فوٹو وولٹک گرڈ میں توانائی ذخیرہ کرنے والی بیٹری کا سامان شامل کرتے وقت ڈیزائن کے چار تحفظات

جبکہ فوٹو وولٹک (PV) سہولیات کی تعداد میں مسلسل اضافہ ہو رہا ہے، شمسی گرڈ کی طلب اور رسد کے درمیان عدم توازن ایک بڑی رکاوٹ بن گیا ہے۔ دن کے وقت شمسی توانائی کی کافی مقدار دستیاب ہے، لیکن اس کی طلب بہت زیادہ نہیں ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ صارفین صبح اور شام کو زیادہ استعمال کے اوقات میں فی واٹ زیادہ قیمت ادا کریں گے۔

رہائشی، تجارتی اور عوامی سہولیات میں شمسی آلات کے لیے توانائی ذخیرہ کرنے کے نظام (ESS) دن کے وقت بجلی یا گرڈ کو ذخیرہ کرنے کے لیے انورٹرز کا استعمال کرتے ہیں جب طلب سب سے کم ہوتی ہے اور جب طلب زیادہ ہوتی ہے تو ذخیرہ کرنے کے لیے، پیدا کی گئی توانائی کو جاری کرتے ہیں۔ ESS کو گرڈ سے منسلک شمسی نظام میں شامل کرنے سے صارفین کو "پیک شیونگ" نامی ٹیکنالوجی کے استعمال پر پیسے بچانے کی اجازت ملتی ہے۔

  دو طرفہ طاقت کی تبدیلی

روایتی PV آلات یک طرفہ DC/AC اور DC/DC پاور مراحل پر مشتمل ہوتے ہیں، لیکن یک طرفہ تبدیلی کا طریقہ ESSs کو شامل کرنے میں ایک بڑی رکاوٹ ہے۔ مزید اجزاء، ماڈیولز اور سب سسٹمز کی ضرورت ہے، یہ سبھی موجودہ شمسی تنصیب میں ESS کو شامل کرنے کی لاگت میں نمایاں اضافہ کرتے ہیں۔

موجودہ PV ڈیوائس میں بیٹری شامل کرنے کے لیے، بیٹری چارجنگ اور ڈسچارجنگ کے دو راستوں کو ایک واحد راستے میں جوڑنا چاہیے جس میں پاور فیکٹر کریکشن (PFC) اور انورٹر پاور لیولز شامل ہوں۔ . لیکن آپ دو یک طرفہ پاور کنورٹرز کی بجائے دو طرفہ پاور کنورٹر کیسے بناتے ہیں؟

 ہائبرڈ انورٹرز تبادلوں کے مرحلے کی کارکردگی کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتے ہیں، لیکن یہ کارکردگی میں بہتری ESS سے لیس مائکرو گرڈز کے لیے زیادہ اہم ہے جو متعدد پاور کنورژن انجام دیتے ہیں۔ پاور کنورٹر سسٹم بیٹری کو چارج اور ڈسچارج کرنے کے لیے DC/DC کی تبدیلی کا انتظام کرتا ہے۔ یہ DC/AC اور AC/DC تبادلوں کا بھی انتظام کرتا ہے، جو بیٹریوں میں ذخیرہ شدہ براہ راست کرنٹ کو گرڈ سے آمد اور اخراج دونوں کے لیے متبادل کرنٹ میں تبدیل کرتا ہے۔

  ہائی وولٹیج بیٹری

اسٹوریج بیٹری والے مائیکرو گرڈ سسٹم میں، بیٹری کا بنیادی کام فوٹو وولٹک توانائی کو ذخیرہ کرنا اور گرڈ کو طلب کے مطابق بجلی فراہم کرنا ہے۔ لیتھیم آئن بیٹریوں میں لیڈ ایسڈ بیٹریوں کے مقابلے میں فی یونٹ ذخیرہ کرنے کی گنجائش نمایاں طور پر زیادہ ہوتی ہے۔

