Ano ang isang boltahe inverter, kung paano ito gumagana, ang paggamit ng isang inverter

Ang mga espesyal na electronic power supply na tinatawag na inverters ay ginagamit upang i-convert ang direktang kasalukuyang sa alternating current. Kadalasan, ang isang inverter ay nagko-convert ng isang DC boltahe ng isang magnitude sa isang AC boltahe ng isa pang magnitude.

Samakatuwid, ang inverter ay isang generator ng pana-panahong pagbabago ng boltahe, habang ang waveform ng boltahe ay maaaring sinusoidal, malapit-sinusoidal o pulsed... Ginagamit ang mga inverter bilang mga independiyenteng aparato at bilang bahagi ng mga uninterruptible power supply system (UPS).

Bilang bahagi ng uninterruptible power sources (UPS), pinapayagan ng mga inverter, halimbawa, na makatanggap ng tuluy-tuloy na kapangyarihan sa mga computer system, at kung biglang mawawala ang boltahe sa network, agad na sisimulan ng inverter ang pagbibigay sa computer ng enerhiya na nakuha mula sa backup na baterya. Hindi bababa sa ang gumagamit ay magkakaroon ng oras upang i-off at i-off ang computer.

Gumagamit ang mas malalaking uninterruptible power supply ng mas malalakas na inverter na may malalaking kapasidad na baterya na maaaring makapag-autonomiya sa mga consumer ng oras anuman ang grid, at kapag bumalik sa normal ang grid, awtomatikong ililipat ng UPS ang mga consumer sa mga mains at magsisimulang mag-charge ang mga baterya.

Ang teknikal na bahagi

Sa mga modernong teknolohiya ng conversion ng kuryente, ang inverter ay maaari lamang kumilos bilang isang intermediate unit, kung saan ang function nito ay upang i-convert ang boltahe sa pamamagitan ng isang high-frequency transformation (sampu at daan-daang kilohertz). Sa kabutihang palad, ngayon ang problemang ito ay madaling malutas, dahil para sa pagbuo at disenyo ng mga inverters, ang parehong mga semiconductor switch na may kakayahang makatiis sa mga alon ng daan-daang amperes, mga magnetic core na may kinakailangang mga parameter at mga electronic microcontroller na espesyal na idinisenyo para sa mga inverters (kabilang ang resonant) na magagamit.

Ang mga kinakailangan para sa mga inverter, pati na rin para sa iba pang mga power device, ay kinabibilangan ng: mataas na kahusayan, pagiging maaasahan, ang pinakamaliit na posibleng sukat at timbang. Kinakailangan din para sa inverter na mapaglabanan ang pinahihintulutang antas ng mas mataas na mga harmonika sa boltahe ng input at hindi lumikha ng hindi katanggap-tanggap na malakas na ingay ng salpok para sa mga gumagamit.

Sa mga system na may "berde" na pinagmumulan ng kuryente (mga solar panel, wind mill) upang direktang magbigay ng kuryente sa pangkalahatang grid, ginagamit ang mga Grid-tie inverters, na maaaring gumana nang sabay-sabay sa pang-industriyang grid.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng boltahe inverter, ang patuloy na pinagmumulan ng boltahe ay pana-panahong konektado sa load circuit na may variable na polarity, habang ang dalas ng mga koneksyon at ang kanilang tagal ay nabuo ng isang control signal na nagmumula sa controller.

Ang controller sa inverter ay karaniwang gumaganap ng ilang mga function: pag-regulate ng output boltahe, pag-synchronize ng operasyon ng mga switch ng semiconductor, pagprotekta sa circuit mula sa labis na karga. Sa pangkalahatan, ang mga inverter ay nahahati sa: stand-alone na mga inverter (kasalukuyan at boltahe na inverters) at mga umaasa na inverter (grid-driven, grid-driven, atbp.)

Inverter circuit

Ang mga semiconductor switch ng inverter ay kinokontrol ng controller at may reverse shunt diodes. Ang output boltahe ng inverter, depende sa kasalukuyang kapangyarihan ng load, ay inaayos sa pamamagitan ng awtomatikong pagbabago sa lapad ng pulso sa high-frequency converter, sa pinakasimpleng kaso PWM (Pulse Width Modulation).

Ang mga kalahating alon ng boltahe na may mababang dalas ng output ay dapat na simetriko upang ang mga circuit ng pagkarga ay hindi makatanggap ng isang makabuluhang pare-parehong bahagi (para sa mga transformer ito ay lalong mapanganib), para dito ang lapad ng pulso ng LF block (sa pinakasimpleng kaso) ay ginawang pare-pareho .

Sa kontrol ng mga switch ng output ng inverter, ginagamit ang isang algorithm na nagsisiguro ng sunud-sunod na pagbabago sa mga istruktura ng circuit ng kuryente: direkta, short-circuit, reverse.

Sa isang paraan o iba pa, ang instantaneous load power value sa output ng inverter ay may katangian ng double-frequency waves, samakatuwid ang pangunahing pinagmumulan ay dapat pahintulutan ang ganoong mode ng operasyon kapag ang ripple currents ay dumadaloy dito, at makatiis ng katumbas na antas ng interference. (sa input ng inverter).

Kung ang mga unang inverter ay eksklusibong mekanikal, ngayon maraming mga pagpipilian para sa mga semiconductor inverter circuit at mayroon lamang tatlong karaniwang mga scheme: isang tulay na walang transpormer, isang push na may zero terminal ng transpormer, isang tulay na may transpormer.

