Работа инвертора: Ошибка 404 — документ не найден

Содержание

Работа инверторов и краткий обзор инвертора ПН-1000 — asp24.ru

Инверторы: чистый синус, трансформаторный, модифицированный синус

Инвертором называется прибор, который преобразует постоянное напряжение в переменное. Он позволяет решить проблему питания приборов, которые работают от сети в 220В с постоянным напряжением. На сегодняшний день создаются технологичные приборы, однако в быту используются и более «древние» их аналоги. Поэтому для общего понимания рассмотрим все виды инверторов.

Самым первым прибором для преобразования постоянного напряжения в переменное стал трансформаторный инвертор. Он работает на частоте 50Гц. Источником энергии при этом, как правило, является аккумулятор в 12В, который подключается к трансформатору посредством коммутатора. Последний представляет собой несколько электронных ключей, поддерживающих несколько состояний прибора. Первое – если к обмотке подключен источник питания с положительной полярностью, второе – с отрицательной, третье – если обмотка закорочена.

Изменяя (переключая) состояния прибор создают переменное напряжение заданной частоты и амплитуды (50Гц и 12В). Вторичная обмотка трансформатора создают точно такое же напряжение, но общее или эффективное напряжение остается на уровне 220В. Выходным является напряжение с вторичной обмотки. Именно поэтому ее параметры одинаковы с первичной.

Такой тип работы инверторы называют модифицированной синусоидой. Она широко используется в устройствах для сети 50Гц.

Что такое модифицированная синусоида? Это коэффициент заполнения с амплитуда выходного напряжения, которые показывают отношение периода сигнала и длительность импульса. Параметры длительности и периода задаются еще на стадии сборки и конструирования инвертора, т.е. они постоянны. Амплитудное значение, как правило, выбирается равным значению сети (311В), поскольку прибор заменяет саму сеть в 220В. Коэффициент заполнения принимается равным 0,5, чтобы обеспечить эффективное напряжение.

В инверторе модифицированной синусоиды амплитуда напряжения на выходе прямо пропорциональна напряжению источника питания. Если это аккумулятор, его напряжение снижается, когда прибор разражается. Поэтому амплитуда преобразователя снижается, как и эффективное напряжение на выходе.

Таким образом, для улучшения качества подачи электроэнергии необходимо изменить коэффициент заполнения для поддержания эффективного напряжения на нужном уровне. Например, если устройство рассчитано на работу источника напряжения 12В, оно будет работать от аккумулятора в 10В. На выходе напряжение будет снижаться до 259В. При этом коэффициент заполнения будет равен 0,72 благодаря специальной схеме управления. Тогда эффективное напряжение будет на уровне 220В.

Инвертор модифицированной синусоиды имеет главным элементом трансформатор в 50Гц. Данный тип инвертора трудно поддается модернизации и уменьшению затрат на его обслуживание, поэтому и повысить эффективность такого устройства сложно.

В связи с этим были сконструированы другие инверторы с высокочастотным преобразованием. Через него подключается источник энергии с постоянным напряжением. Посредством преобразователя входное напряжение становится равным амплитуде напряжения в сети, примерно 311В. Соответствие производится через трансформатор, который работает на частоте в разы выше, чем инвертор с модифицированной синусоидой. Поэтому конструкция инвертора с преобразователем меньше, также как и его материалоемкость.

По мере развития отрасли электроники на рынок вышли инверторы, напряжение которых имеет синусоидальную форму. Преобразование электроэнергии производится также посредство высокочастотного преобразователя. Только этот тип инверторов соответствует современным стандартам в энергетике.

Источник энергии подключается точно так же – через преобразователь на входе. На выходе напряжение может быть разным. Все зависит от конструкции устройства, но оно обязательно должно быть выше 331В или амплитудного напряжения.

На выходе напряжение от преобразователя поступает на высокочастотный инвертор, который управляется импульсным преобразователем с понижающим значением. Он на выходе может устанавливать напряжение от 0 до значений напряжения питания, которое по сути больше 311В. Такой тип инвертора держит напряжение на обоих концах по схеме соединительного моста, поэтому оно колеблется между показателями в -311В и +311В, точно также как и в 220В сети.

На каждый канал преобразователя подается свой сигнал системой управления, который с течением времени меняется по закону синуса. На выходах напряжение – это синусоида, которая не имеет постоянной составляющей, его амплитуда равна 331В. Выходное напряжение является стабильным и постоянным и не зависит от напряжения на входе.

Работа инвертора с электроприборами активной нагрузки

Потребители электроэнергии могут иметь сопротивление активного и неактивного характера. Первый тип очень распространен, и к нему можно отнести, как различные виды нагревательных приборов, так и простые осветительные приборы, работающие от лампы накаливания.

Бывают и приборы, сочетающие в себе активную и неактивную нагрузку. Например, обогреватель, имеющий систему контроля температуры. Однако общая нагрузка такого устройства будет ближе к активной.

Для инвертора активная нагрузка является самой простой, поскольку на выходе ток всегда получается ограниченным и поддерживаемым законом Ома. Поэтому для таких потребителей энергии могут быть использованы любые виды инверторов, в том числе и модифицированная синусоида. Плюс ко всему КПД любого инвертора с активной нагрузкой потребителей будет максимальным.

Чтобы работа электроприборов через инвертор была корректной, необходимо чтобы напряжение имело среднеквадратичное значение. В этом случае также все вышеописанные виды инверторов способны выдавать среднеквадратичное напряжение равное напряжению сети 220В.

Единственный важный момент при взаимодействии инвертора и приборов с активной нагрузкой – это напряжение в момент, когда меняется напряжение питания. Если у системы управления имеется подобная функция, то любой из вышеперечисленных типов инверторов может иметь возможность стабильную работу с такими приборами, но все зависит от модели инвертора.

Активные нагрузки могут быть нелинейными или линейными, т.е. иметь меняющееся или постоянное сопротивление. Например, лампа накаливания – это нелинейная активная нагрузка, сопротивление которой отличается в десять раз в зависимости от состояния (холодная или нагретая лампа).

Если инвертор работает с таким электроприбором, может возникнуть кратковременное превышение тока активной нагрузки, в этот момент инвертор может отключиться, поскольку имеет защиту по выходному току и при максимальных его значениях отключается.

По сути все типы инверторов будут работать с такой нагрузкой одинаково, потому что вся разница будет происходить из-за наличия или отсутствия систем защиты, но не из-за вида самого устройства.

Различия в работы инверторов можно найти только благодаря выходному напряжению, проведя его анализ. Например, синусоидальная форма напряжения на выходе имеет только основную гармонику 50Гц, модифицированная – высшие нечетные гармоники повышенной амплитуды. Ток на выходе подвержен тем же законам и повторяет форму, заданную на входе.

На практике увидеть, а точнее услышать разницу в работе инвертора можно по акустическому эффекту, производимому прибором. Он может появляться не только в самом инверторе, но и, например, в потребителе, в проводах, т.е. на любой участке цепи. На слух можно определить гул (низкочастотный шум) от чистого синуса, тембрально звучит модифицированная синусоида (стучит).

Работа инвертора с электроприборами индуктивной нагрузки

Если приборы имеют неактивную, т.е. индуктивную нагрузку или характер сопротивления, то с ними инверторы работают по-другому. К таким приборам относятся электрические двигатели, бытовые насосы, осветительные устройства с балластами и т.д.

В приборах сочетается активная нагрузка и индуктивность. Такое соотношение влияет на выходной ток, который входит из преобразователя инвертора. Описать его можно посредством модели с коэффициентом мощности, определяющим отношение частичной мощности по активной нагрузке к полной мощности.

если нагрузка чисто индуктивная, то этот коэффициент меньше единицы. Поэтому полная мощность будет больше активной, она же, как правило, указана в паспорте или на самом электроприборе как номинальная.

Для инвертора индуктивная (не активная) нагрузка сложнее для работы, так как ток на выходе должен быть распределен между активной мощностью и реактивной. Поэтому энергия в инверторе при работе с такими потребителями теряется значительно больше, нежели при работе с приборами только с активной нагрузкой.

Важность этой составляющей (потери энергии) вытекают как тепловая мощность, т.е. попросту перегрев инвертора. Этот параметр может быть основным для правильной работы прибора.

Разные типы инверторов по-разному работают с индуктивной нагрузкой, поскольку путь напряжения на выходе у приборов разный и захватывает разное количество блоков преобразователя.

Если рассмотреть с этой точки зрения все вышеперечисленные инверторы, то их можно разделить на две группы: одно и двухкаскадные. Трансформаторный инвертор – это однокаскадный прибор. Ток на выходе проходит через всю конструкцию и выходит через трансформатор, ключи и источник напряжения. Все элементы цепи нагреваются, поэтому потери в таких инверторах особенно высоки.

Двухкаскадные инверторы (чистый синус и модифицированная синусоида) имеют одно отличие – внутренний элемент постоянного тока. У всех этих инверторов есть накопитель энергии при выходе преобразователя, поэтому часть реактивного тока пропускается именно через него. Через преобразователь на входе и сам источник входного напряжения протекает меньшая часть переменного тока, тем самым не перегревая соответствующие элементы инвертора. Благодаря наличию накопителя двухкаскадные инверторы имеют больший показатель КПД.

Чтобы потребитель с не активным характером нагрузки работал эффективно, для него важно не только наличие эффективного напряжения на входе, но и среднее его значение за весь временной отрезок работы. Поэтому при работе с разными типами инверторов одни приборы будут работать по максимуму, а другие не так хорошо (лампы тускнеют, вибрации уменьшаются и т.д.)

Чтобы избежать такой неэффективной работы, следует знать, что чистый синус необходим для работы потребителей с активной нагрузкой. Если через модифицированную синусоиду подключить прибор, который должен работать от сети 220В, то его мощность при работе снизится на 15-16%, ток на 9%.

Работа  инвертора с электроприборами емкостной нагрузки

Приборов, которые бы имели только сопротивление емкостного характера, практически не существует. Возможно их применение в качестве законченного единого блока, но чаще всего они являются составной частью других электрических устройств. К таким приборам относятся компенсаторы для электродвигателей и т.п.

Другие нагрузки (активные, индуктивные) уже рассмотрены, поэтому подробнее стоит остановиться на работе инверторов с реальной емкостью. Такая модель представляет собой конденсатор и резистор, которые подключены последовательно. Идеальный конденсатор работает с эмулирующим сопротивление выводов резистором. В итоге, таким образом, учитываются потери.

Если с реальной емкостью работает инвертор чистого синуса, то все процессы будут похожи на работу прибора от 220В. Здесь конденсатор – это чистая реактивная нагрузка, в которой нагрузка циркулирует от сети к инвертору и потребителю по полной мощности, и совсем небольшая ее часть расходится на потери энергии. Полезный эффект также создается реактивной мощностью, а нагревается инвертор из-за активной мощности.

Если инвертор имеет модифицированную синусоиду и через него проводится такая же емкостная нагрузка, то конденсатор будет заряжаться от импульсного напряжения, скорость которого высока, а сопротивление низкое. Отсюда будут велики и потери энергии.

Можно говорить о том, что при работе инвертора с модифицированной синусоидой мощность потерь не будет зависеть от сопротивления, потери будут напрямую зависеть от величины конденсатора.

Работа инверторов чистого синуса и модифицированного синуса с такой нагрузкой приводит к высокому уровню токов и мощности потерь. Такой «симбиоз» нежелателен и для нагрузки, и для инвертора.

Если не разбираться в виде нагрузки, то ее вполне можно определить по акустическому эффекту, который выдает инвертор при работе с ней. Модифицированная синусоида создает достаточно громкие звуковые эффекты, когда инвертор подключен к емкостной нагрузке. Это определяется большими энергетическими потерями и пиковыми токами. На слух работа инвертора воспринимается очень сложно.

Работа инвертора с электроприборами с выпрямителем на входе

Практически вся бытовая электроника с трансформаторным блоком питания имеет выпрямитель на входе. Блок питания может быть и импульсным. Работа такой техники будет очень сильно отличаться при подключении любого типа инвертора. Сложность работы заключается в том же, что и при емкостной нагрузке, а именно, конденсатор будет заряжаться от входного напряжения. Если его скорость будет большой, то и потери будут возрастать, как и при подключении инвертора с модифицированной синусоидой.

Потери энергии будут зависеть от амплитуды напряжения в конденсаторе, а также его емкости. Общие потери при модифицированной синусоиде и нагрузке с входным выпрямителем будут в 3 раза больше, нежели потери энергии при работе с инвертором с чистой синусоидой. Поэтому блок питания будет перегреваться в 3 раза больше, так как инвертору придется выделять в 3 раза больше энергии.

Из всего вышеописанного можно сделать вывод, что подключать бытовые приборы с выпрямителем на входе к инверторам с формой напряжения модифицированной синусоиды нецелесообразно. Приборы могут быстро выйти из строя, так как по большей части не имеют запаса прочности по мощности (трехкратного).

Плюс ко всему акустический эффект при работе инвертора с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды с нагрузкой с выпрямителем на входе также повышен. Звук получается громким и неприятным. Он может исходить от любого элемента цепи (прибора, инвертора, проводов), поэтому определить несоответствие и несочетаемость двух приборов в принципе просто.

СИНУСОИДАЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ЭНЕРГИЯ ПН-1000

Инвертор Энергия ПН-1000 предназначен для преобразования напряжения 24 вольт постоянного тока в напряжение 220 вольт, 50 герц. Кроме того, в инвертор встроен стабилизатор напряжения с расширенным входным диапазоном, обеспечивающий защиту подключаемого оборудования и электроприборов от нестабильности значений сетевого напряжения, скачков и помех в сети.

