग: घरेलू सौर प्रणालियाँ, छोटे UPS यूनिट, पोर्टेबल पावर सोर्स, आदि।
2. तीन-पास इनवर्टर
सिद्धांत: तीन-पास इनवर्टर DC शक्ति को तीन-पास AC शक्ति में बदलता है। इसका उपयोग औद्योगिक मोटर ड्राइव, बड़े प्रकाश-विद्युत (PV) प्रणालियों, और पवन ऊर्जा उत्पादन में आमतौर पर किया जाता है। तीन-पास इनवर्टर का आउटपुट तरंग भी एक साइन तरंग होती है, जो उच्च शक्ति वाले उपकरणों के लिए अधिक स्थिर शक्ति प्रदान करती है।
अनुप्रयोग: औद्योगिक मोटर ड्राइव, बड़े PV पावर संयंत्र, पवन ऊर्जा उत्पादन, इलेक्ट्रिक वाहन ड्राइव सिस्टम, आदि।
3. वोल्टेज सोर्स इनवर्टर (VSI)
सिद्धांत: वोल्टेज सोर्स इनवर्टर (VSI) अपने इनपुट पर एक निश्चित DC वोल्टेज सोर्स (जैसे बैटरी या रेक्टिफायर) से जुड़ा होता है और आउटपुट AC वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए स्विचिंग उपकरण (जैसे IGBTs या MOSFETs) का उपयोग करता है। VSI स्विचिंग आवृत्ति और ड्यूटी साइकिल को समायोजित करके आउटपुट वोल्टेज एम्प्लीट्यूड और आवृत्ति को नियंत्रित करता है।
विशेषताएँ: स्थिर आउटपुट वोल्टेज प्रदान करता है, उच्च वोल्टेज गुणवत्ता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। आउटपुट धारा लोड विशेषताओं पर निर्भर करती है और महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव दिखा सकती है।
अनुप्रयोग: घरेलू इनवर्टर, UPS सिस्टम, इलेक्ट्रिक वाहन, आदि।
4. करंट सोर्स इनवर्टर (CSI)
सिद्धांत: करंट सोर्स इनवर्टर (CSI) अपने इनपुट पर एक निश्चित DC करंट सोर्स से जुड़ा होता है और स्विचिंग उपकरण का उपयोग करके आउटपुट AC करंट को नियंत्रित करता है। CSI स्विचिंग आवृत्ति और ड्यूटी साइकिल को समायोजित करके आउटपुट करंट एम्प्लीट्यूड और आवृत्ति को नियंत्रित करता है।
विशेषताएँ: स्थिर आउटपुट करंट प्रदान करता है, सटीक करंट नियंत्रण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। आउटपुट वोल्टेज लोड विशेषताओं पर निर्भर करता है और महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव दिखा सकता है।
अनुप्रयोग: औद्योगिक मोटर ड्राइव, उत्तेजन उष्मा, आदि।
5. पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन इनवर्टर (PWM इनवर्टर)
सिद्धांत: PWM इनवर्टर स्विचिंग उपकरणों के चालन समय (यानी पल्स चौड़ाई) को समायोजित करके आउटपुट वोल्टेज एम्प्लीट्यूड और आवृत्ति को नियंत्रित करता है। PWM प्रौद्योगिकी एक आउटपुट तरंग उत्पन्न कर सकती है जो एक साइन तरंग के निकट होती है, हार्मोनिक विकृति को कम करती है और शक्ति गुणवत्ता को बढ़ाती है।
विशेषताएँ: उच्च गुणवत्ता की आउटपुट तरंग, उच्च दक्षता, उच्च शक्ति गुणवत्ता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। PWM इनवर्टर स्विचिंग आवृत्ति को बदलकर विभिन्न AC आवृत्तियों को प्राप्त कर सकते हैं।
अनुप्रयोग: घरेलू इनवर्टर, औद्योगिक मोटर ड्राइव, UPS सिस्टम, PV इनवर्टर, आदि।
6. मल्टीलेवल इनवर्टर
सिद्धांत: मल्टीलेवल इनवर्टर एक बहु-स्तरीय आउटपुट वोल्टेज तरंग उत्पन्न करता है जो एक से अधिक DC सोर्स या स्विचिंग उपकरणों को जोड़कर बनाई जाती है। पारंपरिक दो-स्तरीय इनवर्टरों की तुलना में, मल्टीलेवल इनवर्टर एक तरंग उत्पन्न करता है जो एक साइन तरंग के निकट होती है, जिसमें कम हार्मोनिक सामग्री और कम स्विचिंग नुकसान होता है।
विशेषताएँ: अत्यंत उच्च गुणवत्ता की आउटपुट तरंग, उच्च शक्ति, उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। मल्टीलेवल इनवर्टर फिल्टरों की आवश्यकता को कम कर सकता है, सिस्टम की जटिलता और लागत को कम करता है।