جہاں 400V بیٹریاں الیکٹرک گاڑیوں (EVs) میں مقبولیت حاصل کر رہی ہیں، وہیں سولر گرڈ ڈیوائسز بھی بیٹری وولٹیج کو 48V سے بڑھا رہی ہیں۔ لیکن آپ 400V بیٹری پیک کے پاور کنورژن کا انتظام کیسے کرتے ہیں؟

سسٹم کنٹرول اور کمیونیکیشن کی صلاحیتوں کے ساتھ مائکرو کمپیوٹرز کے علاوہ جو ESS کو بڑے سسٹمز میں شامل کرتے ہیں، کم نقصان اور موثر پاور سوئچز بھی انرجی سٹوریج سسٹم کی حفاظت اور بھروسے کو بہتر بناتے ہیں۔ سلیکون کاربائیڈ (SiC) اور گیلیم نائٹرائڈ (GaN) مواد پر مبنی کومپیکٹ پاور سوئچز اور ریئل ٹائم مائیکرو کمپیوٹرز دو طرفہ کنورٹرز میں تبدیلی کی اجازت دیتے ہیں تاکہ مختلف قسم کے DC انرجی اسٹوریج یونٹس کو ایڈجسٹ کیا جا سکے۔

  ڈوئل ایکٹو برج DC/DC کنورٹر ڈیزائن

وائڈ بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز جیسے کہ SiC اور GaN پاور کنورژن سسٹمز کو حل کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں جو بیٹری کی بڑھتی ہوئی وولٹیج رینج کو سنبھال سکتے ہیں کیونکہ کنورٹرز پاور کثافت میں اضافہ کرتے ہیں اور سوئچنگ کے نقصانات کو کم کرتے ہیں۔ . پاور کنورژن سسٹم بیٹری پیک کو تقسیم شدہ جنریشن سسٹم میں بجلی کے اتار چڑھاو کو بہتر طریقے سے منظم کرنے کی بھی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں زیادہ اور وسیع وولٹیج پر سمارٹ اور لچکدار گرڈ آپریشن ہوتا ہے۔

آخر کار، شمسی آلات الیکٹرک کاروں میں استعمال ہونے والے بیٹری پیک کی نقل کر سکتے ہیں۔ فی الحال الیکٹرک گاڑیوں میں گرڈ سے منسلک ESS کے طور پر استعمال ہونے والے بیٹری پیک کو ری سائیکل کرنے کا خیال عام ہوتا جا رہا ہے۔

  وسیع بینڈ گیپ مواد کارکردگی اور قدرتی کنویکشن کے لیے درکار ہے۔

ایک ذہین وال ماونٹڈ سٹوریج سسٹم بنانے کے لیے، ایک ایسا انورٹر ڈیزائن کرنا ضروری ہے جو کم سے کم قدرتی کنویکٹیو کولنگ کا استعمال کرتے ہوئے گرمی کی کھپت کو بہتر بنائے۔ تقسیم شدہ پاور آرکیٹیکچرز گرمی کو پورے نظام میں مرکزی طور پر تقسیم کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ فن تعمیر اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ مطلوبہ توانائی کے ذخیرہ کرنے والے انورٹرز مختلف وولٹیجز پر اعلی کرنٹ لیول کو سنبھال سکتے ہیں اور تیزی سے بدلتے ہوئے بوجھ کو قابل اعتماد طریقے سے جواب دے سکتے ہیں۔

اس طرح کے سسٹمز کے لیے ایسے گیٹ ڈرائیورز کی ضرورت ہوتی ہے جو تیز رفتار سوئچنگ کو سپورٹ کرتے ہوں اور 100kHz سے 400kHz کی فریکوئنسی سوئچ کرنے پر تحفظ فراہم کرتے ہوں۔ اگر سوئچنگ کی رفتار کافی تیز نہیں ہے، تو آپ کو معلوم ہوگا کہ بجلی کی تبدیلی کا مرحلہ نمایاں طور پر غیر موثر ہے۔

