اینورتر فتوولتائیک یک تجهیز مهم در سیستم فتوولتائیک است که نقش اصلی آن تبدیل جریان مستقیم خروجی از ماژول فتوولتائیک به جریان متناوب است. علاوه بر این، اینورتر مسئولیت تشخیص اجزا، شبکه برق، وضعیت سیم‌کشی، و ارتباطات خارجی و سایر توابع مهم را نیز به عهده دارد.
IGBT (ترانزیستور دو قطبی با گیت عایق)، به عنوان یک قطعه قدرت، نقش تبدیل توان و انتقال انرژی در اینورتر را ایفا می‌کند و قلب اینورتر محسوب می‌شود. در عین حال، IGBT یکی از غیرقابل اطمینان‌ترین اجزای اینورتر است و نسبت به دما و جریان دستگاه بسیار حساس است.مبدل برق.
مهم‌ترین کاربرد فناوری محافظت IGBT در اینورتر فتوولتائیک در چهار جنبه مختلف خلاصه می‌شود.
- حفاظت رانندگیIGBT یک سوئیچ جریان است، مدت زمان روشن و خاموش بودن این سوئیچ توسط پردازنده‌ی کنترلر (CPU) اینورتر تعیین می‌شود. اما خروجی DSP یک سیگنال PWM است که سرعت بالایی دارد اما قدرت آن کافی نیست. نقش اصلی درایور، تقویت این سیگنال PWM است. IGBT جریان بالایی را کنترل می‌کند و در نتیجه امواج تداخل الکترومغناطیسی تولید می‌کند. از آنجایی که درایور و IGBT به هم نزدیک هستند، مدار درایور باید قابلیت ایزوله سازی داشته باشد. در حال حاضر، چندین روش برای ایزوله سازی درایور وجود دارد از جمله اتصال نوری، فیبر نوری، ترانسفورماتور پالسی و اتصال مغناطیسی.
- حفاظت در برابر اضافه جریان / اتصال کوتاه در طراحی IGBT، به طور معمول حاشیه‌ای بیش از ۱۰٪ برای جریان در نظر گرفته می‌شود، اما هنگامی که مبدل موج سینوسی خالص به دلیل وجود این قطعه، اتصال کوتاه بار باعث اضافه جریان می‌شود. سمت بار دارای بار القایی بسیار بزرگ است، در زمان شروع و توقف جریان هارمونیک زیادی وجود دارد، در این زمان جریان خروجی اینورتر به شدت افزایش می‌یابد، که منجر به افزایش ناگهانی جریان کاری IGBT می‌شود.
- محافظت از دمای بیش از حد اگر دمای محیط اینورتر خیلی بالا باشد و دفع حرارت مبدل موج سینوسی گرمای بیش از حد مداوم منجر به آسیب به IGBT می‌شود. اگر دستگاه به طور مداوم اتصال کوتاه داشته باشد، اتلاف توان ناشی از جریان زیاد باعث افزایش دما می‌شود. اگر دمای تراشه از دمای سیلیکون (حدود 250 درجه سانتیگراد) بیشتر شود، دستگاه توانایی مسدود کردن خود را از دست می‌دهد و کنترل گیت محافظت نمی‌شود و در نتیجه منجر به خرابی IGBT می‌شود. بنابراین در طراحی، عمدتاً باید دو جنبه را در نظر گرفت. اول، تقویت و بهبود شرایط دفع گرمای لوله IGBT، از جمله طراحی کانال هوا، طراحی رادیاتور و تولید. دوم، طراحی مدار تشخیص گرمای بیش از حد، با ترمیستور داخلی در ماژول IGBT برای اندازه‌گیری دمای دفع گرمای IGBT، که بسیار دقیق است. وقتی دما از مقدار تنظیم شده بیشتر شود، IGBT خاموش می‌شود تا کارش متوقف شود.
- حفاظت در برابر خطاهای مکانیکی برای تسهیل دفع حرارت، IGBT با پیچ به رادیاتور متصل می‌شود. قدرت اتصال پیچ‌ها باید متناسب باشد، نه خیلی محکم و نه خیلی شل. اگر نیرو بیش از حد باشد، IGBT آسیب می‌بیند. اگر نیرو کم باشد، در حین جابه‌جایی و نصب، به دلیل لرزش، تماس ضعیف شده و مقاومت حرارتی افزایش می‌یابد که منجر به آسیب دستگاه به دلیل گرمای بیش از حد می‌شود. بنابراین، هنگام نصب IGBT، از پیچ‌گوشتی مخصوص استفاده می‌شود. با توجه به مدل IGBT، گشتاور مربوطه برای اطمینان از محکم و بدون آسیب بودن اتصال استفاده می‌شود. IGBT حساس‌ترین قسمت اینورتر و در عین حال گران‌ترین و مهم‌ترین قسمت آن است. بنابراین، برای حفاظت بهتر از IGBT، اینورتر باید اقدامات محافظتی متناسبی را به کار گیرد.
