घरेलू भंडारण में द्विदिश पावर डीसी-डीसी कनवर्टर के लिए पावर इंडक्टर का चयन

वितरित ऊर्जा के तीव्र विकास के साथ, ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार और बिजली आपूर्ति स्थिरता को बढ़ाने में घरेलू ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ अत्यधिक महत्वपूर्ण हो गई हैं। घरेलू ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के एक मुख्य घटक के रूप में, द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर बैटरियों, ग्रिड या भार के बीच दक्ष और लचीले द्विदिश ऊर्जा प्रवाह को प्राप्त करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विभिन्न द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर घटकों में, उच्च-धारा वाले पावर इंडक्टर्स एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और उनका प्रदर्शन सीधे तौर पर कन्वर्टर्स की समग्र दक्षता, स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

1- द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर में कार्य सिद्धांत का अवलोकन घर ऊर्जा भंडारण प्रणाली

द्वि-दिशात्मक डीसी-डीसी कन्वर्टर विभिन्न डीसी वोल्टेज स्तरों के बीच ऊर्जा स्थानांतरित कर सकते हैं। चार्जिंग मोड में, ये ग्रिड या फोटोवोल्टिक स्रोतों से उच्च वोल्टेज को बैटरी चार्जिंग के लिए उपयुक्त निम्न वोल्टेज में परिवर्तित करके ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं। डिस्चार्जिंग मोड में, ये निम्न बैटरी वोल्टेज को उच्च वोल्टेज में बढ़ाते हैं जो लोड की आवश्यकताओं को पूरा करता है या ग्रिड में वापस फीड किया जा सकता है। सामान्य बक-बूस्ट प्रकार के द्वि-दिशात्मक डीसी-डीसी कन्वर्टर को उदाहरण के रूप में लें, तो बक अवनमन मोड में, जब पावर स्विच (MOSFET) चालू होता है, तो इनपुट पावर सप्लाई इंडक्टर के माध्यम से लोड को बिजली प्रदान करती है, जिससे इंडक्टर धारा बढ़ती है और ऊर्जा संग्रहीत होती है। जब स्विच बंद होता है, तो इंडक्टर धारा फ्रीव्हीलिंग डायोड (या समकालिक रेक्टिफायर) के माध्यम से लोड को जारी रखती है, अपनी संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करते हुए, इस प्रकार स्विच बंद अवधि के दौरान लोड को निरंतर बिजली आपूर्ति प्रदान करते हैं। बूस्ट उन्नयन मोड में, जब स्विच चालू होता है, तो इनपुट पावर सप्लाई इंडक्टर को चार्ज करती है, जो ऊर्जा संग्रहीत करता है। जब स्विच बंद होता है, तो इंडक्टर और इनपुट पावर सप्लाई साथ मिलकर आउटपुट वोल्टेज बढ़ाते हैं।

चित्र 1. आवासीय ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोग परिदृश्य आरेख

2- द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में पावर इंडक्टर्स की भूमिका

ऊर्जा भंडारण और स्थानांतरण के लिए प्रमुख घटकों के रूप में द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में पावर इंडक्टर्स एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। स्विच ऑन चरण के दौरान, इंडक्टर धारा धीरे-धीरे बढ़ती है, और विद्युत ऊर्जा चुंबकीय ऊर्जा के रूप में इंडक्टर में संग्रहीत होती है। जब स्विच बंद होता है, तो इंडक्टर धारा कम हो जाती है, और चुंबकीय ऊर्जा वापस विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे परिपथ में धारा की निरंतरता सुनिश्चित होती है तथा वोल्टेज स्तर में वृद्धि या कमी संभव होती है। चूंकि द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में पावर इंडक्टर्स मुख्य रूप से उच्च-तरंग धारा वातावरण में काम करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण हानि होती है, इंडक्टर के डीसीआर को कम करना और संचालन आवृत्ति में वृद्धि करना उच्च-तरंग धारा स्थितियों के तहत इन हानियों को नियंत्रित करने में सहायता कर सकता है।

3- द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर्स पर पावर इंडक्टर्स का प्रभाव

