Инвертор
Инвертор – устройство для преобразования постоянного тока в переменный
Применяются обычно для питания устройств переменного тока от батарей и сетей постоянного тока, например, автомобильных. Кроме того, инверторы широко используются в компактных блоках сетевого питания, в которых сетевое напряжение выпрямляется, а затем инвертируется в переменное напряжение более высокой частоты. Это позволяет существенно снизить размеры и вес силового трансформатора.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Основным блоком инвертора является коммутатор, с заданной частотой изменяющий полярность подключения нагрузки к источнику постоянного тока, что и создает в нагрузке переменный ток. Кроме коммутатора, инвертор обязательно содержит электронную схему управления коммутатором (в современных приборах реализуемую часто с использованием микропроцессоров), а также может содержать трансформатор для повышения или понижения выходного напряжения, фильтры, приближающие форму выходного напряжения к синусоидальной, а также различные устройства защиты, стабилизации и т.
Широкое применение инверторы получили в электросварке. Сварочные установки, использующие инверторы, по сравнению с традиционными трансформаторными, имеют существенные преимущества – компактность, малый вес, более гибкое управление сварочным процессом и т.д. Сварочные аппараты постоянного тока – а именно такими и является большинство из сварочных устройств, использующих инверторы, отличаются меньшими пульсациями сварочного тока, так как отфильтровать высокочастотные пульсации с помощью дросселя и конденсатора легче, чем низкочастотные пульсации после традиционного сварочного трансформатора и диодного выпрямителя. Кроме того, использование инверторных установок позволяет сэкономить электроэнергию, так как небольшой вес позволяет расположить преобразователь непосредственно вблизи места проведения работ, и исключить тем самым выделение энергии на длинных подводящих проводах. По некоторым оценкам, экономия при сварке больших конструкций может достигать 50% и более.
Упрощенная принципиальная схема источника питания сварочного аппарата с использованием инвертора, а также типичные осциллограммы напряжения в различных ее точках приведены на рисунке.
Перед подачей на инвертор сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается фильтром, состоящим из дросселя и накопительного конденсатора C1. Напряжение на выходе выпрямителя пульсирует с частотой 300 Гц при питании его от трех фаз (как это изображено на схеме) и 100 Гц при питании от одной фазы. Эти пульсации частично сглаживаются дросселем, но ток на его выходе остается пульсирующим. Накопительный конденсатор заряжается в те интервалы времени, когда этот ток близок к максимальному, и разряжается, питая инвертор, в остальное время. Величина емкости накопительного конденсатора должна быть достаточной для обеспечения максимального тока, потребляемого инвертором, который, в свою очередь, определяется максимальным сварочным током и коэффициентом трансформации трансформатора Т. Коммутатор инвертора на транзисторах VT1 и VT2 переключает полярность тока в первичных обмотках трансформатора с частотой от единиц до десятков килогерц. Трансформатор Т понижающий, он понижает напряжение до 50 – 80 В (амплитудного значения) в режиме холостого хода, и, соответственно, повышает ток в рабочем режиме.
Важно: конденсаторы являются существенными элементами инверторов, и подбор их характеристик прямо влияет на эффективность и работы устройства.
НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Что такое инвертор и какие они бывают
Ответ:Дословный перевод – Инвертор (лат. inverto — поворачивать, переворачивать, преобразовывать, изменять).
Встретить это слово можно в таких системах и словосочетаниях:- Инверторный кондиционер.
- Инверторный генератор (Электростанция).
- Инверторный преобразователь напряжения(ИБП).
- Инверторный сварочный аппарат.
Все эти системы построены по схеме инверсии (преобразования).
В первую очередь напряжение преобразуются в постоянное и регулируется, а далее поступает на питание либо преобразуется в переменное напряжение с заданной частотой и напряжением в зависимости от целей прибора.
Инверторный кондиционер
Главное отличие в принципе работы компрессора, сердца кондиционера.
DCPAM инвертор преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное, и через преобразователь частоты, за счет которой изменяются обороты двигателя. И с разной скоростью вращает электродвигатель компрессора.
Питание схемы частотного преобразователя постоянным напряжением, позволяет плавно регулировать обороты электромотора, в зависимости от условий работы кондиционера, то есть изменяя его производительность. Что позволяет существенно снизить потребление электроэнергии, и равномерно производить охлаждение либо нагрев, в зависимости от режима работы.
А у некоторых производителей, например MITSUBISHI HEAVI, благодаря дополнительному применению спирального компрессора на неодимовых магнитах удаётся достигнуть уменьшения электропотребления до рекордно низких значений.
Инверторные электростанции.
Принцип работы инверторной электростанции основан на преобразовании переменного тока в постоянный, после чего максимально стабилизируются колебания электрических волн, а затем постоянный ток через инверторную схему опять преобразуется в переменный, с заданной частотой и напряжением.
Электронная регулировка в комплексе со схемой преобразования является основой преобразователя инверторной электростанции, за счет которой на выходе получается переменный ток высокого качества с промышленной частотой. Такие технологии наиболее распространены на мобильных электростанциях с бензиновыми двигателями.
Главные преимущества инверторной электростанции.
- Легкий пуск двигателя без дополнительных настроек в течение всего периода эксплуатации.
- Возможность управлять работой электростанции при малой нагрузке за счет наличия функции перехода двигателя в экономичный режим.
- Низкий уровень шума позволяет использовать в местах с высокими требованиями по шумовому загрязнению.
- Защита экологии за счёт более низкого содержания вредных веществ в выхлопе, благодаря высокоэффективной системе сгорания топлива и работы двигателя на пониженных оборотах. Что невозможно на электростанциях с классическим режимом выработки электроэнергии, где частота переменного тока (Гц) жестко привязана к оборотам силовой установки (двигателя)
Инверторный ИБП
Абсолютное большинство электроприборов в России, которые современный человек использует каждый день, рассчитаны на напряжение 220В-230В.
Химические источники напряжения, аккумуляторы, способные хранить заряд электричества в течении длительного времени, обеспечивают постоянное напряжение, слишком низкое для питания бытовой техники: 2 вольта, 6 вольт, 12В и т.
д. Инверторы преобразуют постоянное напряжение от аккумуляторов в переменное 220В или 230В в зависимости от конструкции и настроек. На этом основана работа всех ИБП!
Видео что такое иверторный бесперебойник и как он работает
Время автономной работы бесперебойника, будет пропорционально количеству и емкости подключенных ко входу инвертора аккумуляторов. Но есть и другие факторы влияющие на время работы- Подробнее прочитать можно здесь.
Аккумуляторы могут хранить запас электрической энергии в течении длительного времени что позволяет держать в запасе большой объем накопленной электроэнергии для аварийных ситуаций, накопленный в АКБ.
При пропадании электричества на вводе в распределительный щит автоматика инвертора мгновенно перебросит питание подключенных к выходу инвертора электроприборов на аккумулятор (через электронную схему, преобразующую постоянное напряжение 12 Вольт, в переменное 220 В с заданной частотой (Гц)).
В онлайн системах переключение отсутствует-Подробнее можно прочитать здесь.