یہ وہ جگہ ہے جہاں تیز رفتار سوئچنگ اور اعلی طاقت کی کثافت کے ساتھ وائڈ بینڈ گیپ میٹریل آتے ہیں، جیسے کہ SiC اور GaN۔ یہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ایسے سسٹمز کے ڈیزائن میں سہولت فراہم کرتی ہیں جنہیں پنکھے کو کولنگ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ LMG3425R030 GaN ڈیوائس بلٹ ان ڈرائیور اور حفاظتی خصوصیات کے ساتھ کمپیکٹ پروفائل، ہائی پاور ڈینسٹی اور تیز سوئچنگ کی خصوصیات رکھتی ہے۔

گیٹ ڈرائیور کنٹرولر کے ڈیجیٹل PWM سگنل کو SiC یا GaN فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹر (FET) کے لیے درکار کرنٹ میں تبدیل کرتا ہے۔ PWM پر مبنی کنٹرولر متعدد پاور کنورژن مراحل میں وولٹیج اور کرنٹ کے درست نمونے لینے کی اجازت دیتا ہے۔

  کرنٹ اور وولٹیج کا پتہ لگانا

ہائی فریکوئنسی سوئچنگ پاور سپلائی کے ڈیزائن کو درست کرنٹ اور وولٹیج سینسنگ کے چیلنج کا سامنا ہے۔ شنٹ کے ساتھ موجودہ پیمائش نہ صرف درستگی کو بہتر بناتی ہے بلکہ رد عمل کے اوقات کو بھی تیز کرتی ہے، جس سے آپ گرڈ میں ہونے والی کسی بھی تبدیلی پر فوری رد عمل ظاہر کر سکتے ہیں، لہذا اگر گرڈ شارٹ سرکٹ یا منقطع ہو تو آپ سسٹم کنکشن کو بند کر سکتے ہیں۔ اضافہ ہوا

موجودہ پیمائشیں انورٹر سینٹرک ڈیزائنز کے لیے ضروری ہیں، کیونکہ کنٹرول الگورتھم کو کنٹرول کے لیے الیکٹرو فلوومیٹرک پیمائش کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایمپلیفائر/ماڈیولٹرز اور بیرونی شنٹ سے الگ تھلگ پاور سپلائیز کا استعمال کرتے ہوئے الگ تھلگ موجودہ پیمائش کے لیے کچھ ڈیزائن حل دستیاب ہیں۔

پاور کنورٹرز کو گرڈ میں کرنٹ کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہوتی ہے یہ دیکھنے کے لیے کہ آیا کرنٹ وولٹیج کے ساتھ مرحلے میں ہے۔ کرنٹ اور وولٹیج کی پیمائش کرکے، بیٹری کے چارجنگ کرنٹ کو کنٹرول کرنے کے علاوہ، انورٹر آپریشن اور اوورلوڈ پروٹیکشن فنکشن کو بھی کنٹرول کیا جاتا ہے۔

  نتیجہ

ہائبرڈ انورٹرز، جو AC/DC اور DC/DC کے درمیان دو طرفہ پاور کنورژن انجام دیتے ہیں، توقع ہے کہ آنے والے سالوں میں روایتی سولر انورٹرز کی جگہ لیں گے۔ سولر انورٹر ڈیزائنرز ہائبرڈ انورٹرز کا استعمال کرکے وسیع آؤٹ پٹ پاور اور وولٹیج رینج کے ساتھ پاور کنورژن حاصل کرنے کے قابل ہوں گے۔

بیٹری وولٹیج کو بڑھانا اور وولٹیج کی حد کو بڑھانا توانائی ذخیرہ کرنے والے ہم آہنگ سولر انورٹرز کے لیے اہم مسائل ہیں۔ بلٹ ان گیٹ ڈرائیورز اور تحفظ کے ساتھ مائکرو کمپیوٹر کنٹرول اور وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز جیسے ضروری اجزاء کے ساتھ، ان اعلیٰ اور وسیع سیل وولٹیجز کو اعلی کارکردگی اور قدرتی کنویکشن کی ضرورت کے علاوہ سپورٹ کیا جا سکتا ہے۔