3.1 प्रेरत्व मान

प्रेरकत्व मान सीधे कनवर्टर के वोल्टेज रूपांतरण अनुपात, धारा तरंगता और गतिशील प्रतिक्रिया गति को प्रभावित करता है। जब प्रेरकत्व मान बड़ा होता है, तो धारा तरंगता छोटी होती है, जिससे निर्गत वोल्टेज अधिक सुचारु हो सकता है, जो कनवर्टर की दक्षता और स्थिरता में सुधार के लिए फायदेमंद होता है। हालाँकि, इससे कनवर्टर की गतिशील प्रतिक्रिया धीमी हो सकती है, जिससे भार में परिवर्तन होने पर निर्गत वोल्टेज को त्वरित रूप से समायोजित करने में असमर्थता आ सकती है। जब प्रेरकत्व मान बहुत छोटा होता है, तो यद्यपि गतिशील प्रतिक्रिया तेज़ होती है, लेकिन धारा तरंगता बड़ी होती है, जिससे शक्ति उपकरण में हानि बढ़ जाती है और कनवर्टर की दक्षता कम हो जाती है, और यहां तक कि परिपथ में दोलन भी हो सकता है, जो प्रणाली के सामान्य संचालन को प्रभावित कर सकता है। व्यावहारिक डिज़ाइन में, कनवर्टर के संचालन मोड, भार विशेषताओं और प्रदर्शन आवश्यकताओं पर व्यापक विचार करके प्रेरकत्व मान का सही चयन करना आवश्यक है।

3.2 संतृप्ति धारा

जब प्रेरक के माध्यम से धारा बहुत अधिक हो जाती है, तो कोर का चुंबकीय फ्लक्स घनत्व संतृप्ति मान तक पहुँच जाता है, प्रेरक चुंबकीय संतृप्ति अवस्था में प्रवेश कर जाता है, और प्रेरकत्व मान तेजी से गिर जाता है। द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में, प्रेरक की चुंबकीय संतृप्ति धारा के नियंत्रण से बाहर होने, लहराव में महत्वपूर्ण वृद्धि और अति धारा के कारण शक्ति स्विचिंग उपकरणों को क्षति पहुँचाने का कारण बन सकती है, जिससे कन्वर्टर के सामान्य संचालन पर गंभीर प्रभाव पड़ता है। चुंबकीय संतृप्ति से बचने के लिए, कोर सामग्री और आकार को उचित ढंग से डिज़ाइन करना आवश्यक है ताकि प्रेरक कन्वर्टर की अधिकतम संचालन धारा के तहत संतृप्त न हो। साथ ही, वायु अंतराल बढ़ाने जैसी विधियों को अपनाकर प्रेरक की रैखिक संचालन सीमा को विस्तृत किया जा सकता है और कन्वर्टर की विश्वसनीयता में सुधार किया जा सकता है। Codaca ने उच्च-धारा चुंबकीय चूर्ण कोर प्रेरकों की कई श्रृंखलाओं को स्वतंत्र रूप से विकसित किया है, जिसमें प्रेरकों की संतृप्ति विशेषताओं को बढ़ाने के लिए पेटेंट-निर्मित चुंबकीय चूर्ण कोर का उपयोग किया गया है।

3.3 डीसी प्रतिरोध (DCR)

डीसी प्रतिरोध डीसी स्थितियों के तहत प्रेरक की कुंडली के आंतरिक प्रतिरोध को संदर्भित करता है। डीसीआर जितना कम होगा, धारा प्रवाहित होने पर उतनी ही कम शक्ति हानि उत्पन्न होगी, जिससे समग्र दक्षता में सुधार होगा।

चयन करते समय, चालन हानि को कम करने और कनवर्टर दक्षता में सुधार करने के लिए कम डीसीआर विशेषताओं वाले उत्पादों को प्राथमिकता दें।

3.4 संचालन आवृत्ति

द्विदिशात्मक डीसी-डीसी कनवर्टर्स की स्विचिंग आवृत्ति में वृद्धि करने से प्रेरकों और संधारित्रों जैसे निष्क्रिय घटकों के आकार में कमी आती है, जिससे कनवर्टर की शक्ति घनत्व और गतिशील प्रतिक्रिया गति में सुधार होता है। हालाँकि, जब प्रेरक उच्च आवृत्तियों पर काम करते हैं, तो पार्श्विक पैरामीटरों का प्रभाव बढ़ जाता है, जिसमें त्वचा प्रभाव और निकटता प्रभाव के कारण प्रेरक की हानि में महत्वपूर्ण वृद्धि होती है। पारंपरिक चुंबकीय सामग्री आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती हैं, जिससे कोर हानि के कारण तापन जैसी समस्याएँ और बढ़ जाती हैं। इसलिए, उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए प्रेरक उत्पादों का चयन प्रणाली के स्थिर संचालन सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।