Инвертор Энергия ПН-1000 с успехом применяется для обеспечения длительного бесперебойного питания электронных блоков автоматических распашных, откатных, подъёмных ворот, отопительных газовых котлов и другого оборудования, требовательного к качеству электропитания.

Интеллектуальная система зарядки АКБ с режимом тренировки при сульфатации, дает возможность применять в качестве источника питания инвертора обычные автомобильные аккумуляторы (2 шт.). Просто добавляя дополнительные аккумуляторы, можно увеличивать время автономной работы инвертора.

В инверторе Энергия ПН-1000 реализован метод преобразования напряжения, основанный на широтно-импульсной модуляции (ШИМ), благодаря чему, на выходе инвертора, формируется напряжение с формой идеальной синусоиды.

Выходной силовой трансформатор обеспечивает гальваническую развязку входной и выходной цепей, возможность работы всех видов потребителей с любым коэффициентом мощности, включая чисто реактивную нагрузку, низкий уровень импульсных помех и искажений формы выходного напряжения.

Управление всеми системами и функциями осуществляется ЦПУ, оснащенным микропроцессором типа ПЛИС марки MOTOROLA.

Уровень выходного напряжения инвертора Энергия ПН-500 автоматически поддерживается в пределах от 201В до 239В, что соответствует требованиям ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения» на предельно допустимые значения отклонения напряжения электропитания.

Суммарная полная мощность всех подключаемых к инвертору электроприборов не должна превышать величины 85% максимальной или 100% номинальной мощности прибора, при значениях входного сетевого напряжения в диапазоне от 190 В до 260 В.

В случаях изменения значений входного сетевого напряжения в диапазоне от 160 В до 270 В, суммарная полная мощность всех подключаемых к инвертору электроприборов не должна превышать значения 50% от максимальной мощности инвертора.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

  • Марка инвертора: Энергия
  • Вид инвертора: для котла, бытовой
  • Полная мощность: 1000 ВА
  • Активная мощность: 0,6 кВт
  • Преобразование напряжения: 12/220 В-В
  • Тип синусоиды: Чистая
  • Входящее напряжение сети: 155 — 275  В
  • Температура эксплуатации: -5…+40 ˚С 
  • Функция заряда АКБ: Есть
  • Габариты: 350х143х210 мм
  • Вес: 9,4 кг 

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

  1. ЧИСТЫЙ СИНУС. Энергия ПН даёт на выходе синусоидальную (такую же как в розетке) форму напряжения. Поэтому эти инверторы можно не боясь использовать для питания любой, даже дорогостоящей и чувствительной техники.
  2. ВСТРОЕННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР. При питании от сети инвертор Энергия ПН будет не только подзаряжать батареи, но и защищать от перепадов напряжения подключенную к нему технику. Входящий диапазон напряжений – 155В – 275В. Встроенный стабилизатор – релейный, поэтому погрешность может быть до 10%. Это, впрочем, входит в допущения по ГОСТу и не оказывает негативного влияния на большинство бытовой техники.
  3. ФУНКЦИЯ ПОДЗАРЯДКИ АКБ. После того, как напряжение на линии вновь появилось и инвертор переключился на питание от сети, он начинает подзаряжать аккумуляторные батареи, восстанавливать потраченный ресурс. Подзарядка остановится автоматически при полном заряде АКБ.
  4. ЗАЩИТА. Каждый инвертор защищен предохранителем от короткого замыкания и перегрузки. Принудительное охлаждение защищает от перегрева. Также инверторы оснащены предохранителями для защиты АКБ от глубокого разряда, перезаряда и неправильной полярности подключения.
  5. УСТАНОВКА. Модели инверторов Энергия ПН, которые популярны среди владельцев газовых котлов (это ПН мощностями 500, 750 и 1000 ВА), для удобства представлены также в навесном варианте. Модели инверторов остальных мощностей – напольные.

© stabilizator

Принципы работы и сферы применения инверторов

Как известно, большинство бытовых приборов рассчитано на использование переменного тока напряжением 220 вольт, который подаётся обычной городской сетью. При аварийном отключении электричества все эти устройства, естественно, перестают работать. Это неудобно, но приемлемо, если речь идёт о фене, однако есть такое оборудование, которое останавливать нельзя. Поэтому и приходится устанавливать ИБП для котлов, серверов и другого важного оборудования. Частью системы бесперебойного питания являются инверторы. Эти устройства необходимы для превращения постоянного тока в переменный.

Принцип действия инвертора

Обычные аккумуляторные батареи создают в замкнутой цепи движение электронов, направление которого неизменно – от отрицательного полюса к положительному. Если очень быстро менять местами провода, присоединяя их то к одной клемме, то к другой, можно создать некое подобие переменного тока. По крайней мере, направление движения электронов в цепи действительно будет меняться. Но если нарисовать график такого тока – он крайне мало будет напоминать классическую синусоиду. Вместо этого будет виден резкий взлёт от нуля до максимума амплитуды, затем сразу отвесный обрыв назад к оси абсцисс, а после этого такая же «ступенька» вниз, к отрицательным значениям.

Другими словами, налицо будут грубые разнонаправленные импульсы. Их длительность, которая на графике выглядит как ширина «ступеньки», можно регулировать. Это превратит выглядящие хаотично всплески в аккуратные прямоугольники, то возвышающиеся над осью абсцисс, то уходящие под неё. Такой график уже больше похож на переменный ток, однако этого недостаточно. Чтобы образовалась синусоида, импульсы проходят через частотный фильтр, который пропускает лишь те из них, значения которых могут в итоге сформировать плавно поднимающуюся и опускающуюся кривую.

Конструкция инвертора

Первоначально создание знакопеременного напряжения в цепи обеспечивалось буквальным переключением проводов с одной клеммы на другую. Так действовали механические инверторы, которые иногда применяются и сейчас. Это довольно громоздкие устройства с низким КПД.

После развития полупроводниковых технологий появилась возможность обеспечивать смену полюсов без применения механических приспособлений. Для этого используются тиристоры, полупроводниковые приборы, действующие как электронные ключи. Возможно использование и другой элементной базы – транзисторов в сочетании с диодами. Тиристоры коммутируются сигналами управления, генерируемыми автоматически. В простейшем случае их источником может быть обыкновенное реле, действующее через строго определенные промежутки времени. В современных инверторах для создания управляющих импульсов используется программное обеспечение. Это даёт возможность варьировать частоту и амплитуду переменного тока.

Важной частью инвертора является преобразователь. Он повышает напряжение до требуемой величины, чаще всего от 12 вольт на выходе аккумулятора до 220 на входе в тиристорный мост. Преобразователи часто продаются также как отдельные устройства.

Инверторы с модифицированным и чистым синусом

Форма графика выходного напряжения после превращения постоянного тока в переменный зависит от того, были ли использованы частотные фильтры после широтно-импульсной модуляции, выполняемой при помощи перекоммутации тиристоров. Наиболее простые устройства дают на выходе так называемый «модифицированный синус». Это переменный ток, колебания напряжения которого отображаются на графике в виде прямоугольников.

Единственное преимущество инверторов с модифицированным синусом – дешевизна. Существуют нагрузки, для которых создаваемый ими ток вполне подходит (электродрели, резаки, даже компьютеры), но во многих случаях столь простая трансформация неприемлема. В некоторых случаях приборы, присоединенные к инвертору с модифицированным синусом, даже не включаются. А такие устройства, как холодильники, микроволновки, двигатели переменного тока или насосы будут работать недостаточно эффективно.

Таким образом, предпочтительнее выглядят инверторы с «чистым синусом», в которых выходной ток проходит предварительную частотную фильтрацию. Эти устройства, например, позволяют создать бесперебойное питание для газового котла и для многих других видов оборудования.

Высоко- и низкочастотные инверторы

Переменный ток, который подаётся по сети от электростанций, имеет стандартные параметры. Это напряжение 220 вольт и частота в 50 Герц (в США 60). Эти характеристики позволяют обеспечивать бытовые приборы необходимым для них количеством энергии. Такой же ток вырабатывается и низкочастотными инверторами. Частью конструкции этих приборов является трансформатор, довольно тяжелое и громоздкое устройство. Его роль довольно существенна. Во-первых, он обеспечивает постоянное поддержание мощности при прямом подключении. Во-вторых, он даёт возможность быстро зарядить аккумуляторы при обратном протекании тока (то есть при наличии напряжения в сети).

Основной недостаток низкочастотных инверторов – очень большой вес. Он увеличивается вместе с ростом мощности. Но если требуется подключить приборы, не расходующие много энергии, можно воспользоваться высокочастотными инверторами. Таковыми являются почти все автомобильные модели. Они способны, например, обеспечить питание небольшого пылесоса, ноутбука или компактной дрели. Частота создаваемого такими инверторами переменного тока может достигать 30 тысяч Герц. Вес такого устройства колеблется в диапазоне от одного до пяти килограммов, цены обычно невысоки. Вот только уже при подключении холодильника могут быть проблемы, поскольку мощности явно не хватает.

Использование инверторов в солнечной энергетике

Обычные электростанции генерируют переменный ток изначально, его требуется в дальнейшем только синхронизировать для передачи на расстояние. В то же время солнечные панели (которые также называют батареями) действуют совершенно иначе. Они создают постоянный ток высокого напряжения (от 200 до 600 вольт). В таком виде использовать его нельзя. Применяются специальные контроллеры, которые понижают напряжение тока. Эти приборы могут быть отдельными устройствами, или частью инвертора. Во втором случае монтажная схема солнечной электростанции несколько упрощается. Кроме того, стоимость встроенного в инвертор контроллера обычно меньше цены отдельного устройства. Тем не менее такую систему трудно назвать оптимальной. Во-первых, лучшие образцы солнечных контроллеров довольно велики по своим размерам, в корпус инвертора они не помещаются. Во-вторых, происходит избыточное преобразование тока, от высокого напряжения к низкому, а затем в обратную сторону.

Другой вариант – это применение сетевых инверторов. Они тоже обладают встроенным солнечным контроллером, однако не имеют подключения к аккумуляторам. Созданный фотоэлементами постоянный ток высокого напряжения сразу подаётся на тиристорный мост. Такие устройства часто даже не требуют наличия входных и выходных трансформаторов.

К сожалению, пока что сетевые инверторы продаются по довольно высоким ценам. Кроме того, в России пока еще нельзя использовать одно из главных преимуществ таких устройств – закачку избытка энергии в сеть. Следует также отметить, что отказ от аккумуляторов существенно снижает надёжность подобных систем.

Третий и наиболее «продвинутый» вариант – это гибридный инвертор. Это устройство может использовать подключение и к солнечному контроллеру, и к аккумуляторной батарее. Инвертор можно настроить таким образом, чтобы закачка избытка энергии в сеть не выполнялась (в противном случае вырастут показания прибора учета). Такое устройство позволяет сделать автономную сеть электроснабжения максимально гибкой и надёжной – ведь всегда есть возможность перейти на резервное питание от аккумуляторов.

Использование стабилизаторов

Некоторые модели инверторов оснащены встроенными стабилизаторами. Это устройство позволяет поддерживать постоянный уровень напряжения в сети. Такая функция полезна, однако возможности встроенных вариантов обычно невелики. Кроме того, не всегда на высоте и надёжность. При отсутствии подключения к городской электросети применять инвертор со встроенным стабилизатором не следует, поскольку дизель-генераторы обычно не обладают достаточным запасом мощности. Чтобы добиться этого, придется покупать наиболее дорогостоящее оборудование.

Программное управление

Наиболее современные модели инверторов управляются внутренним компьютером, который может контролировать состояние электросети, поддерживать оптимальные параметры работы системы и вести протоколирование всех происходящих событий. Для этого используется специализированное программное обеспечение, обычно распространяемое бесплатно. Применяются несколько разных операционных систем, в том числе и Android.

Одноключевые параллельные инверторы напряжения без постоянной составляющей тока в нагрузке

Автономные одноключевые параллельные инверторы напряжения имеют предельно простые электрические схемы [1–5]. Они обладают целым рядом положительных свойств и позволяют создавать на своей основе эффективные и мощные преобразовательные устройства с высокотехнологичными и сравнительно недорогими конструкциями, что особенно важно для силовой электроники, в первую очередь, больших мощностей и частот. Одноключевые параллельные инверторы напряжения легко согласуются с наиболее распространенными типами нагрузок и легко регулируются. Они надежны, управляемы и могут работать на очень высоких частотах, в том числе в составе электротехнологических систем различного назначения.

В преобразователях частоты большой мощности, в частности, для электротехнологий, как правило, необходимо использовать схемы автономных инверторов с закрытым входом, обеспечивающие, кроме того, отсутствие постоянной составляющей в токе нагрузки.

Но одноключевые инверторы без постоянной составляющей в токе нагрузки, по принципу действия, должны иметь закрытый вход, что требуется для исключения режима короткого замыкания источника питания в интервалах коммутаций вентилей, и не имеют, по определению, постоянной составляющей в токе нагрузки (за счет использования емкостной развязки).

Электротехнологическая нагрузка, в большинстве случаев слабодемпфированная, потребляет значительную реактивную мощность индуктивного или емкостного характера. Примерами энергоемких нагрузок индуктивного типа являются разнообразные индукционные нагреватели, а емкостного — барьерные лампы или озонаторы. Для компенсации реактивной мощности электротехнологических нагрузок используют дополнительные компенсирующие элементы с «противоположным» типом реактивности, соответственно, емкости для индуктивной или реакторы для емкостной нагрузки. Слабодемпфированная нагрузка с подключенным к ней компенсирующим элементом образует колебательный контур определенного вида. Наиболее предпочтительной обычно считают схему простой параллельной компенсации реактивной мощности нагрузки, то есть параллельный колебательный контур первого вида. А тип компенсации в принятой терминологии определяет, соответственно, и тип инвертора.