Главные преимущества электрических инверторов:
- Это экологическая безопасность (отсутствие вредных загрязнений окружающей среды)
- Низкий шум при работе, имеют низкий уровень шума вентилятора охлаждения в разы по сравнению с электростанциями…
- Не требуют, заправки топливом и постоянного технического обслуживания.
- Имеют высокий КПД, и низкую стоимость эксплуатации, привязанную к стоимости электроэнергии.
- Непрерывное питание, отсутствует пауза (как в электростанциях), при переключении на батареи.
- Возможность увеличивать время автономии путем наращивания количества батарей.
Основные области применения инверторов:
1) ИБП для котлов (ИБП для газовых котлов)
3) Источник бесперебойного питания для систем сигнализации и видеонаблюдения (ИБП для систем сигнализации и видеонаблюдения)
Пример применения в частном доме:
Рассмотрим модель ECOVOLT PRO 1012.
Мощность нагрузки 1000 Вт при значении параметра cos =0.8 позволяет подключить электрооборудование суммарной мощностью 1 кВт.
Приблизительный расчет мощности нагрузки может быть такой:
- Газовый котел с обвязкой – 300 Вт.
- Циркуляционный насос 70 Вт,
- Аварийное освещение – 300 Вт,
- Телевизор – 200 Вт
Сварочный инвертор
Инверторный сварочный агрегат отличается от трансформаторного сварочного устройства меньшим потреблением электрической нагрузки. Но в тоже время имеет такой параметр тока, который достаточен для зажигания сварочной дуги и стабильного горения при сварке.
Специфика работы инверторного типа сварочной установки состоит в выпрямлении переменного тока аппарата с образованием постоянного тока приемлемого потенциала. Эта функция преобразования переменного в постоянный ток выполняется диодным мостом.
Далее в работу включается блок транзисторов, где постоянный ток преобразуется обратно в переменный с высокими параметрами. За работу отвечает генератор высокой частоты импульсного типа. Величина тока получается на выходе наибольшей частоты, чем первоначальная величина. Трансформатор работает на токе высокой частоты, установка получается меньшими габаритами и весом.
После преобразования токов в трансформаторе в постоянный ток, он становится пригоден для сварки. Розжиг электрической дуги становится стабильным, горение дуги устойчивое для плавки электрода и металла в зоне сварного шва.
Что характеризует инверторный сварочный аппарат
Работу задают:
- Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
- Величина потенциала, которая применяется для электроснабжения установки. Изготовители производят аппараты на 380 и 220 В. 3-фазные используются в профессиональной сварке, 1-фазные идут для бытовых целей, любительской домашней сварки.
- Диапазон токов даёт основное влияние на использование больших Ø электродов при сварке.
- Мощность аппаратов определяет параметры: сила и частота тока, которые создают рабочую стабильную сварочную дугу.
- Напряжение холостого хода, определяет образование потенциала для сварочной дуги.
- Диапазон технических характеристик влияет на размеры применяемых электродов, используемых при сварке.
Автомобильный инвертор.
Предназначен для получения переменного напряжения 220 вольт из постоянного напряжения 12 вольт, или от 24 вольт на большегрузных автомобилях.
Не углубляясь в схемотехнику работы преобразователей напряжения, их можно подразделить на еще два типа.
Это автомобильный инвертор 12-220v с модифицированным синусом (это более дешевые варианты), но принципе вполне походящие для подключения любых бытовых приборов. Имеет минус при работе с электродвигателями, которые теряют небольшую часть мощности, которой можно пренебречь при сравнении с ценой на автомобильным инвертор 12-220V имеющим чистый синус.
Автомобильный инвертор превращает ваш автомобиль в небольшую электростанцию дающую 220 вольт и дает большое преимущество при автопутешествиях, коротких и длительных загородных выездов.
Частотные преобразователи – структура, принцип работы
Внимание! Приведенная ниже информация носит теоретический характер.
Если Вам необходимо решить конкретную задачу или разобраться как и какое оборудование следует применить в Вашем случае, воспользуйтесь бесплатной консультацией связавшись с нами одним из указанных вверху данной страницы или на странице “Контакты” способов, либо заполните опросный лист. Инженер службы технической поддержки направит Вам рекомендации на указанный Вами адрес электронной почты.
Частотные преобразователи – это устройства, предназначенные для преобразования переменного тока (напряжения) одной частоты в переменный ток (напряжение) другой частоты.
Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.
Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).
Частотные преобразователи, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса:
- С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.
- С с непосредственной связью (без промежуточного звена постоянного тока).
- Практически самый высокий КПД относительно других преобразователей (98,5% и выше).
- Способность работать с большими напряжениями и токами, что делает возможным их использование в мощных высоковольтных приводах, относительная дешевизна, несмотря на увеличение абсолютной стоимости за счет схем управления и дополнительного оборудования.
Каждый из существующих классов имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.
Исторически первыми появились преобразователи с непосредственной связью (рис. 4.), в которых силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на не запираемых тиристорах.
Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети.
Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. На рис.5. показан пример формирования выходного напряжения для одной из фаз нагрузки. На входе выигрывают у тиристорных действует трехфазное синусоидальное напряжение uа, uв, uс. Выходное напряжение uвых имеет несинусоидальную «пилообразную» форму, которую условно можно аппроксимировать синусоидой (утолщенная линия). Из рисунка видно, что частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие малый диапазон управления частоты вращения двигателя (не более 1: 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.
Использование не запираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя.
«Резаная» синусоида на выходе преобразователя является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению к.п.д. системы в целом.
Наряду с перечисленными недостатками преобразователей с непосредственной связью, они имеют определенные достоинства. К ним относятся:
Подобные схемы преобразователей используются в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываются.
Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят частотники с явно выраженным звеном постоянного тока (рис. 6.)
В частотных преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе (В), фильтруется фильтром (Ф), сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором (И) в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды.
Двойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.
Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока.
В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.
Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия.
Они имеют более высокий КПД (до 98%) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах (95 – 98%).
Преобразователи частоты на тиристорах в настоящее время занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до десятков мегаватт с выходным напряжением 3 — 10 кВ и выше.
Однако их цена на один кВт выходной мощности самая большая в классе высоковольтных преобразователей.
До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.
Тиристор является полууправляемым приборам: для его включения достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, но для выключения необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо снизить коммутируемый ток до нуля. Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления.
Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая не энергоемкая система управления, самая высокая рабочая частота.
Вследствие этого преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя, повысить быстродействие привода в целом.
Для асинхронного электропривода с векторным управлением преобразователи на IGBT позволяют работать на низких скоростях без датчика обратной связи.
Применение IGBT с более высокой частотой переключения в совокупности с микропроцессорной системой управления в частотных преобразователях снижает уровень высших гармоник, характерных для тиристорных преобразователей. Как следствие меньшие добавочные потери в обмотках и магнитопроводе электродвигателя, уменьшение нагрева электрической машины, снижение пульсаций момента и исключение так называемого «шагания» ротора в области малых частот. Снижаются потери в трансформаторах, конденсаторных батареях, увеличивается их срок службы и изоляции проводов, уменьшаются количество ложных срабатываний устройств защиты и погрешности индукционных измерительных приборов.
Частотные преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразователями при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью в силу модульного исполнения электронных ключей, лучшего теплоотвода с поверхности модуля и меньшего количества конструктивных элементов.
