एक इनवर्टर कैसे वोल्टेज की उतार-चढाव को स्थिर करता है

इनवर्टर विद्युत संचालित उपकरण हैं जो निरंतर धारा (DC) को प्रत्यावर्ती धारा (AC) में परिवर्तित करते हैं। कुछ अनुप्रयोगों में, वे विद्युत ग्रिड में वोल्टेज की उतार-चढ़ाव को स्थिर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। निम्नलिखित अनुच्छेद में इनवर्टरों का वोल्टेज स्थिरता में योगदान किस प्रकार होता है, उसका विस्तार से वर्णन किया गया है:

1. वोल्टेज नियंत्रण

इनवर्टर आंतरिक नियंत्रण एल्गोरिदम और शक्ति नियंत्रण तंत्र के माध्यम से स्थिर आउटपुट वोल्टेज बनाए रख सकते हैं। विशेष रूप से:

• स्थिर वोल्टेज आउटपुट: इनवर्टर लोड परिवर्तनों के आधार पर अपने आउटपुट वोल्टेज को स्वचालित रूप से समायोजित करते हैं, जिससे एक संगत वोल्टेज स्तर बना रहता है। भले ही इनपुट वोल्टेज या लोड में परिवर्तन हो, इनवर्टर की प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली आउटपुट वोल्टेज को स्थिर रखती है।

• विस्तृत इनपुट वोल्टेज श्रेणी: कई इनवर्टर एक विस्तृत श्रेणी में इनपुट वोल्टेज को स्वीकार करने के लिए डिजाइन किए गए हैं और फिर भी स्थिर AC आउटपुट प्रदान करते हैं। यह विशेष रूप से ग्रिड वोल्टेज की उतार-चढ़ाव, जैसे कम वोल्टेज, उच्च वोल्टेज या अस्थायी वोल्टेज परिवर्तनों के प्रबंधन में उपयोगी है।

2. अभिक्रियात्मक शक्ति संशोधन

सक्रिय शक्ति (वास्तविक उपभोग की गई ऊर्जा) प्रदान के अलावा, इनवर्टर अभिक्रियात्मक शक्ति (Reactive Power) भी प्रदान कर सकते हैं। अभिक्रियात्मक शक्ति ग्रिड वोल्टेज स्तरों को बनाए रखने में आवश्यक है, विशेष रूप से लंबी दूरी के प्रसारण या उच्च क्षमता लोड परिदृश्यों में।

• गतिशील अभिक्रियात्मक समर्थन: जब ग्रिड वोल्टेज उतार-चढ़ाव होता है, तो इनवर्टर अभिक्रियात्मक शक्ति को जोड़कर या अवशोषित करके वोल्टेज को स्थिर करने के लिए तेजी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, वोल्टेज गिरावट के दौरान, इनवर्टर अतिरिक्त अभिक्रियात्मक शक्ति प्रदान कर सकता है ताकि वोल्टेज में वृद्धि हो; वोल्टेज चढ़ाव के दौरान, यह अतिरिक्त अभिक्रियात्मक शक्ति अवशोषित कर सकता है ताकि ओवरवोल्टेज से बचा जा सके।

• शक्ति गुणांक संशोधन: इनवर्टर अभिक्रियात्मक शक्ति को समायोजित करके प्रणाली के शक्ति गुणांक को भी सुधार सकते हैं, जिससे वोल्टेज गिरावट और लाइन नुकसान कम होते हैं, और विद्युत प्रणाली की कुल दक्षता और स्थिरता में सुधार होता है।

3. आवृत्ति और दशा संकल्पना

ग्रिड-टाइड मोड में, इनवर्टर अपने आउटपुट आवृत्ति और दशा को ग्रिड के साथ संकल्पित करते हैं। यह इनवर्टर की शक्ति को ग्रिड के साथ सुचारु रूप से एकीकृत करने की गारंटी देता है, जिससे आवृत्ति या दशा के असंगतियों से वोल्टेज उतार-चढ़ाव से बचा जा सकता है।

• फेज-लॉक्ड लूप (PLL) तकनीक: इनवर्टर आमतौर पर फेज-लॉक्ड लूप (PLL) तकनीक का उपयोग ग्रिड की आवृत्ति और दशा का ट्रैक करने के लिए करते हैं। जब ग्रिड की आवृत्ति या दशा बदलती है, तो इनवर्टर अपने आउटपुट को तेजी से समायोजित कर सकता है ताकि संकल्पना और वोल्टेज स्थिरता बनाए रखी जा सके।

• आवृत्ति नियंत्रण: कुछ मामलों में, इनवर्टर आवृत्ति नियंत्रण में भाग ले सकते हैं, जो ग्रिड आवृत्ति स्थिरता को बनाए रखने में मदद करता है, जो अप्रत्यक्ष रूप से वोल्टेज स्थिरता पर प्रभाव डालता है।

4. ऊर्जा संचय और समायोजन

ऊर्जा संचय प्रणालियों (जैसे बैटरी या सुपरकैपेसिटर) के साथ जोड़े जाने पर, इनवर्टर वोल्टेज उतार-चढ़ाव के दौरान ऊर्जा प्रदान या अवशोषित करके वोल्टेज स्थिरता को और बढ़ावा दे सकते हैं।

• पीक शेविंग और वैली फिलिंग: ऊर्जा संचय प्रणालियाँ जब ग्रिड वोल्टेज उच्च होता है, तो अतिरिक्त ऊर्जा को अवशोषित कर सकती हैं और जब वोल्टेज कम होता है, तो ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं, जिससे वोल्टेज विचरण समायोजित होते हैं।