При этом аналогично известным и достаточно широко применяемым автономным однофазным одно-ключевым несимметричным или, по-другому, четверть мостовым (quarter-bridge) инверторам с постоянной составляющей тока в нагрузке, реализуются только две основные структуры (или «вида») одно-ключевых параллельных инверторов напряжения с закрытым входом без постоянной составляющей тока в нагрузке. Они приведены на рис. 1, 2. Для определенности принято, что нагрузка инвертора представляет собой индуктор Z электротермической установки.

  

Работа в режиме инвертора напряжения с простой параллельной компенсацией реактивности нагрузки требует, как известно, специального алгоритма управления. Существенно то, что реализуемым способом управления должна обеспечиваться значительная индуктивная расстройка параллельного нагрузочного контура и, следовательно, работа автономного инвертора на выходной частоте ω, которая лежит значительно ниже частоты резонанса ω нагрузочного контура, как правило, достаточно высокой добротности Q:

где L, r, С — параметры электрической схемы замещения нагрузочного контура параллельного типа.

Таким образом, в параллельных инверторах напряжения, по определению, невозможно обеспечить «полную» компенсацию реактивной мощности нагрузки. Это, безусловно, недостаток схем параллельных инверторов напряжения. Коэффициент использования вентилей по мощности kР в общеупотребительной формулировке для них сравнительно низок:

где P — выходная мощность инвертора; n — число силовых вентилей всех типов; UV, IV — максимальные значения напряжения и тока вентилей соответственно. Данный режим работы реализуется только в устройствах на полностью управляемых вентилях или их аналогах. Еще один недостаток — это необходимость выполнения условия: запуска параллельного инвертора напряжения одновременно с подачей напряжения питания. Однако, в целом, электрические режимы работы силовых вентилей в таких схемах благоприятны, что имеет основополагающее значение, в первую очередь, для применений на высоких частотах. Кроме того, производить оценку эффективности использования силовых вентилей по (2) при сравнении схем инверторов различных классов, работающих на высоких частотах, не всегда корректно. Как показали эксперименты и исследования тепловых моделей и надежности систем, в частности, с вентилями на полевых структурах, целесообразнее применять нормированный коэффициент использования вентилей по мощности kP:

где kА –— коэффициент амплитуды тока вентиля; IV — действующий ток силового вентиля.

Коэффициент амплитуды тока вентиля kА в (3) равен:

Схемы параллельных, в том числе, одно-ключевых инверторов напряжения характеризуются достаточно высоким значением коэффициента kP. В них обеспечиваются и условия «мягкой» коммутации вентилей.

В одноключевых параллельных инверторах напряжения без постоянной составляющей тока в нагрузке (рис. 1, 2) значения величин L1, L2, C1 индуктивностей L1, L2 и емкости C1 фильтра рекомендуется выбирать из зависимостей:

где Е — напряжение источника питания; P— выходная мощность инвертора при работе на нагрузку с максимальной (Q = max) добротностью; P= — выходная мощность при работе на нагрузку с минимальной (Q = min) добротностью; Т = 2πω–1 — период выходного сигнала. Это, в принципе, не означает, что при меньших значениях L1, L2, C1 рассматриваемые параллельные инверторы перестают быть работоспособными. Их характеристики лишь определенным образом модифицируются, а высокочастотные пульсации входного тока iE через дроссели L1, L2 и напряжения uF на конденсаторе C1 фильтра (разделительном) возрастают и могут достигать недопустимых величин. При выбранных же согласно (5) значениях величин индуктивностей L1, L2, и емкости C1 обеспечивается достаточно качественная фильтрация тока источника питания iE и напряжения uF.

Схема рис. 2 относится именно к параллельным инверторам напряжения [6]. Действительно, так как емкость фильтра С1 существенно превышает компенсирующую С емкость (С1 ≥ 8πС), то по высокой частоте со индуктор Z оказывается включенным фактически параллельно компенсирующей емкости С и образует с ней простой параллельный контур первого вида.

Несмотря на то, что в схеме одноключевого параллельного инвертора напряжения без постоянной составляющей тока в нагрузке второго вида (рис. 2) действующий ток, протекающий через конденсатор фильтра С1, выше, она имеет конструктивно-технологические преимущества перед схемой первого вида (рис. 1). В инверторе второго вида конструкцией может быть обеспечена меньшая паразитная индуктивность цепей коммутации вентилей VT, VD, так как компенсирующая «высокочастотная» емкость С сравнительно малой величины и, соответственно, с низкой паразитной индуктивностью может быть соединена с силовыми вентилями ошиновкой с существенно меньшей собственной индуктивностью, не включающей, кроме того, паразитных индуктивностей конденсаторов «большой» емкости фильтра С1. Компенсирующая емкость С в схеме второго вида должна быть рассчитана на сравнительно большее рабочее напряжение. Однако действующий ток емкости С в инверторе второго вида меньше, чем в инверторе первого вида. Для схемы второго вида конденсаторы фильтра С1 вместе с нагрузочным индуктором Z могут быть вынесены в выходные цепи устройства или просто размещены, что очень важно, в отдельном блоке на требуемом расстоянии от преобразователя частоты. Для схемы первого вида в реальных условиях это не представляется возможным. В схеме второго вида также легко симметрируются потенциалы выводов индуктора Z и обеспечивается эффективная полная емкостная развязка, в том числе, удаленной нагрузки и источника питания за счет разделения (рис. 3) емкости фильтра С1 на две (С1, С2) части [7]. Емкостную развязку нельзя применить в одноключевых параллельных инверторах с постоянной составляющей тока в нагрузке.

Одноключевой параллельный инвертор напряжения второго вида работает следующим образом.

Цикл (период) T его работы может быть разделен во времени t на три интервала линейности: проводящего состояния встречно-параллельного диода — [t0, t1]; проводящего состояния управляемого вентиля — [t1, t2] и интервала паузы [t2, t9] или резонансного перезаряда компенсирующего конденсатора С.

На рис. 4 приведены временные диаграммы токов и напряжений на элементах рассматриваемой схемы одноключевого параллельного инвертора. На диаграммах даны: мгновенное напряжение uZ и ток iZiZ индуктора Z; мгновенное напряжение uV и мгновенные токи iT, iD транзистора VT и диода VD; мгновенное напряжение uC и ток iC компенсирующего конденсатора C; напряжение uF на разделительном конденсаторе и ток iE источника питания.

При этом отметим, что выполняется очевидное равенство:

где uТ, uD — мгновенные напряжения на транзисторе VT и встречно-параллельном диоде VD.

Обозначим интервалы линейности [t0, t1], [t1, t2] и [t2, t9], соответственно, как:

При снижении напряжения uС на компенсирующем конденсаторе С до нуля в момент времени t0 включается встречно-параллельный диод VD. Ток iD диода VD в момент времени t0+ скачком (если коммутацию считать мгновенной) возрастает от нуля до максимального значения ID, равного току iС(t0-) компен-сирующего конденсатора С непосредственно перед включением диода VD. Ток iС конденсатора С непосредственно после включения диода VD в момент времени t0+ становится равным нулю. Коммутационные потери во встречно-параллельном диоде VD при его включении малы, так как напряжение uD(t0) равно нулю. В интервале t1 ток iD диода VD изменяется по экспоненциальному закону от максимального значения ID до нуля. Напряжение uZ на индукторе Z в интервале линейности t1 равно напряжению uF на разделительном конденсаторе С1. При «большой» емкости фильтра С1, соответствующей (5), напряжение uZ на индукторе Z квазипостоянное. В момент времени t1-встречно-параллельный диод VD выключается. Далее (в момент t1+) включается и начинает проводить ток iT транзистор VT. Ток iT тран-зистора VT нарастает также по экспоненциальному закону от нуля до максимального значения IТ в течение интервала времени t2. Ток iZ индуктора Z в интервале линейности t2 изме-няет направление на противоположное (условно отрицательное). При этом напряжение uZ на индукторе Z в интервале t2 по-прежнему равно напряжению uF на разделительном конденсаторе С1. В момент времени t2 – транзистор VT выключается и начинается интервал t9 паузы или свободного резонансного перезаряда компенсирующего конденсатора С. Выключение транзистора VT также осуществляется при нулевом уровне напряжения uT на нем и, следовательно, тоже при минимальных коммутационных потерях. Мгновенное напряжение iC на конденсаторе С в интервале времени t9 изменяется от нулевого до максимального UC значения в момент времени t6, а далее снова спадает по колебательному закону до нуля (в момент времени t9). В момент времени t9, когда напряжение uС на компенсирующем конденсаторе С снова становится равным нулю, заканчивается период T в работе инвертора. В следующем цикле T электромагнитные процессы в инверторе повторяются.

В интервале времени t9 напряжение uZ на индукторе Z дважды изменяет знак, а ток iZ достигает вначале минимального (максимального по модулю условно отрицательного значения) IZ, а затем максимального (условно положительного) I=Z значения. В интервале паузы t9 ток iZ индуктора Z также изменяет знак на противоположный, но только однократно. В момент времени t9 через индуктор Z протекает условно положительный ток iZ, равный:

Кривая выходного напряжения uZ одноклю-чевого параллельного инвертора напряжения содержит, кроме основной ω, и высшие гармоники. Выходное напряжение uZ, как видно на временных диаграммах рис. 4, является существенно несинусоидальным. А выходной ток iZ инвертора из-за фильтрующих свойств параллельного нагрузочного контура (L, r, С) имеет достаточно высокий уровень первой гармоники ω. Состав и величины высших гармоник в выходном токе iZ зависят от режима работы. Амплитуды отрицательной IZ и поло-жительной I=Z полуволн выходного тока iZ обычно не равны (по модулю).

Однако в рекомендуемых режимах работы они отличаются всего на 2–4%. Если произвести замену реальной кривой выходного тока iZ эквивалентным периодическим сигналом с амплитудой IZ, вычисляемой как

то коэффициент амплитуды kA эквивалентного периодического сигнала будет больше на 3–8% стандартной величины для чисто синусоидального тока:

где IZ — действующий ток индуктора Z.

Напряжение uF на разделительном конденсаторе С1 и входной ток iЕ имеют сравнительно незначительные пульсации (рис. 4) с частотой ω управления инвертором. Величины пульсаций уменьшаются с ростом значений емкости С1 конденсатора С1 и суммарной индуктивности L1, L2 дросселей L1, L2 фильтра.

Если использовать допущения, что вентили VT, VD идеальные, индуктор Z представляет собой последовательную электрическую схему с сосредоточенными параметрами L, r, фильтровая емкость С1 постоянно заряжена до напряжения источника питания Е, то есть пульсации напряжения uF на разделительном конденсаторе С1 и пульсации входного тока iЕ отсутствуют, а входной ток iЕ равен своему среднему значению IЕ, то в интервалах линейности t1, t2 электромагнитные процессы в инверторе описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка, а в интервале t9 — уравнениями второго порядка. В результате, можно сравнительно просто исследовать схему одноключевого параллельного инвертора напряжения второго вида аналитически, например методом припасовывания (интервальным методом).

На рис. 5 приведены эквивалентные расчетные схемы для инвертора напряжения на интервалах линейности t1, t2 и t9, соответственно, выполненные с учетом принятых допущений. На схемах отмечены направления токов IЕ, iZ, iD, iС , принятых за условно положительные. Ток iТ транзистора VT имеет противоположное направление относительно тока iD диода VD.

Для определенности и удобства представления рассчитываемых величин введем некоторые обозначения:

где ρ — волновое сопротивление нагрузочного контура; δ — показатель затухания; D — коэффициент затухания параллельного нагрузочного контура; Ω — собственная частота нагрузочного контура.

Коэффициент затухания D есть величина, обратная добротности Q нагрузочного контура:

При аналитических расчетах целесообразно использовать систему относительных единиц. Это позволяет отразить результаты в наиболее общем виде, инвариантном к уровням напряжений, мощностей и частот реального устройства. В качестве базовых величин для вычислений относительных токов, напряжений, мощностей, времен, частот, сопротивлений, индуктивностей и добротностей, соответственно, приняты:

При этом относительные единицы определяются следующим образом:

Три последних выражения для r *, L* и Q* в системе (14) равнозначны выражениям системы (15):

Из первой эквивалентной расчетной схемы при выбранных направлениях токов IЕ, iZ, iD для интервала t1 (при t > t0) в абсолютных единицах, для примера, можно записать:

где UZ— минимальное (максимальное по модулю отрицательное) напряжение на индукторе Z.

При этом в относительных единицах из системы (16) получаем:

В момент времени t1* ток iD* равен нулю. Из (17) определяем относительный интервал линейности t*:

В интервале t1 напряжения на транзисторе VT (uТ*), встречно-параллельном диоде VD (uD) и компенсирующем конденсаторе С (uС*) в соответствии с (6) равны нулю:

Переносим начало отсчета в точку t1*. В интервале линейности t2 токи iZ* индуктора Z и iT* транзистора VT, напряжение uZ* на индукторе Z определяются из зависимостей

Из системы (20) находим относительный интервал линейности t2:

Еще раз отметим, что ток iТ* транзистора VT имеет противоположное относительно тока iD* диода VD направление.