Они позволяют реализовать более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность отказов и повреждений электропривода.
На настоящий момент низковольтные преобразователи на IGBT имеют более высокую цену на единицу выходной мощности, вследствие относительной сложности производства транзисторных модулей. Однако по соотношению цена/качество, исходя из перечисленных достоинств, они явно выигрывают у тиристорных, кроме того, на протяжении последних лет наблюдается неуклонное снижение цен на IGBT модули.
Главным препятствием на пути их использования в высоковольтном приводе с прямым преобразованием частоты и при мощностях выше 1 – 2 МВт на настоящий момент являются технологические ограничения. Увеличение коммутируемого напряжения и рабочего тока приводит к увеличению размеров транзисторного модуля, а также требует более эффективного отвода тепла от кремниевого кристалла.
Новые технологии производства биполярных транзисторов направлены на преодоление этих ограничений, и перспективность применения IGBT очень высока также и в высоковольтном приводе.
В настоящее время IGBT транзисторы применяются в высоковольтных преобразователях в виде последовательно соединенных нескольких единичных модулей.
Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах
Типовая схема низковольтного преобразователя частоты представлена на рис. 7. В нижней части рисунка изображены графики напряжений и токов на выходе каждого элемента инвертора.
Переменное напряжение питающей сети (uвх.)с постоянной амплитудой и частотой (U вх = const, f вх = const) поступает на управляемый или неуправляемый выпрямитель (1).
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения (uвыпр.) используется фильтр (2). Выпрямитель и емкостный фильтр (2) образуют звено постоянного тока.
С выхода фильтра постоянное напряжение u d поступает на вход автономного импульсного инвертора (3).
Автономный инвертор современных низковольтных преобразователей, как было отмечено, выполняется на основе силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT.
На рассматриваемом рисунке изображена схема преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения как получившая наибольшее распространение.
В инверторе осуществляется преобразование постоянного напряжения ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напряжение u и изменяемой амплитуды и частоты. По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя.Амплитуда и частота напряжения определяются параметрами модулирующей синусоидальной функции.
При высокой несущей частоте ШИМ (2 … 15 кГц) обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр.
Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи.
В схемах преобразователей с управляемым выпрямителем (1) изменение амплитуды напряжения uи может достигаться регулированием величины постоянного напряжения ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора.
При необходимости на выходе автономного инвертора устанавливается фильтр (4) для сглаживания пульсаций тока. (В схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровня высших гармоник в выходном напряжении потребность в фильтре практически отсутствует.)
Таким образом, на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное (или однофазное) переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды (вых = var, f вых = var).
Сделать заказ на частотный преобразователь
Инверторы с чистым и модифицированным синусом для сети 220В и их работа с различными электроприборами
Содержание:1. Вступление. Описание рассматриваемых типов инверторов: трансформаторный, с вч преобразованием, с синусоидальной формой напряжения.
2. Виды электроприборов с активным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
3. Виды электроприборов с индуктивным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
4. Виды электроприборов с емкостным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
5. Виды электроприборов с выпрямителем на входе и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
6. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с различными типами нагрузок. Заключение.
1. Вступление. Описание рассматриваемых типов инверторов: трансформаторный, модифицированный синус, чистый синус.
Инвертор- прибор преобразующий постоянное напряжение в переменное. Потребность в инверторах существует для решения задачи питания устройств для бытовой сети 220В 50Гц от источников постоянного напряжения, например аккумуляторов.
С развитием электроники эта задача решалась все более сложными методами, дающими более качественные параметры выходной электроэнергии. Однако на практике применяются как современные, так и более архаичные приборы, поэтому рассмотрим основные типы инверторов в историческом порядке.
Первыми появились инверторы на основе трансформаторов работающих на частоте сети 50Гц. Блок-схема инвертора приведена на рис. №1.
Рис. №1. Блок-схема трансформаторного инвертора.
Источник энергии постоянного тока, в самом распространенном случае аккумулятор 12В, подключается к трансформатору через трехпозиционный коммутатор. Коммутатор представляет собой набор электронных ключей, обеспечивающий 3 состояния: к первичной обмотке трансформатора подключен источник питания положительной полярностью, к первичной обмотке трансформатора подключен источник питания отрицательной полярностью и состояние когда первичная обмотка закорочена. Последовательно переключая эти состояния, на первичной обмотке формируется переменное напряжение частотой 50Гц и амплитудой 12В.
На вторичной обмотке трансформатора при этом формируется напряжение с той же частотой и формой, однако эффективное напряжение составляет 220В. Графики напряжения на трансформаторе приведены на рис. №2. Выходное напряжение снимается с вторичной обмотки, поэтому имеет такие же параметры.
Рис. №2. Графики напряжения на трансформаторе
Данная форма напряжения называется «модифицированная синусоида» и широко применяется в инверторах для сети 50Гц, поэтому параметры, описывающие ее, рассмотрены более подробно. Вообще параметры, задающие форму модифицированной синусоиды, это амплитуда выходного напряжения и коэффициент заполнения, показывающий отношение длительности импульса к периоду сигнала. Эти параметры задаются при конструировании инверторов. Из соображений того, что инвертор должен заменять сеть 220В 50Гц, обычно выбирается амплитудное значение напряжения модифицированной синусоиды такое же, как и в сети, то есть 311В. При этом, чтобы обеспечить эффективное напряжение 220в, такое же как и в сети, коэффициент заполнения получается 0.
5. Однако в инверторе этого типа амплитуда выходного напряжения получается зависящей прямо пропорционально от напряжения источника. Если в качестве источника энергии используется аккумулятор, а это самый распространенный случай, то его напряжение при разряде понижается, и амплитуда модифицированной синусоиды на выходе преобразователя также понижается, соответственно понижается и эффективное значение напряжение на выходе преобразователя. Для того чтобы улучшить качество энергии на выходе преобразователя в этих условиях часто применяют схемы управления, которые изменяют коэффициент заполнения выходного напряжения таким образом, чтобы поддерживать эффективное напряжение неизменным. Например, инвертор, рассчитанный на напряжение источника 12В, работает от разряженного аккумулятора с напряжением 10В. При этом амплитудное напряжение на выходе снижается пропорционально до 259В. Схема управления изменяет коэффициент заполнения выходного напряжения до 0.72, при этом эффективное напряжение остается равным 220В.
Однако форма напряжения и его амплитуда меняется, что может быть недопустимо для некоторых нагрузок, что будет показано далее.
Так как основным элементом инвертора этого типа является трансформатор 50Гц, возможности по миниатюризации, уменьшении материалоемкости и повышении эффективности работы инвертора весьма ограничены. Поэтому на основе современной элементной базы были разработаны инверторы с вч преобразованием. Блок-схема такого инвертора приведена на рис. №3.
Рис. №3. Блок-схема инвертора с вч преобразованием.
Источник энергии постоянного тока подключается на вход высокочастотного преобразователя постоянного напряжения (dcdc преобразователь). Данный блок преобразует входное напряжение в напряжение, соответствующее амплитуде сетевого напряжения, 311В. Это преобразование происходит с помощью трансформатора, работающего на повышенной (десятки и сотни килогерц) частоте, поэтому габариты и материалоемкость инвертора значительно уменьшились. Выходное напряжение преобразователя подается на коммутатор, аналогичный коммутатору в инверторе трансформаторного типа.