अनुप्रयोग: उच्च वोल्टेज निरंतर धारा (HVDC) प्रसार, बड़े औद्योगिक मोटर ड्राइव, पवन ऊर्जा उत्पादन, आदि।
7. आइसोलेटेड इनवर्टर
सिद्धांत: एक आइसोलेटेड इनवर्टर DC और AC पक्ष के बीच एक ट्रांसफॉर्मर शामिल करता है, जो विद्युतीय आइसोलेशन प्रदान करता है। यह डिज़ाइन DC पक्ष पर दोषों से AC पक्ष को सुरक्षित रखता है और सिस्टम की सुरक्षा को बढ़ाता है।
विशेषताएँ: उत्कृष्ट विद्युतीय आइसोलेशन, सुरक्षित आइसोलेशन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। आइसोलेटेड इनवर्टर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके वोल्टेज को बढ़ाने या घटाने का भी उपयोग कर सकता है, विभिन्न लोड आवश्यकताओं को समायोजित करता है।
अनुप्रयोग: चिकित्सा उपकरण, औद्योगिक नियंत्रण सिस्टम, वितरित उत्पादन सिस्टम, आदि।
8. नॉन-आइसोलेटेड इनवर्टर
सिद्धांत: एक नॉन-आइसोलेटेड इनवर्टर में एक बिल्ट-इन ट्रांसफॉर्मर नहीं होता है, और DC पक्ष सीधे AC पक्ष से जुड़ा होता है। यह डिज़ाइन सर्किट संरचना को सरल बनाता है, लागत और आकार को कम करता है, लेकिन विद्युतीय आइसोलेशन की कमी होती है, जो सिस्टम की सुरक्षा पर प्रभाव डाल सकती है।
विशेषताएँ: सरल संरचना, कम लागत, उच्च दक्षता, विद्युतीय आइसोलेशन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त।
अनुप्रयोग: घरेलू सौर प्रणालियाँ, छोटे UPS यूनिट, आदि।
9. द्विदिशात्मक इनवर्टर
सिद्धांत: एक द्विदिशात्मक इनवर्टर DC को AC में और AC को वापस DC में बदल सकता है। यह द्विदिशात्मक ऊर्जा प्रवाह की अनुमति देता है, जिससे इनवर्टर एक संग्रहण प्रणाली (जैसे बैटरी) से ऊर्जा निकाल सकता है और अतिरिक्त ऊर्जा को ग्रिड में वापस भेज सकता है या संग्रहण प्रणाली को चार्ज कर सकता है।
विशेषताएँ: द्विदिशात्मक ऊर्जा प्रवाह का समर्थन करता है, ऊर्जा संग्रहण प्रणालियों, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशन, आदि के लिए उपयुक्त है।
अनुप्रयोग: ऊर्जा संग्रहण प्रणालियाँ, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग, माइक्रोग्रिड, आदि।
10. ग्रिड-टाइड इनवर्टर
सिद्धांत: एक ग्रिड-टाइड इनवर्टर DC शक्ति (जैसे सौर पैनल से) को AC शक्ति में बदलता है जो ग्रिड के साथ संकल्पबद्ध होती है और ग्रिड में भेजता है। ग्रिड-टाइड इनवर्टरों को ग्रिड के वोल्टेज, आवृत्ति, और चरण के साथ आउटपुट AC को मेलाने की क्षमता होनी चाहिए।
विशेषताएँ: अतिरिक्त ऊर्जा को ग्रिड में बेच सकता है, ऊर्जा का दक्ष उपयोग सुनिश्चित करता है। ग्रिड-टाइड इनवर्टर आमतौर पर ग्रिड दोषों के दौरान संचालन को रोकने के लिए एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा शामिल करते हैं।
अनुप्रयोग: ग्रिड-संलग्न PV प्रणालियाँ, पवन ऊर्जा उत्पादन, आदि।
11. ऑफ-ग्रिड इनवर्टर
सिद्धांत: एक ऑफ-ग्रिड इनवर्टर ग्रिड से स्वतंत्र रूप से काम करता है और आमतौर पर एक संग्रहण प्रणाली (जैसे बैटरी) के साथ उपयोग किया जाता है। यह DC शक्ति को घरेलू लोडों के लिए AC शक्ति में बदलता है। ऑफ-ग्रिड इनवर्टर ग्रिड के साथ संकल्पबद्ध नहीं होने की आवश्यकता होती है लेकिन उच्च गुणवत्ता की AC आउटपुट के लिए स्थिर वोल्टेज और आवृत्ति प्रदान करना चाहिए।
विशेषताएँ: स्वतंत्र संचालन, दूरस्थ क्षेत्रों या ग्रिड उपलब्ध नहीं होने वाले स्थानों के लिए उपयुक्त है। ऑफ-ग्रिड इनवर्टर आमतौर पर बैटरी प्रबंधन प्रणाली शामिल करते हैं ताकि संग्रहण प्रणाली का ठीक से संचालन हो सके।