Вновь переносим начало отсчета в точку t2* и рассматриваем электромагнитные процессы на интервале линейности t9. На интервале t9 вентили VT, VD тока не проводят. Используя вторую эквивалентную расчетную схему, определяем величины токов iZ*, iС* и напряжений uZ, uС*, uТ*, uD*:

В момент времени t3* перехода тока iZ* ин-дуктора Z через минимальное (условно отрицательное) значение имеем:

Момент времени t3* равен:

В момент времени t4* перехода напряжения uZ* индуктора Z через ноль из отрицательной в положительную область значений имеем:

Момент времени t4* определяется из выражения:

В момент времени t5* ток iZ* индуктора Z переходит через нулевое значение в положительную область. Выполняется следующее условие:

Момент времени t5* выражается зависимостью:

В момент времени t5*, как уже отмечалось, напряжения uZ* на индукторе Z и uC* на ком-пенсирующем конденсаторе С максимальны. Напряжение uZ* на индукторе Z условно положительное. Можно записать:

Момент времени t6* равен:

Отметим, что интервал времени t6*–t2* удовлетворяет неравенству:

В момент времени t7* ток iZ* индуктора Z достигает максимального (положительного) значения. Выполняются условия:

Момент времени t7* определяется зависимостью:

В момент времени t8* напряжение uZ* на индукторе Z снова переходит через ноль, но из положительной в отрицательную область значений. Соответственно имеем:

Момент времени t8* равен:

И, наконец, в момент времени t9* напряжение uZ* на индукторе Z снова отрицательное. Напряжение uC* на компенсирующем конденсаторе С становится равным нулю. Можно записать следующие условия:

Момент времени t9* определяется выражением:

Из (37) с учетом (7) для интервала линейности t9* записываем:

При этом интервал паузы t9* должен также удовлетворять очевидному неравенству:

Уравнения системы (22) трансцендентные. Их можно разрешить относительно неизвестных величин методом итераций. Задача существенно упрощается, если учесть, что для любого применяемого способа управления рассматриваемым инвертором напряжения имеет место «привязка» к резонансной частоте ω* нагрузочного колебательного контура.

Считая интервал t9* резонансного перезаряда компенсирующего конденсатора С заданным, определяем неизвестные токи IE*, IT*, ID*: (40).

Используя (38), получаем из (40) выражение для максимального тока IT* транзистора VT в окончательном виде:

 

Функции А, В в выражении (38) определяются следующим образом: (42).

Мощность Р* инвертора в относительных единицах равна:

 

Мощность в выражении (43) определяется без учета электрических потерь в устройстве. Все приведенные ранее аналитические расчеты также выполнены без учета потерь.

Выходная мощность РZ* инвертора с потерями будет несколько ниже:

где η — коэффициент полезного действия инвертора.

Коэффициент полезного действия η — величина непостоянная и зависит от режима работы устройства.

Инвертор используется в системах электропитания и управления высокочастотных технологических установок. В реальных условиях его нагрузка обычно подвержена довольно значительным изменениям. Это выражается в изменении электрических параметров схемы замещения L* и r* индуктора Z, характеризующих потребление им, соответственно, реактивной и активной мощности.

На рис. 6 приведены характеристики параллельного инвертора при изменении активного сопротивления r*, на рис. 7 — при изменении индуктивности L* индуктора Z, а на рис. 8 — при изменении частоты управления ω* инвертором.

 

 

В относительных единицах, согласно (13), (14), активное сопротивление r* выражается как:

Добротность Q* индуктора Z в относительных единицах равна:

На рис. 6–8 соответствующие кривые даны для приведенных величин добротности Q=*ин-дуктора и нормированного входного тока 2 IЕ* инвертора:

что сделано для удобства представления (согласования) масштабов.

Под максимальным током индуктора Z понимается наибольшее по модулю значение из двух величин IZ* и I=Z*, а под максимальным напряжением на индукторе Z (рис. 8) — величина U=Z.

Коэффициент использования транзистора VT по мощности kP* равен:

При увеличении сопротивления нагрузки r* (рис. 6) выходная мощность PZ*, коэффициент использования kP* транзистора VT по мощности, максимальный ток транзистора IT* и время его проводимости t2* возрастают. Действующее выходное напряжение UZ*, выходная частота ω* инвертора и максимальные напряжения UT*, UD* на вентилях VT, VD меняются незначительно. Интервал t9* резонансного перезаряда компенсирующего конденсатора С при увеличении сопротивления нагрузки r* в 5 раз (что соответствует реальному диапазону изменения электротермической нагрузки) увеличивается с 1,32π до 1,49π:. Интервал проводимости t2* транзистора V T при этом изменяется от 0,53π до 0,68π.

При увеличении индуктивности L* индуктора Z (рис. 7) выходная мощность PZ * и коэффициент использования kP* транзистора VT по мощности уменьшаются, а выходное напряжение UZ* инвертора возрастает. Управление инвертором осуществляется таким образом, чтобы относительная выходная частота ω* оставалась неизменной (абсолютная же частота управления со изменяется пропорционально √L).

Изменение относительной выходной частоты ω* равносильно изменению интервала проводящего состояния t2* транзистора VT. При увеличении интервала t2* от 0,35π до 1,11π выходная мощность PZ* увеличивается в 4,5 раза. Интервал t2* резонансного перезаряда компенсирующего конденсатора С уменьшается от 1,53π до 1,18π. Однако в этом случае несколько снижается коэффициент использования kP* транзистора VT по мощности, и, что более важно, значительно возрастают (до 3,93) максимальные напряжения UT*, UD* на вентилях VT, VD. Несмотря на то, что выходное напряжение инвертора UZ* становится более высоким (до 1,52), возрастание максимальных напряжений UT*, UD* на вентилях VT, VD и токов IT*, ID* через них при увеличении интервала t2* является отрицательным моментом. Поэтому целесообразна работа с интервалами t9* от 1,30π до 1,50π.

Рассмотренный автономный параллельный инвертор напряжения без постоянной составляющей тока в нагрузке и c закрытым входом может быть рекомендован, в частности, для применения на высоких частотах в преобразователях для питания так называемых трансформаторных нагрузок. Такими нагрузками являются, например, одновитковые индукторы контуров закалочных установок или мощные генераторы озона. Трансформаторы в этих устройствах используются как согласующие элементы, а также служат для гальванической развязки источника питания и нагрузки.

Литература
  1. Изюмов Н. М., Линде Д. П. Основы радиотехники. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983.
  2. Моин В. С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.: Энергоатомиздат, 1986.
  3. Авт. св. 1800659, СССР, МКИ Н05 В 6/06. Устройство для индукционного нагрева / С. В. Дзлиев, Е. М. Силкин, С. Н. Тазихин и др. // Б. И. 1993. № 9.
  4. Патент 2020711, РФ, МКИ Н02 М 5/458. Способ управления преобразователем частоты /Е. М. Силкин, Г. В. Мизин, А. И. Пахалин и др. // Б. И. 1994. № 18.
  5. Рогинская Л. Э., Иванов А. В., Мульменко М. М. и др. Электромагнитные процессы и параметрический синтез одновентильных инверторов с обратным диодом для электротермии // Электричество. 2003. № 12.
  6. З. 2009101618, РФ, МКИ Н02 М 7/5387. Автономный одноключевой параллельный инвертор напряжения / Е. М. Силкин // Б. И. 2009. № 1.
  7. З. 2009103491, РФ, МКИ Н02 М 7/5387. Параллельный инвертор напряжения / Е. М. Силкин // Б. И. 2009. № 2.

Что такое инвертор напряжения: применение и схема управления

Довольно часто возникают ситуации, когда требуется получить переменный ток путем преобразования постоянного тока. Для этих целей существует специальный прибор – инвертор напряжения, в котором находится встроенный микропроцессор, позволяющий автоматически выбрать необходимый режим работы, преобразованием напряжения в сети. Он может постоянное напряжение в 12 или 24 Вольт, которое производит аккумуляторная батарея, преобразовывать в стандартное 220 Вольт для работы большинства электроприборов. Таким образом, инвертор напряжения служит для приборов, использующих стандартную электросеть, бесперебойным источником питания.

Определение инвертора напряжения

Инвертор напряжения, в том числе и сделанный своими руками — неотъемлемая часть различных генераторов, использующих энергию течения или падения воды, силу ветра или солнечное излучение. С помощью него все виды энергии могут преобразовываться в обыкновенные для бытовых приборов параметры напряжения в 220 вольт из напряжения 12В или из трёхфазного. Таким образом, данные приборы выполняют преобразование постоянного напряжения с одной величиной, в переменное напряжение с требуемой величиной.

По своей сути схема инвертора напряжения сама является генератором, с помощью которого можно подобрать и получить периодически изменяющееся напряжение. В отличие от стабилизаторов, выходные напряжения могут иметь синусоидальную, близкую к синусоидальной или импульсную формы. На практике эти устройства используются как самостоятельные устройства, или в качестве какой-то отдельной части в системах бесперебойного электроснабжения.

Пользу смогли оценить по достоинству обитатели регионов, которые испытали веерные отключения электроэнергии. Незаменим автономный инвертор напряжения в условиях стихийных бедствий. Очень важно его присутствие в медицинских и детских учреждениях, для безопасности банков, хранилищ, складов.

Применение инвертора на практике

Выбирая инвертор напряжения, следует помнить, что он поможет и освещение обеспечить при необходимости, и телевизор посмотреть, и даже чайник вскипятить. Для тех, кто вынужден длительное время проводить в дороге, автомобильный инвертор своими руками незаменимое устройство, позволяющее пользоваться обычными бытовыми приборами в поездках.

В большинстве случаев инверторы напряжения используются как запасные фазные источники электропитания. Если ток в розетке пропадает, приборы тут же начинают работать от аккумулятора в обычном режиме. Подача электроэнергии восстановилась — инвертор переходит к зарядке аккумулятора, при этом, не мешая приборам нормально работать от сети. При этом он беспрерывно контролирует ситуацию.

Особую популярность данные устройства приобрели при совместном использовании с компьютерными системами. В этом случае электроснабжение становится непрерывным, даже при внезапном исчезновении сетевого напряжения. В ход идет резервный аккумулятор, обеспечивающий корректное завершение работы и выключение компьютера.

Существуют большие источники бесперебойного питания АИН, оборудованные мощными инверторами с высокой емкостью аккумуляторов. Они способны подавать энергию потребителю в автономном режиме в течение нескольких часов. При возвращении сети в нормальный рабочий режим происходит автоматическое переключение потребителей на нормальное электроснабжение, а аккумуляторы переходят в режим зарядки.

Если же напряжение, которое выдает аккумулятор, падает ниже допустимого предела, в этом случае также начинается его подзарядка. При отсутствии такой возможности — просигнализирует о прекращении подачи электроэнергии и перейдёт в режим ожидания, до возобновления подачи электроэнергии.

Принцип работы инверторных устройств

Современные технологические схемы, связанные с преобразованиями электроэнергии, предполагают использование инверторов в качестве промежуточного звена совместно с другими устройствами. Их основной функцией является преобразование напряжения с высокой частотой трансформации, составляющей несколько десятков или даже сотен килогерц.

Подобная задача с технической точки зрения в настоящее время решается достаточно легко, поскольку принцип работы инверторов основан на полупроводниковых ключах, устойчивых к высоким токам. Специально для этих устройств были разработаны магнитопроводы с нужными параметрами и различные типы электронных микроконтроллеров.

Технические характеристики и физические свойства инверторов примерно такие же, как и у других компонентов, в том числе и силовых устройств. Они отличаются надежностью, высоким коэффициентом полезного действия, минимальной массой и габаритными размерами. Каждый такой прибор должен выдерживать все параметры входного напряжения. Импульсные помехи на выходе находятся в разумных пределах и не создают проблем потребителям.

Схема управления

В каждом инверторе имеются полупроводниковые ключи с обратными шунтирующими диодами в виде моста мостовая схема. Для управления данными элементами используется специальный контроллер. Регулировка и расчет выходного напряжения осуществляется автоматически, в соответствии с мощностью текущей нагрузки. С этой целью изменяется ширина импульса в преобразователе высокой частоты. Данный процесс известен в качестве широтно-импульсной модуляции – ШИМ.

Выходное напряжение низкой частоты отличается симметричными полуволнами за счет постоянной ширины импульса низкочастотного блока.

Выходные ключи инвертора управляются путем специального алгоритма, при котором происходит последовательная смена структур в силовой цепи. За прямой структурой идет короткозамкнутая и далее – инверсная. Таким образом, мгновенная мощность выходной нагрузки инвертора представляет собой пульсации, протекающие с удвоенной частотой. В связи с этим режим работы первичного источника при прохождении через него пульсирующих токов, должен учитывать расчет определенных помех, образующихся на входе инвертора.

Основные типы преобразователей

Все преобразователи напряжения с 12 до 220В разделяются на несколько типов:

  • Первый вариант осуществляет превращение напряжения 12 вольт в 220. Пользуются популярностью у автолюбителей из-за возможности подключения телевизоров, пылесосов и других стандартных электротехнических устройств.
  • Во втором варианте, наоборот, инверторы 220 вольт преобразуют в 12. В основном используется в сложных эксплуатационных условиях, обеспечивая электробезопасность. Например, в специальном оборудовании, предназначенном для помещений с повышенной влажностью.
  • Третий инвертор тока по своей сути является стабилизатором, выполненным на основе двух инверторов. Вначале происходит преобразование 220 вольт в 12, а затем эти 12В вновь преобразуются в 220. В результате двойного преобразования на выходе получается напряжение с идеальной синусоидой. Бытовая техника и оборудование, у которых микросхема с электронным управлением надежно работают совместно с такими преобразователями. Данное устройство используется как стабилизатор напряжения для сварочного инвертора.

Все инверторы имеют три рабочих режима – пусковой, длительный и перегрузочный. В первом случае мощность нагрузки лишь на доли секунды в два раза превышает номинал устройства. Во втором случае нагрузка соответствует номиналу выбранного прибора. В режиме перегрузки расчет мощности подключенных потребителей может быть выше номинала в 1.3 раза. Подобный режим модель среднего инвертора выдерживает около 30 минут.