График выходного напряжения коммутатора имеет такой же вид, как и напряжение на выходе коммутатора в трансформаторном инверторе, однако амплитуда напряжения достигает 311В. Выход коммутатора является выходом инвертора, и график выходного напряжения соответствует напряжению на вторичной обмотке трансформатора в трансформаторном инверторе (рис.2). Соображения насчет формы выходного напряжения, изложенные выше, справедливы и для данного типа инвертора. Изменение же формы выходного напряжения в зависимости от величины входного напряжения может происходить либо нет, это зависит от топологии dcdc преобразователя. Если преобразователь стабилизированный, то при изменении входного напряжения выходное напряжение преобразователя не изменяется. При этом также форма и амплитуда выходного напряжения инвертора не изменяется. Однако существуют и более простые разновидности dcdc преобразователей, которые не являются стабилизированными, и выходное напряжение которых пропорционально входному. Для инверторов, собранных на основе таких преобразователей, справедливы заключения насчет изменения выходного напряжения для трансформаторных инверторов.
С развитием электроники появилась возможность создать инверторы с синусоидальной формой напряжения на основе вч преобразования электрической энергии. С помощью данных инверторов возможно получение выходного напряжения, удовлетворяющего стандартам на качество электроэнергии в энергетике, что невозможно для преобразователей ранее рассмотренных типов. Блок-схема инвертора приведена на рис. №4.
Рис. №4. Блок-схема инвертора с синусоидальным выходным напряжением.
Источник энергии постоянного тока подключается на вход высокочастотного преобразователя постоянного напряжения, как и в инверторе с вч преобразованием, рассмотренном ранее. Выходное напряжение инвертора может быть различным в зависимости от конструкции, однако оно должно быть выше амплитудного напряжения сети, то есть выше 311В. Выходное напряжение преобразователя поступает на вч инвертор (dc/ac), представляющий собой управляемый понижающий импульсный преобразователь. Данный преобразователь может устанавливать на своем выходе напряжение по сигналу от схемы управления в диапазоне от нуля до напряжения питания, то есть до напряжения больше 311В.
Вч инвертор обычно содержит два таких канала по мостовой схеме, таким образом, напряжение между их выходами может достигать от -311В до +311В, как и в сети 220В. Графики выходного напряжения по обоим выходным проводам и результирующее выходное напряжение инвертора представлены на рис. №5. Из графиков следует, что схема управления подает особый сигнал на каждый канал вч преобразователя, изменяющийся во времени таким образом, что выходное напряжение каждого канала вч преобразователя изменяется по синусоидальному закону с частотой 50Гц, и смещено по фазе на 180? между каналами. Напряжение же между выходами представляет собой синусоиду без постоянной составляющей амплитудой 311В. Изменение формы выходного напряжения в зависимости от величины входного напряжения не происходит вследствие того что либо dc/dc преобразователь либо вч инвертор исполняются стабилизированными, то есть выходное напряжение не зависит от входного.
Рис. №5. Графики напряжения на выходах инвертора.
2.
Виды электроприборов с активным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с активным характером сопротивления распространены повсеместно. К ним относятся различные виды нагревательных приборов, а также осветительные приборы на основе ламп накаливания. Также распространены комбинированные нагрузки, в которых кроме основного потребителя с активным характером сопротивления присутствуют другие потребители с различным характером сопротивления, однако мощность этих потребителей значительно ниже. Например, нагревательный элемент со схемой контроля температуры. Такие нагрузки также можно считать приближенными к активными, степень приближения определяется отношением мощностей основной активной нагрузки и дополнительной не активной. Вообще активная нагрузка является наиболее простым видом нагрузки для инвертора, потому что выходной ток инвертора в любой момент времени, то есть при любом мгновенном значении выходного напряжения, ограничен и определяется законом Ома.
Поэтому допустима любая форма выходного напряжения инвертора, например модифицированная синусоида. Также весь выходной ток инвертора идет на создание выходной активной мощности, поэтому эффективность работы (величина коэффициента полезного действия) инверторов любого типа будет максимальна при данном типе нагрузки.
Для корректной работы активных нагрузок важно лишь среднеквадратичное значение напряжения, а все рассмотренные ранее типы инверторов способны выдавать такое же среднеквадратичное напряжение, как и сеть 220В. Однако потенциально важным моментом для работы с активной нагрузкой является способность инвертора выдавать постоянное среднеквадратичное напряжение при изменяющемся напряжении питания. Все рассмотренные ранее типы инверторов имеют такую возможность при соответствующих функциях системы управления, однако каждая конкретная модель инвертора может иметь или нет подобную функцию.
Также нагрузки с активным характером сопротивления могут быть линейными или нелинейными, то есть сопротивление нагрузки может быть постоянным или меняющимся во времени.
Типичным примером нелинейной нагрузки является лампа накаливания, причем отличие в сопротивлении в горячем и холодном состоянии может достигать 10 раз. При работе инвертора с таким типом нагрузки может возникать кратковременное, но значительное увеличение тока нагрузки. В этом случае возможна потеря работоспособности инвертора из-за срабатывания защиты по максимальному выходному току. Однако работа схемы защиты не зависит от типа преобразователя, поэтому различия между работой различных моделей инверторов будут происходить из-за различия в системах защиты, а не из-за принципиального различия в типах инверторов.
Различие между типами инверторов с различной формой выходного напряжения можно оценить с помощью частотного анализа по гармоническому составу выходного напряжения. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения содержат в спектре выходного напряжения только основную гармонику 50Гц. Инверторы же с выходным напряжением в виде модифицированной синусоиды содержат в спектре выходного напряжения также высшие нечетные гармоники значительной амплитуды.
Так как форма выходного тока при активной нагрузке повторяет форму напряжения, то подобные заключения будут справедливы и про спектр выходного тока. Практически оценить различия в форме выходного тока можно по производимому им акустическому эффекту. Акустический эффект может иметь различную физическую природу, например сила Ампера, вынуждающая колебаться проводники с током, или магнитострикционный эффект в материалах, находящимся в магнитном поле, возбуждаемом током. Акустический эффект может возникать во всех участках последовательной выходной цепи, например в потребителе или соединительных проводах, или в самом инверторе. Человек способен на слух различать гармонический состав производимого акустического эффекта. Так, звук от инвертора с синусоидальной формой выходного напряжения ощущается как однотонный гудящий (низкочастотный) шум. А звук от инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды более тембрально окрашен, с выраженными обертонами, более походящий на стук.
3. Виды электроприборов с индуктивным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с индуктивным характером сопротивления часто встречаются в технике и в быту. К этим приборам относятся электровибрационные приборы, например бритвы и насосы, осветительные приборы с индуктивными балластами, электромеханические реле, электрические двигатели.