3.5 संचालन तापमान

घरेलू ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ जटिल वातावरणों में काम करती हैं, जिसमें पावर इंडक्टर्स के पास उत्कृष्ट भौतिक गुण और पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता होनी चाहिए। इंडक्टर के आकार और वजन को घरेलू ऊर्जा भंडारण उपकरणों के संकुचित डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। उच्च तापमान और आर्द्रता जैसे कठोर वातावरणों में, इंडक्टर को स्थिर प्रदर्शन बनाए रखना चाहिए, ऐसे कोर सामग्री के साथ जो तापमान और आर्द्रता से प्रभावित होने के लिए संवेदनशील नहीं हैं, और अच्छे ऊष्मा अपव्ययन प्रदर्शन के साथ-साथ नमी, फफूंदी और क्षरण प्रतिरोध दर्शाते हैं। चयन करते समय, उच्च तापमान संचालन वाले इंडक्टर्स का चयन करना वांछनीय है जिनमें कम तापमान और डीसी बायस विशेषताएँ हों, जैसे कि उच्च-धारा फेराइट कोर उत्पाद।

4- घरेलू ऊर्जा भंडारण द्विदिश डीसी-डीसी कन्वर्टर के लिए कोडाका के समाधान

कोडाका ने स्वतंत्र अनुसंधान एवं प्रौद्योगिकी नवाचार के माध्यम से आवासीय द्वि-दिशात्मक डीसी-डीसी कनवर्टर्स के लिए कई अनुकूलित इंडक्टर समाधान प्रदान किए हैं, जिससे हरित और कम कार्बन विकास में योगदान दिया गया है। कोडाका ने उच्च धारा शक्ति इंडक्टर के कई मॉडल लॉन्च किए हैं, जो इस अनुप्रयोग के लिए इंडक्टर्स की उच्च-प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विभिन्न विद्युत विशेषताओं और पैकेज डिज़ाइन प्रदान करते हैं। इनमें से, कोडाका द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित चुंबकीय पाउडर कोर वाला उच्च धारा शक्ति इंडक्टर उच्च संतृप्ति धारा, कम हानि, उच्च रूपांतरण दक्षता और उच्च संचालन तापमान की विशेषता रखता है, जो आवासीय द्वि-दिशात्मक डीसी-डीसी कनवर्टर प्रणाली की उच्च संचालन धारा, कम हानि और उच्च शक्ति घनत्व की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

चित्र 2. कोडाका उच्च-धारा इंडक्टर

आवासीय द्विदिश प्रत्यक्ष धारा-प्रत्यक्ष धारा (DC-DC) रूपांतरकों के मुख्य घटक के रूप में, शक्ति प्रेर (पावर इंडक्टर्स) ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण के साथ-साथ धारा तरंगदशा दमन में अपरिहार्य भूमिका निभाते हैं। इनकी प्रदर्शन क्षमता सीधे तौर पर रूपांतरकों की दक्षता, स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करती है। आवासीय ऊर्जा भंडारण तकनीक के लगातार विकास के साथ, शक्ति प्रेरकों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएँ बढ़ती जा रही हैं, जहाँ उच्च शक्ति घनत्व, उच्च आवृत्ति संचालन और एकीकरण प्रमुख विकास प्रवृत्तियों के रूप में उभर रहे हैं। इन चुनौतियों के जवाब में, कोडाका इलेक्ट्रॉनिक्स चुंबकीय कोर सामग्री विकास और संरचनात्मक डिजाइन अनुकूलन जैसे क्षेत्रों में गहन अनुसंधान करता है ताकि शक्ति प्रेरकों के प्रदर्शन को लगातार बढ़ाया जा सके, जो आवासीय द्विदिश DC-DC रूपांतरकों में प्रदर्शन सुधार और तकनीकी नवाचार के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करता है। इससे वितरित ऊर्जा के क्षेत्र में घरेलू ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के व्यापक और अधिक कुशल अनुप्रयोगों को बढ़ावा मिलता है।