Форма выходного напряжения

В разных инверторах напряжение на выходе отличается по форме. Если это прямоугольник, то расчет коммутации группы ключей, дополненных обратными диодами, осуществляется таким образом, чтобы на нагрузке возникло переменное напряжение и обеспечивался контроль над режимом циркуляции в цепях реактивной энергии.

Выходное напряжение становится пропорциональным за счет относительной продолжительности импульсов управления или между сигналами, управляющими группами ключей, сдвигаются фазы. Если же циркуляция реактивной энергии находится вне зоны контроля, в этом случае величина и форма напряжения находятся под непосредственным влиянием потребителя.

Преобразователь напряжения, имеющий на выходе ступенчатую форму, с помощью предварительного преобразователя высокой частоты, производит формирование ступенчатой однополярной кривой напряжения. По своей форме она приближена к синусоиде, у которой полный период составляет половину периода напряжения на выходе. Далее, под влиянием низкочастотной мостовой схемы однополярная ступенчатая кривая становится двумя стабилизированными половинками кривой с разной полярностью, форма которой приблизительно напоминает синусоиду.

Напряжение холостого хода в сварочных инверторах

При использовании преобразующих устройств в практических целях, встречается такое понятие, как напряжение холостого хода сварочного инвертора. Данное состояние образуется за счет изменения напряжения 220 или 380 вольт с частотой 50 Гц, то есть может использоваться и трехфазный инвертор напряжения. Вначале оно становится напряжением постоянного тока, а затем вновь превращается в переменное, но уже с высокой частотой на выходе – в пределах 20-50 кГц.

Далее осуществляется расчет и подача этого высокочастотного напряжения к регулятору. Данный элемент поддерживает нужный уровень тока и напряжения, необходимых для зажигания дуги. Напряжение холостого хода не опасно при случайном касании токоведущих частей во время работы со сваркой, тогда как завышенное напряжение может вызвать серьезные негативные последствия.

Сварочный инвертор – идеальный помощник для качественной сварки

Сварочный инвертор прекрасно справляется с поставленной сварочной работой. И на это есть свои обоснованные факты:

  • Использовать сварочный инвертор в условиях бытового значения очень удобно – отсутствует большая нагрузка на сеть, исключено «мигание» света.
  • Отсутствует реакция аппарата на перемены напряжения, при наличии слабой сети качество сварки остается на высоте.
  • Глубокая и плавная регулировка тока, колеблющаяся в пределах от единиц до сотен ампер.
  • Постоянный стабильный ток. Инверторы варят все металлы электродами любой марки.
  • По своей весовой категории сварочный инвертор весит мало. Весит инвертор в зависимости от мощности тока не более единиц или нескольких десятков килограмм.
  • Устройство потребляет электроэнергию в 2 раза меньше, чем обычный сварочный трансформатор при той же продолжительности и интенсивности сварки.

Кратко и понятно – это сварочный электронный аппарат, наделенный новыми возможностями и свойствами. Главные из них:

  • Свыше 90% составляет кпд сварочного инвертора, а число соsFi приравнено к единице. Таким образом, вся электроэнергия, потребляемая этим устройством, без проблем высвобождается на дуге.
  • Постоянный ток, производимый инвертором, обладает идеальными подходящими для сварки внешними вольт-амперными характеристиками. Их легко подрегулировать для каждого типа соединения и сварки в целом.

Сварочный инвертор представлен устройством силовой электроники, которое функционирует на высоких напряжениях и частотах, а также больших токах. Напряжение входного характера дважды проходит процесс преобразования: сначала из сетевого значения переменного тока в постоянное, далее в переменное высокочастотное – частота до 200кгц. Согласно законам электроники, чем будет выше частота, тем размеры и масса трансформатора будут меньше. Если частоту увеличить в 900 раз, размеры и масса трансформатора станут меньше в 9 раз. Частота преобразуется при помощи широкоимпульсного модулятора, в основу которого заложены преобразователи последнего поколения с наличием высокой частоты. Переменное высокочастотное напряжение после трансформатора выпрямляется вновь и подается на дугу. Высокоточные цифровые процессоры на программируемых микросхемах осуществляют координацию работы всех взаимосвязанных элементов, контроль над параметрами и обратной связью со сварочной дугой.

Удивительно в работе инвертора то, что благодаря своему цифровому микропроцессорному управлению, аппарат «размышляет» за сварщика, контролируя ситуацию на дуге. К примеру, несколько основных программ, заложенных в микросхемы самого процессора:

  • Напряжение на дуге отключается при наличии короткого замыкания электрода на саму деталь сваривания. После начала короткого замыкания начинает работать через 0,3 секунды. Поэтому аппарат не нагревается и не происходит никакого прилипания электрода.
  • Легким прикосновением электрода к детали, при наличии правильного возбуждения дуги, устройство производит генерацию дополнительного импульса тока.
  • Если в процессе сварки наблюдается небольшое местное замыкание, инвертору по силе генерация серии коротких, но мощнейших импульсов тока, способных разрушить из жидкого металла так называемые перемычки.

Сварочный инвертор прекрасно подходит для всех видов плазменной и электродуговой сварки, а также резки металла. А именно:
— плазменнодуговая резка. Сама скорость резки очень велика, а кромка — аккуратная и ровная. Полная стабильность дежурной и основной дуги.
— сварка полуавтоматическая. Благодаря регулировке переноса металла происходит устранение разбрызгивания.
— аргонодуговая сварка. Процесс сварки полностью соответствует требованиям к высокому качеству.
— дуговая ручная сварка. Выгодно и экономно пользоваться инвертором каждый день.
Как видите, варить с инвертором – одно удовольствие.

3. ИНВЕРТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Инверторы подразделяются на зависимые (ведомые сетью) и автономные (независимые).

Автономный инвертор работает на автономную нагрузку, не содержащую других источников энергии той же частоты, что и выходная частота инвертора.

Автономные инверторы, так же как и зависимые, могут работать с естественной и искусственной коммутацией. Естественная коммутация автономного инвертора имеет ме­сто при его работе на перекомпенсированные синхронные двигатели, на статорные обмотки вентильного двигателя и т. д. Однако чаще всего в автономных инверторах, выполненных на тиристорах, применяется искусственная коммута­ция вентилей.

В зависимости от режима работы источника питания ин­вертора и особенностей протекания в нем электромагнитных процессов различают инверторы напряжения, тока и резо­нансные инверторы. Наиболее широкое применение получили инверторы напряжения и тока. Резонансные инверторы вы­полняются на частоту выходного напряжения в несколько единиц и десятков килогерц и используются в основном в электротермии.

Классические схемы автономных инверторов напряжения и тока приведены соответственно на рис.2.13,а,б. Напряже­ние  и ток  нагрузки формируются в этих схемах при поочередном переключении вентилей VS1, VS2 и VSЗ, VS4.

Рис. 2.13. Схемы и диаграммы автономных инверторов напряжения (а) и тока (б)

Питание инвертора напряжения (рис.2.13,а) производится от источника напряжения. В связи с этим форма напряже­ния  определяется алгоритмом переключения тиристоров, а форма тока  зависит от характера нагрузки. Реактивная мощность нагрузки компенсируется за счет введения конден­сатора  достаточно большой емкости. Обмен реактивной энергией между нагрузкой и конденсатором возможен бла­годаря подключению так называемого обратного выпрями­теля (моста реактивного тока), образованного из неуправ­ляемых вентилей.

Инвертор тока (рис.2.13,6) получает питание от источни­ка тока, для чего в цепь постоянного тока включена доста­точно большая индуктивность L, и поэтому . Фор­ма выходного тока  определяется только порядком пере­ключения тиристоров, а форма напряжения  зависит от характера нагрузки. Изображенная на рис.2.13,б форма кри­вой тока  предполагает возможность мгновенного измене­ния тока в цепи нагрузки, что невозможно, если нагрузка инвертора носит индуктивный характер. Однако, если на­грузку зашунтировать конденсатором достаточно большой емкости, то мгновенное изменение тока  оказывается воз­можным. Таким образом, общая нагрузка инвертора тока должна иметь емкостный характер. При этом конденсатор  должен компенсировать не только реактивную мощность на­грузки , но и инвертора. Последнее означает, что при усло­вии мгновенной коммутации тиристоров к запираемому вен­тилю должно быть приложено отрицательное напряжение в течение времени, определяемого углом  и необходи­мого для восстановления его управляющих свойств. На рис.2.13,б изображены кривые напряжения на конденсаторе , которое равно напряжению на нагрузке, и на тиристо­ре .

При регулировании частоты выходного тока необходимо изменять емкость конденсатора  обратно пропорционально квадрату частоты для сохранения постоянства угла . Это приводит к очень большой величине емкости при низких частотах. Поэтому схема, представленная на рис.2.13,б, практи­чески не применяется, используются более сложные схемы.

В зависи
мости от того, как включен конденсатор по от­ношению к нагрузке, инверторы тока и напряжения разделя­ются на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные. В параллельном инверторе (рис.2.13,б) коммутирующий конденсатор подключается параллельно на­грузке.

Последовательные и последовательно-параллельные ин­верторы находят применение в устройствах, где требуется повышенная частота выходного напряжения (2000…50000 Гц). Поэтому далее излагаются принципы работы параллельных инверторов напряжения и тока, используемых для управления электрическими машинами переменного тока.

Автономные тиристорные инверторы в зависимости от ор­ганизации процесса коммутации разделяются на инверторы с междуфазовой, пофазной, групповой, общей и индивидуаль­ной коммутацией. В дальнейшем на примере конкретных схем автономных инверторов рассматриваются некоторые виды коммутаций, нашедших наиболее широкое применение.

Принцип работы, характеристики и анализ электромаг­нитных процессов автономных инверторов рассмотрим снача­ла на примере преобразователя, выполненного на транзисто­рах. Особенности работы, связанные с коммутационными процессами в преобразователе, излагаются при анализе тиристорных инверторов напряжения и тока.

Работа инвертора — Студопедия

Свойства инверторов

  • Инверторы напряжения позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока.

Например, в персональных компьютерах, информационных центрах на базе ПК при внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора можно обеспечить работу компьютеров для корректного завершения решаемых задач.

В более сложных ответственных системах инверторные устройства могут работать в длительном контролируемом режиме параллельно с сетью или независимо от нее.

  • Кроме «самостоятельных» приложений, где инвертор выступает в качестве источника питания потребителей переменного тока, широкое развитие получили технологии преобразования энергии, где инвертор является промежуточным звеном в цепочке преобразователей.

Принципиальной особенностью инверторов напряжения для таких приложений является высокая частота преобразования (десятки-сотни килогерц). Для эффективного преобразования энергии на высокой частоте требуется более совершенная элементарная база (полупроводниковые ключи, магнитные материалы, специализированные контроллеры).



  • Как и любое другое силовое устройство, инвертор должен иметь высокий
    КПД[1], обладать высокой надежностью и иметь приемлемые массо-габаритные характеристики.

Кроме того, ИН длжен иметь допустимый уровень высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения (допустимое значение коэффициентов гармоник) и не создавать при работе недопустимый для других потребителей уровень пульсации на зажимах источника энергии.

Работа инвертора напряжения (ИН) основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения «задается» сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

1. регулирование напряжения;

2. синхронизация частоты переключения ключей;

3. защитой их от перегрузок; и др.

Методы технической реализации инверторов и особенности их работы

1. Ключи инвертора должны быть управляемыми (включаются и выключаются по сигналу управления), а так же обладать свойством двухсторонней проводимости тока. Как правило такие ключи получают шунтированием транзисторов обратными диодами. исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом его полупроводниковой структуры.

2. Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны. Наиболее простое регулирование достигается регулирование длительности (шины) импульса полуволны. Такой способ (для кратности его обозначают ШИР) является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции сигналов (ШИМ).


3. Нарушение симметрии полуволн выходного напряжения порождает побочные продукты преобразования с частотой ниже основной, включая возможность появления постоянной составляющей напряжения, недопустимой для целей, содержащих трансформаторы.

4. Для получения управляемых режимов работы инвертора, ключи инвертора и алгоритм управления ключами должны обеспечить последовательную смену структур силовой цепи, называемых прямой, коротко замкнутой и инверсной.

5. Мгновенная мощность потребителя пульсирует с удвоенной частотой. Первичный источник питания должен допускать работу с пульсирующими и даже изменяющими знак токами потребления. Переменные составляющие первичного тока определяют уровень помех на зажимах источника питания.

Работа, различные типы, схема работы и ее применение

Преобразование электроэнергии из постоянного тока в переменный осуществлялось в середине 19-20 века с помощью МГ агрегатов (мотор-генераторных установок) и роторных преобразователей. В начале 20 века газонаполненные лампы, а также вакуумные лампы использовались в качестве переключателей в инверторных схемах. Инвертор — это электрическое устройство, способное преобразовывать постоянный ток в переменный при заданной частоте и напряжении.Например, если мы хотим обеспечить электропитанием бытовую технику, то она будет использовать 230 В переменного тока. В некоторых случаях, когда питание переменного тока недоступно, электропитание может подаваться на бытовую технику через инвертор 12 В. Инверторы применимы для фотоэлектрических систем для обеспечения питания электрических устройств в горных хижинах, изолированных домах, лодках, автофургонах и т. Д. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое инвертор? как сделать инвертор , работа и его применение.


Что такое инвертор?

Инвертор можно определить как . Это компактное электрическое оборудование прямоугольной формы, используемое для преобразования напряжения постоянного тока (DC) в напряжение переменного тока (AC) в обычных приборах. Приложение DC включает в себя несколько небольших типов оборудования, таких как системы солнечной энергии. Постоянный ток используется во многих небольших электрических устройствах, таких как солнечные энергетические системы, силовые батареи, источники питания, топливные элементы, потому что они просто производят постоянный ток.