Реальная индуктивная нагрузка представляет собой частично чистую индуктивность и частично активную нагрузку. Для описания индуктивной нагрузки возможно использовать последовательную модель, в которой нагрузка представляется в виде последовательно соединенных индуктивности и сопротивления. Для описания соотношения влияния этих элементов на выходной ток преобразователя используют параметр «коэффициент мощности (КМ)», который определяет отношение активной мощности к полной мощности. При индуктивной нагрузке КМ<1. Таким образом, полная мощность, потребляемая нагрузкой с индуктивным характером сопротивления, будет больше, чем активная мощность, обычно указываемая на электроприборе в качестве номинальной.
Поэтому индуктивная нагрузка представляет собой более сложный вид нагрузки для инвертора, потому что выходной ток инвертора идет как на создание выходной активной мощности, так и на запасание энергии в индуктивности (реактивная мощность). Потери энергии в инверторе при работе на нагрузку с индуктивным характером сопротивления будут больше чем при работе на нагрузку с активным характером сопротивления такой же номинальной (активной) мощности. Это очень важное свойство, поскольку часто при эксплуатации инверторов именно уровень потерь энергии, то есть тепловая мощность, нагревающая инвертор, является определяющей для обеспечения работоспособности. Однако для разных типов инверторов степень увеличения потерь при индуктивной нагрузке разная. Это связано с тем, что при различных топологиях построения инверторов путь выходного тока, нагревающего преобразователь, может быть различен и захватывать разное количество составных блоков преобразователя. Рассмотренные типы инверторов относительно данного вопроса разделяются на два вида: однокаскадные и двухкаскадные.
Однокаскадным инвертором является трансформаторный инвертор. Выходной ток инвертора проходит через весь инвертор: через выходной трансформатор, в трансформированном виде через ключи инвертора и через источник входного напряжения. При этом нагреваются все вышеназванные компоненты цепи и потери велики. Отличием двухкаскадных инверторов является наличие внутреннего звена постоянного тока. Инвертор с вч преобразованием, с формой выходного напряжения как модифицированной синусоидой так и с чистым синусом, является двухкаскадным инвертором. Он содержит емкостной накопитель энергии на выходе dcdc преобразователя, через который протекает часть реактивного выходного тока. Поэтому через входную часть преобразователя, то есть через dcdc преобразователь и источник входного напряжения, протекает значительно меньшая величина переменного тока, и соответственно эти блоки инвертора меньше нагреваются. Поэтому двухкаскадные типы инверторов могут иметь КПД выше, чем однокаскадные для данного типа нагрузок.
При работе потребителей с индуктивным характером нагрузки от различных типов преобразователей проявляется различие эффективного тока нагрузки. Данный эффект существует потому что для индуктивной нагрузки кроме эффективного напряжения важно еще и среднее значение напряжения за период. Этот вывод следует из закона электромагнитной индукции, согласно которому размах амплитуды переменного тока на индуктивности пропорционален приложенным вольт – секундам (В*С). А среднее напряжение для синусоиды с эффективным напряжением 220В и для модифицированной синусоиды с пиковым напряжением 311В и эффективным напряжением 220В весьма различно и составляет 198В и 156В соответственно. Для определения численного значения различия эффективного тока и активной мощности нагрузки произведено моделирование в среде micro-cap, результаты которого представлены на рис.№6. В качестве нагрузки при моделировании использовалась RL цепочка с КМ=0.7, т.е. ее активное сопротивление и модуль индуктивного сопротивления равны и составляют по 100Ом (величина индуктивности 318мГ).
Ток в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Активная энергия, выделяющаяся в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №6. Графики тока и потребления активной энергии при индуктивной нагрузке.
Из графиков следует, что активная энергия более эффективно потребляется при синусоидальном источнике напряжения, причем разница составляет 16%. Такая же разница будет и в активной мощности. То есть, если подключить нагрузку, предназначенную для работы от сети 220В к инвертору с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды, то потребляемая активная мощность снизится на 16% . Эффективный ток при этом снизится на 9% . Для функционирования нагрузок данное понижение активной мощности будет иметь негативные последствия: электровибрационные приборы понизят механическую мощность, осветительные приборы будут светить тусклее.
4. Виды электроприборов с емкостным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с емкостным характером сопротивления редко применяются как законченный блок, однако часто встречаются как часть других электроприборов, например емкостные компенсаторы реактивной мощности или фазосдвигающие емкостные цепи для электродвигателей. Так как остальные виды нагрузок рассматриваются в других разделах, имеет смысл рассмотреть отдельно работу инверторов различных типов на реальную емкость. Модель реальной емкости учитывает потери энергии в сопротивлении выводов применяемых конденсаторов и представляет собой последовательно включенные идеальный конденсатор и эмулирующий сопротивление выводов резистор.
Сначала рассмотрим работу инвертора с формой выходного напряжения в виде чистой синусоиды на реальную емкость. Процессы, протекающие в этой цепи аналогичны процессам при работе такой же нагрузки от сети 220В. Как известно, конденсатор в цепи переменного тока представляет собой реактивную нагрузку, то есть полная мощность нагрузки большей частью состоит из циркулирующей от нагрузки к сети и обратно реактивной мощности и лишь небольшая часть полной мощности представляет собой активную мощность потерь. При этом полезный эффект нагрузки создает именно реактивная мощность, а активная мощность представляет собой паразитный эффект, нагревающий как саму нагрузку так и инвертор. Величина активной мощности, выделяющейся в инверторе, пропорциональна выходному сопротивлению инвертора.
Теперь же рассмотрим работу на такую же нагрузку инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды. Для получения наглядных результатов использовалось моделирование в среде micro-cap. Модель инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды представляет собой источник напряжения с формой модифицированной синусоиды и последовательно включенного сопротивления потерь Rг. Для сравнения использовалось моделирование схемы с той же самой нагрузкой, но работающей от источника переменного напряжения 220В 50Гц с таким же выходным сопротивлением. Схемы для моделирования представлены на рис. №7. Номиналы элементов типичны для обычных применений и составляют: Сн=10мкФ, Rн=Rг=1Ом.
Рис. №7. Схемы для моделирования в среде micro-cap
Результаты моделирования представлены на рис. №8. Из графиков тока нагрузки видно, что форма и амплитуда токов весьма различны. Ток нагрузки с синусоидальным источником напряжения имеет также синусоидальную форму и амплитуду 977мА, а ток нагрузки с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды имеет вид экспоненциальных импульсов с амплитудой 152А и весьма короткой (десятки микросекунд) длительностью. Такие различия обусловлены тем, что в случае с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды конденсатор заряжается от импульсного источника напряжения с высокой скоростью изменения напряжения, для которого конденсатор имеет низкое сопротивление. Поэтому напряжения на сопротивлениях потерь Rг и Rн в импульсе заряда велики и соответственно велики потери. Исходя из графика выделения энергии на сопротивлении потерь, общая мощность потерь составляет для синусоидального источника напряжения 0.95Вт, а для источника напряжения в виде модифицированной синусоиды 98Вт, то есть отличается в сто раз.
Ток в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Энергия, выделяющаяся в сопротивлении потерь. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №8. Графики тока и энергии потерь для различных видов источников напряжения.