Matatagpuan ang transformerless bridge circuit sa 500 VA na walang harang na mga power supply at automotive inverters. Ang sliding circuit na may neutral na terminal ng transpormer ay ginagamit sa low-power UPS (para sa mga computer) na may kapasidad na hanggang 500 VA, kung saan ang backup na boltahe ng baterya ay 12 o 24 volts. Ang circuit ng tulay na may isang transpormer ay ginagamit sa mga makapangyarihang pinagmumulan ng hindi maputol na suplay ng kuryente (para sa mga yunit at sampu ng kVA).

Output boltahe waveform

Sa mga rectangular voltage inverters, ang isang pangkat ng mga reverse diode switch ay inililipat sa output upang makabuo ng isang alternating boltahe sa buong load at magbigay ng isang kontroladong mode ng sirkulasyon sa circuit reaktibong enerhiya.

Ang mga sumusunod ay responsable para sa proporsyonalidad ng boltahe ng output: ang kamag-anak na tagal ng mga pulso ng kontrol o ang paglipat ng phase sa pagitan ng mga signal ng kontrol ng mga pangunahing grupo. Sa uncontrolled reactive power circulation mode, naiimpluwensyahan ng user ang hugis at magnitude ng boltahe ng output ng inverter.

Sa mga boltahe na inverters na may step-shaped na output, ang high-frequency na pre-converter ay bumubuo ng isang unipolar step-voltage curve, na humigit-kumulang na humigit-kumulang sa hugis sa isang sine wave na ang panahon ay kalahati ng panahon ng output boltahe. Pagkatapos ay iko-convert ng LF bridge circuit ang unipolar step curve sa dalawang halves ng bipolar curve na halos kamukha ng sine wave.

Sa mga boltahe na inverters na may sinusoidal (o malapit-sinusoidal) na hugis ng output, ang high-frequency na pre-converter ay bumubuo ng pare-parehong boltahe na malapit sa amplitude sa hinaharap na sinusoidal output.

Ang bridge circuit pagkatapos ay bumubuo ng isang mababang-dalas na variable mula sa isang pare-pareho ang boltahe, sa pamamagitan ng maramihang mga PWM, kapag ang bawat pares ng mga transistor sa bawat kalahating cycle ng pagbuo ng output sine wave ay binuksan ng ilang beses para sa isang oras na nag-iiba ayon sa harmonic law. . Ang isang low-pass na filter ay kumukuha ng sine mula sa nagresultang waveform.

HF pre-conversion circuits sa mga inverters

Ang pinakasimpleng high-frequency preconversion circuit sa mga inverters ay self-generating. Ang mga ito ay medyo simple sa mga tuntunin ng teknikal na pagpapatupad at medyo mahusay sa mababang kapangyarihan (hanggang sa 10-20 W) upang magbigay ng mga load na hindi kritikal sa proseso ng supply ng kuryente. Ang dalas ng mga oscillator ay hindi hihigit sa 10 kHz.

Ang positibong feedback sa naturang mga aparato ay nakuha sa pamamagitan ng saturating ang transpormer magnetic circuit. Ngunit para sa mga makapangyarihang inverters, ang mga naturang scheme ay hindi katanggap-tanggap, dahil ang mga pagkalugi sa mga switch ay tumataas, at ang kahusayan ay sa huli ay mababa.Gayundin, ang anumang maikling circuit sa output ay nakakaabala sa mga self-oscillation.

Ang mas mahusay na mga circuit ng paunang high-frequency converter ay flyback (hanggang 150 W), push-pull (hanggang 500 W), half-bridge at bridge (higit sa 500 W) ng mga PWM controllers, kung saan ang dalas ng conversion ay umaabot sa daan-daang ng kilohertz.

Mga uri ng inverters, mga mode ng operasyon

Ang mga single-phase na boltahe na inverters ay nahahati sa dalawang grupo: na may purong sine wave sa output at may binagong sine wave. Karamihan sa mga modernong device ay nagbibigay-daan sa isang pinasimpleng anyo ng signal ng network (modified sine wave).

Mahalaga ang purong sine wave para sa mga device na mayroong electric motor o transpormer sa input, o kung ito ay isang espesyal na device na gumagana lamang sa isang purong sine wave sa input.

Ang mga three-phase inverters ay karaniwang ginagamit upang makabuo ng three-phase current para sa mga de-koryenteng motor, halimbawa para sa power supply tatlong-phase na asynchronous na motor… Sa kasong ito, ang mga windings ng motor ay direktang konektado sa output ng inverter. Sa mga tuntunin ng kapangyarihan, ang inverter ay pinili batay sa pinakamataas na halaga nito para sa gumagamit.

Sa pangkalahatan, mayroong tatlong mga mode ng pagpapatakbo ng inverter: simula, tuloy-tuloy at labis na karga. Sa start-up mode (pagsingil sa kapasidad, pagsisimula ng refrigerator) ang kapangyarihan ay maaaring doble ang rating ng inverter sa isang bahagi ng isang segundo, ito ay katanggap-tanggap para sa karamihan ng mga modelo. Continuous mode - naaayon sa na-rate na halaga ng inverter. Overload mode — kapag ang lakas ng user ay 1.3 beses ang rate — sa mode na ito, ang average na inverter ay maaaring gumana nang humigit-kumulang kalahating oras.