Инвертор

Основная роль инвертора заключается в преобразовании мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Энергия переменного тока может подаваться в дома и на предприятия, использующие коммунальные услуги, в противном случае энергосистема, системы переменного тока с батареями могут хранить только мощность постоянного тока. Кроме того, практически все бытовые приборы, а также другое электрооборудование могут функционировать в зависимости от сети переменного тока.

В некоторых случаях, как правило, входное напряжение меньше, когда выходное напряжение эквивалентно напряжению сети 120 В или 240 В в зависимости от страны.Эти устройства являются автономными устройствами для некоторых приложений, таких как солнечная энергия. На рынке доступны различные типы инверторов в зависимости от формы импульса переключения. Инвертор использует источники питания постоянного тока для подачи переменного напряжения на электронное и электрическое оборудование.

Работа инвертора

Работа инвертора состоит в том, что он преобразует постоянный ток в переменный, и эти устройства никогда не генерируют никакой энергии, потому что мощность генерируется источником постоянного тока.В некоторых ситуациях, например, когда напряжение постоянного тока низкое, мы не можем использовать низкое напряжение постоянного тока в бытовом приборе. По этой причине инвертор можно использовать всякий раз, когда мы используем солнечную панель.

Типы инверторов

Инверторы делятся на два типа: однофазные и трехфазные

Однофазный инвертор

Однофазные инверторы подразделяются на два типа, а именно полумостовые инверторы и полномостовые инверторы

Полумостовой инвертор

Полумостовой инвертор является важным строительным блоком в полномостовом инверторе.Он может быть построен с двумя переключателями, где каждый из его конденсаторов включает напряжение o/p, эквивалентное Vdc2. Кроме того, переключатели уравновешивают друг друга, если один переключатель активирован, другой переключатель автоматически деактивируется.

Полномостовой инвертор

Полномостовой инвертор Схема преобразует постоянный ток в переменный. Это может быть достигнуто путем размыкания и замыкания переключателей в правильном ряду.Этот тип инвертора имеет различные рабочие состояния, которые зависят от замкнутых переключателей.

Трехфазный инвертор

Трехфазный инвертор используется для преобразования входного постоянного тока в трехфазный выходной переменный ток. Как правило, его 3 плеча отклоняются под углом 120 ° для получения трехфазного источника переменного тока. Управление инвертором с коэффициентом 50%, а также управление могут происходить через каждые T/6 времени T. Переключатели, используемые в инверторе, дополняют друг друга.

3-фазные инверторы подключены к аналогичному источнику постоянного тока, а полюсные напряжения в 3-фазном инверторе эквивалентны полюсным напряжениям в 1-фазном полумостовом инверторе.Эти инверторы имеют два режима проводимости, такие как режим проводимости 120° и режим проводимости 180°.

Схема инвертора

Существует множество основных электрических схем для силовых устройств, трансформатора и коммутационных устройств. Преобразование постоянного тока в переменный ток может быть достигнуто за счет накопленной энергии в источнике постоянного тока, таком как батарея. Весь процесс может быть выполнен с помощью коммутационных устройств, которые постоянно включаются и выключаются, а затем повышаются с помощью трансформатора.

Схема инвертора

Входное напряжение постоянного тока можно включать и выключать с помощью силовых устройств, таких как МОП-транзисторы или , или мощных транзисторов. Изменение напряжения в первичной обмотке создает переменное напряжение на результирующей обмотке. Работа трансформатора эквивалентна усилителю , где выходная мощность может быть увеличена от напряжения питания от батарей до 120 В, в противном случае 240 В.

Существует три часто используемых каскада вывода инвертора: двухтактный с трансформатором с центральным отводом, двухтактный с полумостовым и двухтактный с полным мостом.Это наиболее популярно из-за простоты и определенных результатов; но в нем используется огромный трансформатор с более низким КПД. Простая двухтактная подача постоянного тока на инвертор переменного тока с помощью схемы трансформатора с центральным отводом показана на рисунке ниже.

Применение инвертора

Они используются в различных приложениях, таких как крошечные автомобильные адаптеры для офиса, бытовые приложения, а также в крупных сетевых системах.

Итак, это все обзор инверторов.Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что области применения инверторов варьируются от источников бесперебойного питания до регуляторов скорости электродвигателей. Название «инвертор» также относится к группе выпрямительных инверторов, которые возбуждаются переменным током и используются для изменения напряжения, а также частоты o/p переменного тока. Вот вопрос к вам, чем отличается от инвертора от ИБП ?

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

Теперь давайте увеличим масштаб и поближе рассмотрим один из ключевых компонентов цепи регулирования мощности — инвертор . Почти любые солнечные системы любого масштаба включают в себя инвертор определенного типа, позволяющий использовать мощность на месте для приборов с питанием от переменного тока или в сети. Различные типы инверторов показаны на рис. 11.1 в качестве примеров. Доступные модели инверторов теперь очень эффективны (более 95% эффективности преобразования энергии), надежны и экономичны.В коммунальном масштабе основные проблемы связаны с конфигурацией системы, чтобы обеспечить безопасную работу и свести к минимуму потери преобразования.

Рисунок 11.1. Инверторы: небольшая инверторная коробка для бытового использования (слева) и инверторы Satcon для коммунальных служб (справа)

Три наиболее распространенных типа инверторов, предназначенных для питания нагрузок переменного тока, включают: (1) инвертор с чистой синусоидой (для общих применений), (2) модифицированный инвертор прямоугольной формы (для резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок) и (3) инвертор прямоугольной формы (для некоторых резистивных нагрузок) (MPP Solar, 2015).Эти типы волн были кратко представлены в Уроке 6 (рис. 11.2). Здесь мы более подробно рассмотрим физические принципы, используемые инверторами для создания этих сигналов.

Рисунок 11.2. Различные типы сигналов переменного тока, создаваемые инверторами.

Кредит: Марк Федкин

Процесс преобразования постоянного тока в переменный основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — это создание разности электрических потенциалов в проводнике, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля.Например, если поместить катушку (катушку с проволокой) рядом с вращающимся магнитом, в катушке будет индуцироваться электрический ток (рис. 11.3).

Рисунок 11.3. Схематическое изображение электромагнитной индукции

Кредит: Марк Федкин

Далее, если мы рассмотрим систему с двумя катушками (рис. 11.4) и пропустим постоянный ток через одну из них (первичную катушку), эта катушка с постоянным током может действовать аналогично магниту (поскольку электрический ток создает магнитное поле). Если направление тока часто меняется на обратное (т.г., через переключающее устройство), переменное магнитное поле будет индуцировать переменный ток во вторичной обмотке.

Рисунок 11.4. Инверторные циклы. В течение 1-го полупериода (вверху) через верхнюю часть первичной обмотки включается постоянный ток от источника постоянного тока – солнечного модуля или батареи. Во время 2-го полупериода (нижний) постоянный ток включается через нижнюю часть катушки.

Кредит: Марк Федкин

Простая двухтактная схема, показанная на рис. 11.4, создает прямоугольный сигнал переменного тока.Это простейший случай, и если инвертор выполняет только этот шаг, то это прямоугольный инвертор. Этот тип вывода не очень эффективен и может быть даже вредным для некоторых нагрузок. Таким образом, прямоугольную волну можно дополнительно модифицировать, используя более сложные инверторы для получения модифицированной прямоугольной или синусоидальной волны (Dunlop, 2010).

Для получения модифицированного выходного сигнала прямоугольной формы, такого как показанный в центре рис. 11.2, в инверторе можно использовать управление низкочастотным сигналом. Эта функция позволяет регулировать длительность чередующихся прямоугольных импульсов.Также здесь используются трансформаторы для изменения выходного напряжения. Комбинация импульсов разной длины и напряжения приводит к многоступенчатой ​​модифицированной прямоугольной волне, которая близко соответствует форме синусоидальной волны. Инверторы низкой частоты обычно работают на частоте ~ 60 Гц.

Для получения синусоидального сигнала на выходе используются высокочастотные инверторы. В этих инверторах используется метод модификации ширины импульса: коммутация токов с высокой частотой и в течение переменных периодов времени. Например, очень узкие (короткие) импульсы имитируют ситуацию с низким напряжением, а широкие (длинные импульсы) имитируют высокое напряжение.Кроме того, этот метод позволяет варьировать интервал между импульсами: размещение узких импульсов на большем расстоянии друг от друга моделирует низкое напряжение (рис. 11.5).

Рисунок 11.5. Широтно-импульсная модуляция для приближения к истинной синусоидальной волне с помощью высокочастотного инвертора.

Авторы и права: Марк Федкин модифицирован после Dunlop, 2010 г.

На изображении выше синяя линия показывает прямоугольную волну, изменяющуюся в зависимости от длины импульса и времени между импульсами; красная кривая показывает, как эти переменные сигналы моделируются синусоидой.Использование очень высокой частоты помогает создать очень постепенные изменения ширины импульса и, таким образом, моделирует истинный синусоидальный сигнал. Метод широтно-импульсной модуляции и новые цифровые контроллеры позволили создать очень эффективные инверторы (Dunlop, 2010).

Инверторы мощности

: что это такое и как они работают?

Что такое инвертор?

Инвертор (или силовой инвертор) — это устройство силовой электроники, которое используется для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока. Хотя питание постоянного тока используется в небольших электрических устройствах, большая часть бытовой техники работает от сети переменного тока.Следовательно, нам нужен эффективный способ преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока.

Инвертор является статическим устройством. Он может преобразовывать одну форму электроэнергии в другие формы электроэнергии. Но он не может генерировать электроэнергию. Следовательно, инвертор является преобразователем, а не генератором.

Может использоваться как автономное устройство, например, в качестве источника солнечной энергии или резервного питания для бытовой техники. Инвертор получает энергию постоянного тока от батарей и преобразует ее в мощность переменного тока во время сбоя питания.

Инвертор мощности, используемый в сети энергосистемы для преобразования большой мощности постоянного тока в мощность переменного тока. т. е. он используется на приемном конце линий передачи HVDC. Этот инвертор известен как сетевой инвертор .

Как работает инвертор?

Давайте разберем работу инвертора на примере. Одна лампочка подключена к аккумулятору. Это делает близкий путь. Следовательно, ток будет течь через лампочку.

Лампа имеет две клеммы: «А» и «В».Положительная и отрицательная клеммы батареи соединены с клеммами «А» и «В» соответственно, и лампочка будет светиться.

Теперь поменяйте клеммы аккумулятора. Лампа будет светиться и в этом состоянии. Итак, в чем разница в обоих случаях?

Отличие здесь заключается в направлении переменного тока.

Теперь представьте, что вы можете вращать батарею со скоростью 50 или 60 об/мин. Что случится? Направление изменится 50 или 60 раз. Это похоже на мощность переменного тока.И частота 50 или 60 Гц.

Это просто для понимания принципа работы инвертора. Практически инвертор никогда не работает так и не имеет вращающихся частей.

Инвертор использует переключатели силовой электроники, такие как IGBT, MOSFET . Количество переключателей зависит от типа инвертора.

Давайте рассмотрим принципиальную схему однофазного мостового инвертора, чтобы понять, как он работает.

Есть четыре переключателя. Источник постоянного тока, подключенный к коммутаторы и нагрузка.

Когда переключатели S1 и S2 включены, а S3 и S4 выключены, направление тока через нагрузку в этом состоянии положительное. Это дает положительный полупериод выходного переменного тока.

Теперь переключатели S3 и S4 включены, S1 и S2 выключены. Ток течет в обратном направлении. Это дает отрицательный полупериод выхода переменного тока.

Время включения и выключения переключателей определяет выходную частоту. Выход инвертора представляет собой прямоугольную волну. Фильтры, используемые для генерации синусоидальной волны.

Типы инверторов

В соответствии с формой выходного сигнала

Существует три типа инверторов.

  • Инвертор прямоугольной формы
  • Модифицированный синусоидальный инвертор
  • Синусоидальный инвертор
Инвертор прямоугольной формы

Это наименее используемый, но самый простой тип инвертора. Выходной сигнал этого инвертора представляет собой прямоугольную волну. Бытовая техника и большая часть оборудования, работающего от сети переменного тока, рассчитана на синусоиду.

Преобразует прямой сигнал постоянного тока в фазосдвигающий сигнал переменного тока. сигнал. Но выход не является чистым сигналом переменного тока. Это самый дешевый вид инвертор.

Если вы подключаете оборудование с прямоугольным инвертором, приносит больше потерь. В худшем случае оборудование может быть повреждено.

Эти типы инверторов используются для генерации синусоидальных инверторов с использованием фильтров (например, активных фильтров нижних частот).

Модифицированный синусоидальный инвертор

Этот инвертор также известен как квазиволновой инвертор. Этот инвертор генерирует сигнал, близкий к синусоиде. Но он не может генерировать плавную синусоиду.

Модифицированный синусоидальный инвертор создает несколько пауз перед фазовый сдвиг.Он не сдвигает фазу напрямую с положительной на отрицательную, как прямоугольная волна.

Конструкция этого инвертора сложнее, чем инвертора прямоугольной формы, но проще, чем инвертора синусоидальной формы.

Синусоидальный инвертор

Это наиболее эффективный и сложный тип инвертора. Это генерирует чистую синусоидальную волну, аналогичную по форме волне мощности сети. Все Оборудование переменного тока предназначено для работы на синусоидальном сигнале.

Синусоидальная волна может генерироваться инвертором прямоугольной формы. изменяя форму выходного сигнала.

Этот преобразователь дал наименьшие потери. Но стоимость этого инвертора очень высока. Этот тип инверторов широко используется в жилых и коммерческих приложениях.