Можно показать, что мощность потерь при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды не зависит от сопротивления потерь, а только от величины конденсатора. Однако распределение потерь между инвертором и конденсатором пропорционально их внутренним сопротивлениям. Но в любом случае, такой высокий уровень пиковых токов и мощности потерь нежелателен как для инвертора, так и для нагрузки. Немногие типы конденсаторов для сети 220В способны работать с внутренними потерями в 100 раз большими, чем номинальные.
Также высокий уровень токов при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды создает повышенный акустический эффект при работе инвертора. Спектральный состав выходного тока инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды при работе на емкость весьма широкополосен, а амплитуда тока весьма велика, поэтому звуковой эффект производимый этим током весьма громкий и неприятный на слух.
5. Виды электроприборов с выпрямителем на входе и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с выпрямителем на входе повсеместно встречаются в технике и в быту. К этим приборам относится бытовая электроника с трансформаторным или импульсным блоком питания. Эквивалентная схема подключения такой нагрузки представлена на рис №9. Источник питающего напряжения, в данном случае инвертор, представлен в виде генератора напряжения Vг с сопротивлением потерь Rг. Сам электрический прибор питается выпрямленным напряжением и представлен сопротивлением Rн. Блок питания электроприбора состоит из мостового выпрямителя и фильтрующего конденсатора Сн. Неидеальность конденсатора моделируется последовательным сопротивлением Rк. Сопротивление выпрямителя, входных проводников и трансформатора питания (в случае трансформаторного блока питания) моделируется последовательным сопротивлением Rп.
Рис. №9. Эквивалентная схема подключения электроприбора с выпрямителем на входе.
Работа такой нагрузки сильно отличается при использовании инверторов с различными видами выходного напряжения. Причина этого такая же, как и для емкостной нагрузки и заключается в том, что фильтрующий конденсатор Сн заряжается от входного источника напряжения. Если скорость изменения напряжения велика, как при работе от источника с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды, то потери в элементах цепи увеличиваются многократно. Можно аналитически показать, что при работе от источника с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды общие потери энергии будут зависеть лишь от амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторе Сн и величины емкости этого конденсатора, и не зависеть от величины сопротивлений Rг, Rп и Rк. От величины этих сопротивлений будет зависеть только распределение потерь среди элементов схемы.
Для получения наглядных результатов снова использовалось моделирование в среде micro-cap. Для сравнения использовалось моделирование схемы с одной и той же нагрузкой, но работающей от инвертора с синусоидальной формой напряжения 220В 50Гц и от инвертора с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды. Номиналы элементов схемы для моделирования составляют: Rн=500Ом, Сн=47мкФ, Rг=Rп=Rк=1Ом. Такие номиналы типичны для блока питания бытовой электроники мощностью 150Вт, например телевизора. Результаты моделирования представлены на рис. №10. Из графиков выходного тока инвертора видно, что форма и амплитуда токов весьма различны для инверторов с различными видами выходного напряжения. Ток инвертора с синусоидальным источником напряжения имеет плавную форму и амплитуду 3.1А, а ток нагрузки с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды имеет вид экспоненциальных импульсов с амплитудой 20.2А и весьма короткой (сотни микросекунд) длительностью. Исходя из графика выделения энергии на сопротивлении потерь, общая мощность потерь составляет для синусоидального источника напряжения 3.5Вт, а для источника напряжения в виде модифицированной синусоиды 9.4Вт. Таким образом, общая мощность потерь при работе нагрузки от инвертора с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды почти в 3 раза больше чем при работе той же нагрузки от инвертора с синусоидальной формой напряжения. Так как сопротивления потерь включены последовательно, распределение мощности потерь на каждом конкретном элементе будет тоже сохраняться, поэтому например сам инвертор будет выделять мощности в 3 раза больше, конденсатор и трансформатор блока питания также будут греться в 3 раза больше. Элементы бытовых приборов могут не иметь трехкратного запаса по выходной мощности и выйти из строя в результате питания от инверторов с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды.
График тока в нагрузке. Зеленый график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, красный – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Энергия, выделяющаяся в сопротивлении потерь. Зеленый график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, красный – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №10. Графики выходного тока инвертора и энергии потерь для различных видов инверторов.
Как и для емкостной нагрузки, для нагрузки с выпрямителем на входе, высокий уровень токов при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды создает повышенный акустический эффект при работе инвертора. Спектральный состав выходного тока инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды при работе на нагрузку с выпрямителем на входе весьма широкополосен, а амплитуда тока весьма велика, поэтому звуковой эффект производимый этим током весьма громкий и неприятный на слух. При этом производить звуковой эффект может любой элемент схемы, через который протекает выходной ток инвертора, этот элемент может находиться в инверторе или в подключаемом электроприборе, или в соединительных проводах.
6. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок. Заключение.
Для того чтобы систематизировать выявленные в предыдущих частях статьи отличия в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок была составлена табл. №1. Для сравнения акустического эффекта, тепловых потерь в нагрузке и эффективной мощности для одинаковых нагрузок в качестве отсчета была выбрана сеть переменного напряжения 220В 50Гц. Для сравнения потерь в инверторе разных типов, но с одинаковым выходным сопротивлением, в качестве отсчета был выбран инвертор с синусоидальной формой выходного напряжения.
Табл. №1. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок.
| . | . | Виды инверторов | ||
|---|---|---|---|---|
| Виды нагрузок | Параметры | Трансформаторный | ВЧ модиф. синус | Вч чистый синус |
| Активная | Эффективная мощность | Как при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| Индуктивная | Эффективная мощность | Меньше чем в сети 220В | Меньше чем в сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| Емкостная | Потери в нагрузке | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Потери в инверторе | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | . |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| С выпрямителем | Потери в нагрузке | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Потери в инверторе | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | . |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
Как следует из таблицы, применять для питания всевозможных типов нагрузки, не опасаясь негативных эффектов возможно только инверторы с выходным напряжением в виде чистой синусоиды. Инверторы с выходным напряжением в виде модифицированной синусоиды, возможно применять без опасений для питания активных нагрузок при невысоких требованиях к акустическому эффекту.
Инвертор (преобразователь) – это… Что такое Инвертор (преобразователь)?
Инвертор мобильных солнечных батарей на берегу Рейна. Инверторы SMA SolarИнве́ртор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток[1] с изменением величины частоты и/или напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.
Однофазные инверторы
Инвертор автомобильный[2]. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12В) в переменное напряжение бытовой электросети (220В). Синусоида, снятая в сети 220. Верхушки срезаны из-за большого числа импульсных преобразователей Модифицированный синус, снятый с ИБП, работающего от аккумулятораСуществуют несколько групп инверторов, которые различаются по стоимости примерно в 15 раз:
Для подавляющего большинства бытовых приборов допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры. Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.
Существуют три режима работы инвертора:
- Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
- Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
- Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.
В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.
Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.
Трёхфазные инверторы
Тиристорный (GTO) тяговый преобразователь по схеме «Ларионов-звезда»Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.
Высокомощные трёхфазные инверторы применяются в тяговых преобразователях в электроприводе локомотивов, теплоходов, троллейбусов (например, АКСМ-321), трамваев, прокатных станов, буровых вышек, в индукторах (установки индукционного нагрева[3]).