• क्षणिक आपातकालीन शक्ति: ग्रिड विघटन या वोल्टेज गिरावट के दौरान, इनवर्टर संचय प्रणाली से ऊर्जा ले सकते हैं ताकि महत्वपूर्ण लोड को आपूर्ति जारी रख सकें, जिससे वोल्टेज गिरावट से उपकरणों पर प्रभाव न पड़े।

5. द्वीपीय मोड कार्य

ग्रिड दोष या गंभीर वोल्टेज उतार-चढ़ाव की घटना में, इनवर्टर द्वीपीय मोड (Islanding Mode) में स्विच कर सकते हैं, जहाँ वे ग्रिड से स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं जबकि स्थानीय लोड के लिए स्थिर वोल्टेज और आवृत्ति बनाए रखते हैं।

• स्थानीय वोल्टेज नियंत्रण: द्वीपीय मोड में, इनवर्टर स्थानीय लोड आवश्यकताओं के आधार पर वोल्टेज को समायोजित करता है, जिससे लोड अंत में स्थिर वोल्टेज सुनिश्चित होता है।

• सुरक्षा विशेषताएँ: इनवर्टर ग्रिड दोष या असामान्य स्थितियों को पहचान सकते हैं और उपकरणों और कर्मियों की सुरक्षा के लिए द्वीपीय मोड में स्वतः स्विच कर सकते हैं।

6. बुद्धिमत्ता नियंत्रण और अनुकूलन

आधुनिक इनवर्टर आमतौर पर बुद्धिमत्ता नियंत्रण प्रणालियों से लैस होते हैं जो वास्तविक समय में ग्रिड की स्थितियों की निगरानी करते हैं और जैसे-जैसे आवश्यक होता है अनुकूलन करते हैं। इन स्मार्ट विशेषताओं में शामिल हैं:

• पूर्वानुमान नियंत्रण: इनवर्टर ऐतिहासिक डेटा और वास्तविक समय निगरानी के आधार पर भविष्य के वोल्टेज उतार-चढ़ाव का अनुमान लगा सकते हैं, जिससे उन्हें उनके लिए पूर्वानुमानित उपाय लेने की संभावना होती है।

• मल्टी-इनवर्टर समन्वित नियंत्रण: वितरित उत्पादन प्रणालियों में, एक से अधिक इनवर्टर ग्रिड वोल्टेज और आवृत्ति स्थिरता को बनाए रखने के लिए एक साथ काम कर सकते हैं।

• दूर से निगरानी और प्रबंधन: इंटरनेट या संचार नेटवर्क के माध्यम से, इनवर्टर दूर से निगरानी और प्रबंधित किए जा सकते हैं, जिससे वोल्टेज उतार-चढ़ाव समस्याओं की समय पर पहचान और समाधान की गारंटी होती है।

अनुप्रयोग परिदृश्य

निम्नलिखित अनुप्रयोगों में इनवर्टर वोल्टेज उतार-चढ़ाव को स्थिर करने में विशेष रूप से प्रभावी होते हैं:

• प्रकाश सौर प्रणालियाँ: सौर प्रकाश सौर (PV) प्रणालियों में, इनवर्टर सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न DC को AC में परिवर्तित करते हैं और अभिक्रियात्मक शक्ति संशोधन और वोल्टेज नियंत्रण प्रदान करते हैं ताकि स्थिर ग्रिड कनेक्शन सुनिश्चित हो।

• वायु शक्ति उत्पादन: वायु टर्बाइनों में विचरण शक्ति उत्पादन होता है, और इनवर्टर इस उत्पादन को नरम करते हैं, ग्रिड वोल्टेज स्थिरता बनाए रखते हैं।

• माइक्रोग्रिड: माइक्रोग्रिड प्रणालियों में, इनवर्टर एक से अधिक वितरित ऊर्जा स्रोतों (जैसे सौर, वायु, और संचय) को समन्वित करते हैं ताकि स्थिर वोल्टेज और आवृत्ति सुनिश्चित हो।

• औद्योगिक और व्यावसायिक सुविधाएँ: वोल्टेज गुणवत्ता महत्वपूर्ण होने वाले परिदृश्यों में, जैसे औद्योगिक और व्यावसायिक सेटिंग्स, इनवर्टर स्थिर शक्ति प्रदान करते हैं, जिससे वोल्टेज उतार-चढ़ाव से संवेदनशील उपकरणों की सुरक्षा होती है।

• घरेलू उपयोग: घरेलू इनवर्टर, जैसे अविच्छिन्न शक्ति आपूर्ति (UPS) में, ग्रिड वोल्टेज उतार-चढ़ाव या विघटन के दौरान स्थिर बैकअप शक्ति प्रदान करते हैं, जिससे घरेलू उपकरणों की सुरक्षा होती है।

सारांश

वोल्टेज नियंत्रण, अभिक्रियात्मक शक्ति संशोधन, आवृत्ति और दशा संकल्पना, ऊर्जा संचय और समायोजन, द्वीपीय मोड कार्य, और बुद्धिमत्ता नियंत्रण जैसी तकनीकों के माध्यम से, इनवर्टर वोल्टेज उतार-चढ़ाव को स्थिर करने में प्रभावी रूप से मदद करते हैं। छोटे-मोटे ट्रांसिएंट्स से लेकर लंबे समय की वोल्टेज अस्थिरता तक, इनवर्टर विद्युत प्रणालियों की विश्वसनीयता और स्थिरता को सुनिश्चित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।