В зависимости от типа нагрузки

Существует два типа питания переменного тока; однофазные и трехфазные. Таким образом, существует два типа нагрузки. В соответствии с этим существует два типа инверторов:

  • Однофазный инвертор
  • Трехфазный инвертор
Однофазный инвертор

Если нагрузка однофазная, инвертор используется для питания нагрузка, то есть однофазный инвертор.Есть два типа;

  • Полумостовой инвертор
  • Полумостовой инвертор
Однофазный полумостовой инвертор

Два тиристора (S1 и S2), соединенные с двумя диодами обратной связи (D1 и D2), как показано на принципиальной схеме ниже.

Напряжение питания делится на две равные части. Резистивная нагрузка используется для понимания принципа работы.

Режим-1

В этом режиме тиристор S1 включен, а S2 выключен. Текущий путь потока: V/2-S1-B-RL-A-V/2 .

Ток, протекающий через нагрузку, направлен от B к A. А напряжение на нагрузке положительное V/2. В этом режиме генерируется положительный цикл выхода.

Режим-2

В этом режиме тиристор S2 включен, а S1 выключен. То текущий путь прохождения V/2-A-RL-B-S2-V/2 .

Ток, протекающий через нагрузку в направлении от А к В. Напряжение на нагрузке отрицательное, V/2. В этом режиме генерируется отрицательный цикл вывода.

Однофазный инвертор с полным мостом

В инверторе с полным мостом используются четыре тиристора и четыре диода обратной связи. В цепь подается один источник постоянного тока.

В полумостовом инверторе один переключатель находится в проводящем моменте. А в полномостовом инверторе два ключа находятся в проводящем состоянии одновременно.

Режим-1

Тиристоры S1 и S2 включены, а тиристоры S3 и S4 выключены во время этого режима. Текущий путь потока — V-S1-A-RL-B-S2-V.

Ток, протекающий через нагрузку, идет от A к B и составляет положительный полупериод.

Режим-2

Тиристоры S3 и S4 включены, а тиристоры S1 и S2 выключены. Текущий путь потока — V-S3-B-RL-A-S4-V.

Ток, протекающий через нагрузку, идет от B к A и составляет отрицательный полупериод выхода.

Трехфазный инвертор

Как правило, трехфазное питание переменного тока используется в промышленности, а нагрузка является трехфазной. В этом случае для управления этой нагрузкой используется трехфазный инвертор.

В трехфазном инверторе шесть диодов и шесть тиристоров использовал.По времени проводимости тиристора этот инвертор делится на Два типа;

  • 120-градусный режим работы
  • 180-градусный режим работы
120-градусный режим работы

Два тиристора одновременно находятся в проводящем состоянии. Проводимость время для всех тиристоров составляет 120 градусов. Это означает, что переключатель остается включенным в течение 120 градусов и OFF для следующих 240 градусов.

Форма фазного напряжения представляет собой квазипрямоугольную волну, а форма линейного напряжения представляет собой трехступенчатую форму волны.

180-градусный режим работы

Одновременно работают три тиристора. Проводимость время для всех тиристоров составляет 180 градусов.

Форма линейного напряжения и фазного напряжения противоположна на 120-градусный режим работы. Здесь для фазного напряжения форма волны представляет собой трехступенчатую волна, а для линейного напряжения форма волны представляет собой квазипрямоугольную волну.

В 180-градусном режиме работы два тиристора общего моста одновременно включены и выключены. Например, в полупериоде (180 градусов) S1 включен, а в следующем полупериоде включен S4.Таким образом, одновременно S1 выключается, а S4 включается. Из-за этой одновременной проводимости возможно, что источник может замкнуться.

Эта проблема не возникает в 120-градусном режиме операция.

Области применения инвертора

Некоторые области применения инвертора включают:

  • Когда основное питание недоступно, источник бесперебойного питания (ИБП) использует аккумулятор и инвертор.
  • Инвертор мощности , используемый в линии передачи высокого напряжения постоянного тока.Он также используется для соединения двух асинхронных систем переменного тока.
  • Солнечная панель питается от постоянного тока. Солнечный инвертор используется для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока.
  • Инвертор вырабатывает переменное выходное напряжение с помощью блока управления ( инвертор с обратной связью ). Скорость инвертора регулируется подачей переменного напряжения. Например, он используется в двигателе компрессора холодильника, железнодорожном транспорте, управлении скоростью асинхронного двигателя, электромобиле.
  • Он может преобразовывать низкочастотную мощность переменного тока в более высокую частоту, которая используется в индукционном нагреве .

Кто изобрел инвертор?

До изобретения инвертора мотор-генераторная установка и роторный преобразователь использовались для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока.

Технический термин инвертор был впервые введен Дэвидом Принсом в статье под названием «Инвертор» в 1925 году. В этой статье Прайс определил инвертор как обратную сторону выпрямителя.

Термин «выпрямитель» использовался более двух десятилетий до 1925 года. Вращающиеся преобразователи использовались в качестве выпрямителя до тех пор, пока диод не стал доступен.Когда он используется для преобразования постоянного тока в переменный, он называется «перевернутыми роторами» .

После изобретения переключателей силовой электроники наступила новая эра преобразователей запущено. И увеличить применение инвертора. Что приводит к продвижение инвертора.

Как работает инвертор. Работа инвертора с блок-схемой и объяснением

Инвертор n используется для обеспечения бесперебойного питания 220 В переменного тока или 110 В переменного тока (в зависимости от сетевого напряжения конкретной страны) устройства, подключенного в качестве нагрузки к выходной розетке.Инвертор выдает постоянное переменное напряжение на выходную розетку, когда сеть переменного тока недоступна.

Давайте посмотрим, как инвертор делает это возможным. Чтобы понять работу инвертора, мы должны рассмотреть
в следующих ситуациях.

  • При наличии сетевого питания переменного тока.
  • , когда блок питания переменного тока недоступен.

При наличии сетевого питания переменного тока.

W Когда питание от сети переменного тока доступно, датчик сети переменного тока определяет это, и питание поступает в секцию реле и зарядки аккумулятора инвертора.Главный датчик переменного тока активирует реле, и это реле напрямую пропускает питание переменного тока к выходной розетке. В этой ситуации нагрузка будет управляться линейным напряжением. Также линейное напряжение подается на секцию зарядки аккумулятора, где линейное напряжение преобразуется в напряжение постоянного тока (обычно 12 В постоянного тока или 24 В постоянного тока), затем регулируется, и батарея заряжается с его помощью. Существуют специальные схемы для измерения напряжения батареи, и когда батарея полностью заряжена, зарядка прекращается. В некоторых инверторах будет схема непрерывной подзарядки, которая постоянно держит аккумулятор полностью заряженным.

Когда блок питания переменного тока недоступен.

Вт Когда блок питания переменного тока недоступен, схема генератора внутри инвертора вырабатывает управляющий сигнал МОП-транзистора частотой 50 Гц. Этот сигнал возбуждения МОП-транзистора усиливается секцией драйвера и отправляется на выходную секцию. Используются полевые МОП-транзисторы или транзисторы. для операции переключения. Эти МОП-транзисторы или транзисторы подключены к первичной обмотке инверторного трансформатора. Когда эти переключающие устройства получают сигнал привода МОП от схемы драйвера, они начинают переключаться между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ с частотой 50 Гц.Это коммутационное действие полевых МОП-транзисторов или транзисторов вызывает ток частотой 50 Гц на первичную обмотку инверторного трансформатора. Это приводит к напряжению 220 В переменного тока или 110 В переменного тока (в зависимости от коэффициента обмоток инверторного трансформатора) на вторичной обмотке или инверторном трансформаторе. Эта вторичная обмотка напряжение подается на выходной разъем преобразователя с помощью переключающего реле.

Автоматизация инвертора.

I Инвертор содержит различные схемы для автоматического обнаружения и устранения различных ситуаций, которые могут возникнуть, когда инвертор работает или находится в режиме ожидания.Эта секция автомата следит за такими состояниями, как перегрузка, перегрев, низкий заряд батареи, перезарядка и т. д. В зависимости от ситуации секция автоматизации может переключать батарею в режим зарядки или выключать. Различные условия будут указаны оператору с помощью светящихся светодиодов или звуковых сигналов тревоги. В современных инверторах ЖК-экраны используются для визуальной индикации условий.

————————————————————————————-

Блок-схема базового инвертора.

————————————————————————————-

Внутри инвертора.

————————————————————————————-

Некоторые имеющиеся в продаже инверторы.

Принцип работы, схема, классификация и применение

Инвертор является одной из наиболее часто используемых электронных схем в большинстве приложений. Это схема, которая преобразует фиксированный источник постоянного тока в переменный источник переменного тока для питания нагрузок переменного тока. Широко используется в коммерческих, авиационных, жилых и промышленных целях.Его можно рассматривать как основу для большинства приложений. Он часто используется в качестве промежуточного устройства между источником постоянного тока и нагрузкой. Во многих случаях он также выступает в качестве промежуточного устройства между источником переменного тока и нагрузкой. Например, при управлении скоростью асинхронного двигателя источником питания является переменный ток, но переменный ток преобразуется в постоянный ток с помощью схемы выпрямителя, а постоянный ток снова преобразуется в переменный ток инвертором и подается на асинхронный двигатель. Это помогает улучшить качество электроэнергии за счет преодоления содержания гармоник.

Что такое инвертор?

Определение: Инвертор – это электронная схема, которая преобразует фиксированное питание постоянного тока в переменное питание переменного тока.Инвертор используется для питания нагрузок переменного тока от батареи или управления нагрузками переменного тока посредством преобразования переменного тока в постоянный. Инверторы также доступны в виде однофазных инверторов и трехфазных инверторов. Конечно, в трехфазном инверторе требуется больше коммутационных операций. Давайте посмотрим принципиальную схему и принцип работы однофазных и трехфазных инверторов.

Однофазный инвертор

Однофазный инвертор или также называемый полумостовым инвертором, преобразователь питания постоянного тока в однофазное питание переменного тока.Для этого используются два переключающих устройства для преобразования постоянного тока в переменный. Диоды, конденсаторы помогают схеме работать бесперебойно.

Принцип работы однофазного инвертора

Как следует из названия, полумостовой инвертор, выходное напряжение изменяется от +Vs/2 до -Vs/2. Как показано на схеме, два коммутационных аппарата соединены в одну общую ветвь или также называемую ветвью. Это переключение может быть SCR, MOSFET или IGBT. Как правило, мы используем MOSFET чаще для высокочастотных приложений. Еще одним преимуществом MOSFET является то, что он имеет низкие потери на переключение, но высокие потери проводимости.

Однофазный инвертор

Как показано на схеме, у нас есть два коммутационных устройства S1 и S2. Чтобы получить один цикл переменного напряжения, каждое устройство срабатывает одновременно. Другой выключен в тот же момент. Например, чтобы получить положительный цикл переменного питания, устройство S1 включается, а S2 остается выключенным. Точно так же, чтобы получить отрицательный цикл переменного питания, устройство S2 включается, а S1 остается выключенным. Выходная волна показана ниже.

Форма выходного напряжения Полумостовая форма

Как показано на рисунке выходных данных, когда S1 проводит от 0 до T/2, получается выход +Vs/2.Точно так же, когда S2 проводит от T/2 к T, получается выход -Vs/2. Следовательно, выходное напряжение меняется от +Vs/2 до -Vs/2, что считается переменным напряжением. Т — суммарный период времени проведения двух устройств. Можно отметить, что форма волны выходного напряжения представляет собой ступенчатую прямоугольную форму волны. В инверторах мы никогда не получаем синусоидальную форму волны. Ступенчатая прямоугольная форма сигнала чередуется между двумя значениями, что считается переменным напряжением. То же самое и для трехфазного инвертора.

Трехфазный инвертор

Как показано на принципиальной схеме, это трехфазный инвертор, также называемый мостовым инвертором. Всего для схемы нам потребуется шесть коммутационных аппаратов. От источника постоянного тока мы получаем трехфазное переменное напряжение на стороне нагрузки.

Схема трехфазного инвертора

Принцип работы трехфазного инвертора

Во-первых, устройства должны быть пронумерованы для правильной работы. Обратите внимание, что у нас есть шесть устройств, два устройства на одной ноге.Эта схема также называется трехступенчатой ​​операцией. В нумерации устройств есть логика. Устройства нумеруются в соответствии с последовательностью срабатывания. Это означает, что как показано на схеме, переключатель S2 срабатывает после S1, и аналогично для остальных устройств. Требуемый выход представляет собой трехфазное напряжение, что означает, что требуются трехфазные последовательности, разделенные на 120 градусов каждая. Для каждой последовательности фаз работает одна пара коммутационных аппаратов. Это означает, что для получения фазы R включаются S1-S2.Для получения фазы Y включаются фазы S3-S4, а для получения фазы B включаются фазы S5-S6. Форма выходного сигнала показана ниже.

Выходное напряжение трехфазного инвертора

Как показано на схеме, мы получаем ступенчатую прямоугольную форму волны. Следует отметить одну важную вещь: между срабатыванием одного устройства и другим должна быть временная задержка. Например, когда мы получаем фазу R, мы запускаем S1 и S2. S1, S2 не срабатывают одновременно. Там задержка 60 градусов. Однако каждое устройство может быть диодным или полевым МОП-транзистором с проводимостью на 120 градусов.Опять же, время проведения и момент срабатывания также зависят от режима проведения. У нас есть два режима, 180-градусный режим проводимости и 120-градусный режим проводимости. Принципиальное отличие в 120 градусах проводимости, на каждый прибор дается заведомая задержка 60 градусов во избежание короткого замыкания двух приборов.

Применение

Применения инверторов серии включают в себя промышленные, бытовые и т. д. Это одно из наиболее часто используемых устройств.Кратко описано несколько применений.