На рисунке приведена схема тиристорного тягового преобразователя по схеме «Ларионов-звезда». Теоретически возможна и другая разновидность схемы Ларионова «Ларионов-треугольник», но она имеет другие характеристики (эквивалентное внутреннее активное сопротивление, потери в меди и др.).
См. также
Ссылки
- ↑ Словарь по естественным наукам. Глоссарий.ру.
- ↑ Автомобильные преобразователи напряжения (3 части)
- ↑ Индукционный нагрев
Примечания
Схемы преобразователей частоты и числа фаз
Преобразователи частоты и числа фаз – это автономные инверторы, предназначенные для преобразования постоянного тока в трехфазный и изменения частоты в широких пределах для питания трехфазных асинхронных и синхронных (вентильных) тяговых двигателей. и снизить размеры и массу конденсатора Ск). Продол жительность работы каждого главного теристора У56 – УБ4 без учета коммутации и времени протекания реактивного тока через обратные диоды (УБ1 – Уйб) составляет 1/а периода, т. е. использование тиристоров при двухступен-
чатой коммутации выше, чем при меж-дуфазовой коммутации. Для закрытия, например, тиристора VS6 при полярности конденсатора Ск, показанной на рис. 137,а, открывают тиристоры VS1 и VS3. Это приводит к разряду конденсатора Ск через LK, VS.?, VD1 и VS7. Во время разряда на тиристор VS5 действует обратное напряжение, вызывающее почти мгновенное его закрытие. После разряда конденсатора Ск накопленная в реакторе LK магнитная энергия, превращаясь в электрическую, вновь заряжает конденсатор Ск, но с обратной полярностью, необходимой для закрытия очередного тиристора VS7, VS8. Аналогичен процесс и закрытия тиристоров VS9 -VS11.
Напряжение подзаряда Un должно соответствовать наибольшему возможному значению входного напряжения Udmas Исходя из напряжения U„ и учитывая необходимое время действия на главные тиристоры VS6 – VS11 обратного напряжения для восстановления у них после прекращения тока запирающих свойств, параметры коммутирующего контура определяют уравнением кХ = (я – 2 arcsin – т-т)- ) /С «U
У п min
где к, – коэффициент надежности; tB – время, необходимое для восстаиовлеиия у главных тиристоров запирающих свойств, /ттах – возможный наибольший ток тиристора; иит1„ – возможное наименьшее напряжение на выходе источника подзаряда, частота которого в 3 раза выше частоты выходного напряжения автономного инвертора.
В результате открытия и закрытия тиристоров в определенной последовательности формируется трехфазное напряжение ступенчатой формы, которое подается на обмотку статора асинхронного двигателя АТД. Уровень напряжения на статорной обмотке определяется выпрямленным напряжением Ud, поступающим на вход инвертора. Частоту питания этой обмотки регулируют, изменяя частоту переключения тиристоров. Чтобы асинхронный двигатель, работающий при разных частотах, имел высокие значения к.п д, коэффициента мощности и перегрузочную способность, необходимо одновременно с изменением частоты примерно в той же степени изменять и значение напряжения.
Автономные инверторы напряжения с двухступенчатой коммутацией имеют ряд преимуществ по сравнению с такими же инверторами с междуфазовой коммутацией. Благодаря разделению процессов в коммутирующих цепях я фазах нагрузки выше надежность коммутации при регулировании частоты и напряжения в широких пределах и изменениях нагрузки и коэффициента мощности. Такие инверторы имеют жесткую внешнюю характеристику, при которой выходное напряжение почти не зависит от нагрузки в широком диапазоне изменения частоты.
Преобразователи вентильных тяговых двигателей опытных электровозов ВЛ80в-1129, ВЛ80М130 и ВЛ83-001
выполнены с неявно выраженным звеном постоянного тока соответственно с двух-(рис. 137,6) и четырехзонным (рис. 137,а) регулированием напряжения. В этих преобразователях одни и те же тиристоры осуществляют выпрямление переменного тока на входе в обмотку якоря (расположена на статоре) тягового двигателя (сетевая коммутация) и коммутацию тока в самой якорной обмотке в соответствии с изменением положения ротора (машинная коммутация). Это обеспечивает более высокий к.п.д. по сравнению с к.п.д. системы, имеющей явное звено постоянного тока, где в любой момент времени цепь тока замыкается последовательно через два комплекта вентилей – выпрямляющие и коммутирующие
Для 12-осного электровоза при мощности продолжительного режима 10,8 МВт разработано ВЭлНИИ два варианта преобразователя и системы управления. В первом варианте за основу принят автономный инвертор напряжения с амплитудным регулированием, в котором применен тиристорный выпрямитель с принудительной коммутацией (использован опыт разработки электровоза ВЛ80а-751, см.Титр – – ДНВ0. При работе инвертора напряжение’ 1670 В на фильтровом конденсаторе поддерживается за счет фазового регулирования моста 1112. В принципе мост 1Л1 можно было бы выполнить неуправляемым, схема в этом случае является более гибкой, так как в этом случае закрытием моста можно исключить подпитку от трансформатора при коротком замыкании в цепи промежуточного звена постоянного напряжения или при опрокидывании инвертора.
К главным тиристорам инвертора может прикладываться только прямое напряжение, так как в обратном направлении они шунтированы диодами. Коммутирующие тиристоры К57 – \fS12 могут находиться как под прямым, так и под обратным напряжением, равным 1,5НСф = = 250 В. Все тиристорные и диодные плечи содержат по три последовательно соединенных вентиля с повторяющимся напряжением 1400 В. Время выключения главных тиристоров 30 мкс, коммутирующих 40 мкс. Каждое плечо главных тиристоров и соответствующее ему диодное плечо имеют #С-цепочки. Реакторы коммутирующие /.к1 и Т.к2 и коммутирующие конденсаторы Ск1 и Ск2 общие для всех трех фаз инвертора.
При коммутации одна из групп конденсаторов соединяется последовательно с конденсатором Сф. Период колебаний при индуктивности коммутирующих реакторов, равной, например, 4 мкГн,
Т = 2п /?КСК экв = 152 мкс.
Время выключения будет составлять 152:2 = 76 мкс. Коммутирующие реакторы включены в цепь силового тока и, кроме своего основного назначения, ограничивают скорость нарастания тока.
⇐Тиристорные и диодно-тиристорные выпрямительно-инверторные преобразователи цепей тяговых двигателей пульсирующего тока | Электровозы и электропоезда | Схемы преобразователей с импульсным управлением тяговыми двигателями э.п.с. постоянного тока⇒
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
%PDF-1.4 % 1 0 obj > /Metadata 2 0 R /Pages 3 0 R /Type /Catalog >> endobj 4 0 obj /ModDate (D:20150915161505+06’00’) /Producer /Title >> endobj 2 0 obj > stream application/pdf
_ͳJ5\x,nf#Ù=٫N,㠺
Принципиальная схема инвертора: полное руководство
ЗнанияЗнайте все о принципиальной схеме инвертора
Что такое инвертор?
Инвертор – это электронное устройство, используемое для преобразования постоянного тока (DC) в переменный ток (AC). Переменный ток – это ток, который постоянно меняет свою величину во времени. Этот ток течет только в одном направлении.Постоянный ток также является однонаправленным током, который обычно протекает через проводник, но иногда он также может протекать через изоляторы.