  1. Источник бесперебойного питания (ИБП) – Это широко используемые схемы в компьютерных системах. Чтобы избежать внезапного отключения питания компьютерных систем, компьютеры получают питание через ИБП.
  2. Регулятор скорости электродвигателя – В этом приложении переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя, а постоянный ток снова преобразуется в переменный с помощью инвертора. Это помогает получить переменный переменный ток из фиксированного постоянного тока. На стороне нагрузки мы можем получить переменный переменный ток для управления скоростью двигателя (управление напряжением якоря)
  3. Холодильные компрессоры — В этом случае он используется для управления скоростью привода двигателя компрессора для переменного охлаждения.
  4. Высоковольтные системы постоянного тока (HVDC) – В этом случае для передачи электроэнергии на большие расстояния мощность переменного тока преобразуется в постоянный ток, передается, и снова постоянный ток преобразуется обратно в переменный ток с помощью инверторов. Это преобразование необходимо для преодоления проблем со стабильностью при передаче переменного тока.
  5. S olar Фотогальванические элементы (солнечная батарея) – Одна из новейших технологий преобразования возобновляемой энергии. Здесь энергия солнечного света используется для производства электроэнергии с помощью солнечных батарей.Солнечные батареи производят постоянный ток, который снова преобразуется в переменный ток с помощью инверторов.

Другими часто используемыми приложениями являются индукционный нагрев, электросеть, хранение энергии и т. д.

Как сделать инвертор?

Однофазный инвертор можно легко собрать даже дома. Для этого требуется батарея для МОП-транзисторов, нагрузка переменного тока и соединительные провода. Как показано на рисунке для однофазного инвертора, его можно легко подключить для получения регулируемого источника переменного тока.

Часто задаваемые вопросы

1).В чем разница между ИБП и инвертором?

ИБП или источник бесперебойного питания в основном используется для хранения энергии с помощью батарей. Но инверторы используются для преобразования источника постоянного тока в переменный для управления или питания нагрузок переменного тока. Комбинация ИБП и инверторов образует коммерческий ИБП, продаваемый на рынке.

2). Что опаснее, переменный ток или постоянный ток?

Учитывая величину, постоянный ток более опасен, чем переменный. AC меняет свою величину, а DC является фиксированной величиной.

3). На чем будет работать инвертор мощностью 3000 Вт?

С инвертором мощностью 3000 Вт многие домашние устройства, такие как два вентилятора, три ламповых светильника, телевизор, компьютерная система и т. д., могут легко работать в течение 3-4 часов. Однако следует избегать тяжелых нагрузок, таких как кондиционер, холодильник и т. д.

4). Сколько ампер потребляет инвертор?

Ответ. Расчет прост. Мощность дается как произведение напряжения и силы тока. Таким образом, инвертор мощностью 300 Вт, 15 В может потреблять до 20 А.Однако с учетом потерь значения меньше.

5). Что такое технология двойного инвертора?

A Двойной инвертор переменного тока — это передовая технология, в которой используется двойной роторный компрессор, обеспечивающий более эффективную работу при меньшем уровне шума. Использование сдвоенных роторных компрессоров улучшает балансировку роторов и крутящий момент сжатия.

Мы видели принципиальную схему, принцип работы однофазных и трехфазных инверторов, а также формы сигналов. Мы также видели области применения и особенности инверторов.Одним из последних достижений в области управления нагрузками переменного тока с помощью инверторов является широтно-импульсная модуляция выходного ступенчатого прямоугольного сигнала. Это обеспечивает эффективное и точное управление скоростью асинхронных двигателей. Можно задуматься над тем, что в чем принципиальная разница между широтно-импульсной синусоидальной модуляцией и широтно-векторной модуляцией?

 

Простой принцип работы инвертора | ElecCircuit.com

Вот принцип работы инвертора.Инвертор является разновидностью генератора. Он может производить мощный переменный ток на выходе из источника постоянного тока.

Успеем? Это сложно? Это дорого? Слишком много вопросов! Это начало изучения того, как работает инвертор. Думаю, в фиче у него будет больше производительности при маленьком размере. Но основное все же важно.

Обычно источник постоянного тока представляет собой батарею на 12 В. Инвертор изменит его на AC 220V , 50 Гц для использования любых приборов.

Лучше всего аккумулятор!

Инвертор производит энергию.Но батарея – это энергия или источник. Я заметил следующее.

Энергия батареи всегда приблизительно равна энергии, потребляемой нагрузкой.

Например, для нагрузки требуется 10 Вт при 220 В переменного тока. Итак, батарея должна отдавать мощность около 10 Вт при 12 В. Также аккумулятор может давать ток.

По закону Ома. Мы можем найти ток батареи, который должен иметь P / V = ​​I или 10 Вт / 12 В = 0,8 А.

Пока инвертор работает . Он всегда будет терять энергию внутри себя.Аккумулятор должен иметь мощность более 1А.

Инвертор имеет простой принцип работы, как показано на рисунке 1.

Прежде всего, это трансформатор .

Наиболее распространенным типом трансформатора является многослойный сердечник, 12В-ТТ-12В.

Обычно первичная обмотка 220В. Затем 12В вторично, выход 12В.

А вот это получается. обмотка 12В является входной или первичной. Вместо этого на выходе или вторичной обмотке используется обмотка 220 В.

5 инверторных схем по простому принципу

Мы используем этот принцип для создания множества схем. Например 5 списков цепей.

    1. 555 инверторная цепь с использованием MOSFET
    2. Как сделать инверторную схему диаграммы в течение 5 минут
    3. инверторная цепь, 12 В до 220 В на 500 Вт
    4. 100 Вт инверторная схема 12V до 220V с использованием транзистора
    5. Простая схема инвертора с использованием 6 транзисторов

Посмотрим, как они работают.

Напряжение 12 В от положительной клеммы аккумулятора поступает на средний отвод (ТТ) обмотки 12 В. Теперь это первичная катушка.

Два конца катушки (точки A и B) подключены к двухполюсному переключателю на землю.

Во-первых, если коммутатор подключается к точке А. Ток номер 1 поступает от аккумуляторной батареи в ТТ через контакт А выключателя на землю.

Во-вторых, если вы повернете переключатель из A в B. Это приведет к тому, что ток номер 1 перестанет течь.Затем ток 2 течет на землю через ТТ и контакт В выключателя.

В-третьих, этот двухпозиционный переключатель управляется прямоугольным генератором. который генерирует частоту примерно 50 Гц.

Заставляет переключатель выбирать между точками A и B со скоростью около 50 раз в секунду. Кроме того, ток 1 и 2 текут к трансформатору попеременно со скоростью 50 раз в секунду.

Теперь ток, поступающий в трансформатор, попеременно выглядит как напряжение переменного тока.

Согласно теории трансформаторов. Электромагнитное поле набухает и разрушается. И тогда во вторичную обмотку 220В индуцируется ток.

Что это вызывает Напряжение переменного тока 220В 50Гц. Напряжение готово для подачи на различные типы электрооборудования, для работы которых требуется переменный ток 220 Вольт.

Выбор трансформатора в инверторе
Как указано выше в законе Ома, трансформатор может увеличить шаг напряжения. Но выходной ток всегда уменьшался до более низких уровней.

Если хотите взять инвертор на нагрузку 10Вт. Ток трансформатора должен быть не менее 1А.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь, чтобы электроника Обучение было легким .

Часто задаваемые вопросы по мажорсинусным инверторам


Часто задаваемые вопросы по мажорсинусным инверторам

Продолжение…

 

В. Какой размер кольцевой клеммы для входа постоянного тока инвертора?

А.Каждый новый инвертор поставляется с изолированными обжимными кольцевыми клеммами, готовыми к установке.
• 1 кВА: изолированное кольцо, 12–10AWG, размер шпильки — 5/16
• 2 кВА: изолированное кольцо, 8AWG, размер шпильки — 5/16 .

В. Какой размер кольцевой клеммы для входа переменного тока байпаса?

A. Размер винта клеммы для входа переменного тока: M5 x 1,0 или 10-32
Примеры ввода переменного тока — ширина >12 мм, желтый обжим
3M# MNG1010R
TE# CPGI-B-106-1503-5
Panduit# PN10- 10R
STA-KON# RC10-10
AMP 2-324015-1 Вилка и замок

В.Что входит в набор инструментов для установки/коричневую коробку?

A. Содержимое прилагаемого набора инструментов:
• Полиэтиленовый пакет на молнии с двенадцатью винтами M4 и двумя винтами 6-32
• Два больших монтажных кронштейна (для монтажа в стойку 23″/24″)
• Два небольших монтажных кронштейна (для монтажа в 19-дюймовую стойку) )
• Одна защитная крышка для входа переменного тока

В. Ваши продукты имеют положительное, отрицательное или плавающее заземление?

A. Положительные и отрицательные входные клеммы постоянного тока плавают относительно земли. Установка диктует, если и как система связана с землей.

Для инверторов: Это означает, что вход постоянного тока является плавающим, поэтому подходящие приложения включают в себя сотовые/радиостанции +24 В, телекоммуникационные приложения -48 В и плавающие коммунальные установки 130 В.

*Плавающая ссылка относится только к элементам оборудования постоянного тока, поскольку не относится ни к каким элементам оборудования переменного тока.

В. Какой номинал гальванической развязки у этого инвертора?

А. Инверторы рассчитаны на изоляцию входа и выхода более 1500 В постоянного тока.

В. Есть ли короткий период в течение указанного времени переключения (<4 мс), когда и инвертор, и реле байпаса разомкнуты, или это замыкание перед прерыванием переключения?

A. Да, размыкание перед замыканием, время переключения около 4 мс. Когда инвертор работает в автономном режиме, потребуется 6 мс, чтобы обнаружить сбой I/P переменного тока. После обнаружения сбоя переменного тока максимальное время перехода составляет около 10 мс.

В. Можно ли подключить выход переменного тока нескольких инверторов для параллельной работы?

А.Нет. Инверторы предназначены для автономной работы. Выход нескольких инверторов не следует использовать для параллельных приложений, чтобы удвоить мощность.

В. Что делать, если требуемая нагрузка превышает расчетную мощность инвертора?

A. Мы рекомендуем разделить подключения нагрузки на более мелкие группы. Разнообразьте приложение, используя меньшие пакеты, прикрепленные к нескольким выходным панелям инвертора. Инверторы предназначены для независимой работы, поэтому обеспечивают несколько путей источника для поддержания критических нагрузок приложений.

В. Хорошо, наши нагрузки в сумме превышают мощность одного инвертора. Можете ли вы объяснить альтернативные архитектуры?

А. У вас есть несколько вариантов; Разнообразьте приложение, используя меньшие пакеты и развертывая инверторы либо с ЧЕСЕССУШИМОЙ, либо с РАСПРЕДЕЛЕННОЙ архитектурой. Эти модели естественным образом обеспечивают отказоустойчивость и отказоустойчивость вашей сети приложений.

В. Можно ли подключить выход переменного тока этого инвертора к электросети?

А.  Нет. Инверторы предназначены для автономной работы.Выход не следует развертывать для сетевых приложений.

В. Что такое теоретическое среднее время безотказной работы?

A. Теоретическая наработка на отказ превышает 200 000 часов. Подробные технические характеристики на единицу см. в номерах моделей ниже

.

Majorsine1000-125-2U= 474 740,06 часов   | Majorsine2000-125-2U= 446 373,50 часов

Majorsine1000-48-2U=210 017,93 часа   | Majorsine2000-48-2U = 205 817,25 часов

Majorsine1000-24-2U= 537 065,69 часов

В.Каков потребляемый ток DC IN-RUSH инвертора Majorsine?

А. Пусковой ток < 5 А для инвертора без нагрузки.

В. Каков размер входного выключателя постоянного тока для мажорсинусных инверторов?

A. Оценки на модель:

Majorsine1000-24-2U = 50A
Majorsine1000-48-2U = 25A
Majorsine2000-48-2U = 50A
Majorsine1000-125-2U = 10A
Majorsine2000-125-2U = 20A

В. Каков номинальный ток автоматического выключателя переменного тока для БАЙПАСА СЕТИ на устройствах Majorsine?

А.Оценки на модель:

• 15 А для Majorsine 1000, выход 120 В переменного тока
• 25 А для Majorsine 2000, выход 120 В переменного тока
• 8 А для Majorsine 1000, выход 230 В переменного тока
• 15 А для Majorsine 2000, выход 230 В переменного тока

В. Будет ли устройство пытаться вернуться в свое последнее известное состояние, если оно обнаружит перегрузку при работе от постоянного тока?

A. Устройство попытается восстановить работу в режиме постоянного тока один раз, прежде чем зафиксируется в режиме обхода переменного тока. Уменьшите подключенные нагрузки и повторно запустите инвертор в эксплуатацию.Проверьте экран состояния для измеренного процента использования.

В. Каково потребление тока в режиме ожидания (вход постоянного тока) устройства без нагрузки на выходе переменного тока?

A.        0,28 А для Majorsine2000-125-2U и Majorsine1000-125-2U

   0,9 А для Majorsine1000-24-2U

   0,4 А для Majorsine1000-48-2U и Majorsine2000-48-2U

В. Можно ли отключить индикацию неисправности байпаса переменного тока?

А.        Да; см. инструкции в нашей недавней технической публикации.(связь с программированием обхода)

В. Не могли бы вы рассказать о процедуре изменения частоты на инверторе?

A.   Когда на инверторе появляется аварийный сигнал FAULT со следующим текстом: «AC BYPASS OUT OF FREQUENCY», отключите питание инвертора от источников постоянного и переменного тока. При запуске инвертора, используя только источник постоянного тока, передняя панель будет активна для изменения конфигурации ТОЛЬКО 10 секунд.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.