Эти инверторы используются для работы противоположной преобразователям . Он не производит энергию, но источник постоянного тока также производит ее. Обычно инвертор представляет собой электронное устройство, но иногда он может быть выполнен с механическими компонентами. Обычно они используются в приложениях, где присутствует напряжение и большой ток.КПД силового инвертора более 95%. Силовые инверторы также используются для управления скоростью и крутящим моментом в электронных двигателях.
Как работает инвертор?
Инвертор предназначен для подачи напряжения 220 В переменного тока или 110 В переменного тока на подключенное к нему устройство в выходной розетке в качестве нагрузки. Когда основное питание переменного тока разомкнуто, датчики инвертора учитывают это и передают этот переменный ток в секцию реле плюс зарядки аккумулятора. От реле переменный ток передается на нагрузку, управляемую линейным напряжением.Это линейное напряжение также передается в секцию зарядки аккумулятора, преобразуя его в постоянный ток.
EdrawMax
Программное обеспечение для создания диаграмм All-in-One
Создавайте более 280 типов диаграмм без усилий
Легко приступайте к построению диаграмм с помощью различных шаблонов и символов
- Превосходная совместимость файлов: Импорт и экспорт чертежей в файлы различных форматов, например Visio.
- Поддерживается кроссплатформенность (Windows, Mac, Linux, Интернет)
Типы и классификация инверторов
Ниже приведены основные типы инверторов, которые вам следует знать.
Инверторы синусоидальной волны
Это основные типы инверторов без дополнительных функций. Они используются в типичной бытовой технике, такой как кондиционеры, холодильники, стиральные машины, компьютеры, телевизоры и т. Д.
Модифицированный инвертор синусоидальной волны
Это инверторы, которые дешевле, чем инвертор, как упоминалось выше. Они используются в устройствах с низким энергопотреблением, таких как вентиляторы, лампочки, микроволновые печи и т. Д.Они преобразовывают 12-вольтовые батареи и заряжают их с помощью генераторов солнечных батарей.
Солнечные инверторы
Это инверторы с более продвинутыми функциями, и вместо использования традиционной энергии они используют солнечную энергию для преобразования постоянного тока в переменный.
Электрические характеристики инвертора
Инвертор внутри состоит из переключателей, трансформатора, батареи, полевого МОП-транзистора и усилителя.Постоянный ток, который хранится в батарее, меняется на переменный ток. Переключатели играют важную роль в этом процессе, когда они постоянно включаются и выключаются. MOSFET, трансформатор, также последовательно включает и выключает напряжение постоянного тока, создавая противоположное напряжение, переменное напряжение.
Как составить принципиальную схему инвертора?
Прежде чем перейти к принципиальной схеме инвертора, необходимо знать логический символ силового инвертора.В области проектирования электроники или логики инвертор также известен как логический элемент НЕ, , который не выполняет ничего, кроме логического отрицания. Более того, инвертор или вентиль НЕ превращает высокий уровень в минимум, а низкий в высокий.
Инвертор – важная тема в мире электроники и проектирования логики, поскольку конечные автоматы, декодеры, мультиплексоры и т. Д. Используют его для своей работы. В той же теме, если у вас нет инвертора, который НЕ является вентилем, вы можете сделать это с помощью комбинации вентилей И-НЕ и ИЛИ-ИЛИ.
Логический символ инвертора показан ниже.
Шаги по созданию принципиальной схемы инвертора
В этом разделе вы узнаете, как составить простую принципиальную схему 100-ваттного инвертора. В сценариях для дома или на производстве вы обычно покупаете его на рынке, но когда вам нужно сделать это своими руками для целей проекта, вы можете точно выполнить следующие шаги.
Вещи, необходимые для строительства
Для изготовления инвертора вам понадобятся следующие вещи.
- Аккумулятор 12В-1
- Конденсатор – 0,1 мкФ
- Конденсатор – 0,01 мкФ – 1
- Резистор – 390кОм – 1
- Резистор – 1кОм – 2
- Резистор – 220 Ом – 2
- Резистор – 330 Ом – 1
- Переключатель – 1
- IC – CD4047 – 1
- МОП-транзистор IRF540 -2
- IC – CD4047 – 1
Лучший способ разработать принципиальную схему инвертора – использовать компьютерное программное обеспечение, доступное в Интернете.Программное обеспечение, такое как EdrawMax , имеет все функции для создания идеальной принципиальной схемы. Вы также можете использовать любую программу для создания диаграмм.
- Чтобы создать полную схему с нуля, вам нужно обратиться к разделу программного обеспечения, посвященному электротехнике или электрическому проектированию.
- Второй шаг – получить все символы, необходимые инвертору. Перетащите все компоненты, упомянутые выше, символ в свой рабочий проект из доступной опции символов.Если вы не знаете их символов, не волнуйтесь. Просто введите название символа в строке поиска, и вы его получите.
- Получите провод, также известный как символы разъема, из доступного варианта.
- Теперь соедините все эти символы, перетащив их в соответствии со схемой, показанной ниже, или воспользуйтесь имеющимися у вас теориями.
- В текстовой функции программного обеспечения напишите все значения компонентов и краткие названия.
- Теперь ваш проект готов к загрузке. Используйте программное обеспечение и загрузите его.
Важность использования инвертора
Инвертор играет жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. Оборудование, использующее инвертор, экономит до 50% затрат на электроэнергию. Эти типы оборудования производят меньше шума, чем оборудование без инверторов. Плюс они стабильнее при работе.
Инверторы могут легко управлять изменяющейся температурой устройств.Они могут легко рассчитать напряжение, ток и затем работать в соответствии с ними.
Используйте EdrawMax для создания принципиальных схем
Вы можете использовать EdrawMax для изготовления принципиальной схемы инвертора. EdrawMax – надежное, простое в использовании программное обеспечение, которое делает вашу диаграмму более совершенной. Это программное обеспечение используется для построения диаграмм. Он содержит все необходимые функции и библиотеки, которые подойдут вам для создания диаграмм.
Программное обеспечение можно использовать для создания первичных диаграмм бесплатно, но вы должны выбрать вариант ценообразования, чтобы использовать более продвинутые функции. Программное обеспечение позволяет вам импортировать ваши шаблоны или использовать их заранее созданные шаблоны. Кроме того, это программное обеспечение позволяет загружать ваш проект в нескольких форматах.
Статьи по теме
[Объяснение] Блок-схема и принцип работы инвертора
Эй, в этой статье мы увидим блок-схему инвертора и обсудим принцип работы инвертора.Здесь вы можете увидеть простую блок-схему инвертора с соответствующей символикой. Проще говоря, электрический инвертор – это электрическая или силовая электронная схема, которая преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока. Доступны различные типы инверторов. В зависимости от формы выходного сигнала существует три типа инвертора: синусоидальная волна, модифицированная синусоида и прямоугольная волна. По фазе также есть два типа инверторов: однофазные и трехфазные.
Блок-схема инвертора
Здесь вы можете увидеть простую блок-схему инвертора с аккумулятором и зарядным устройством.
Читайте также:
Принцип работы инвертора
Согласно приведенной выше схеме, в схеме есть две основные секции – 1. Зарядное устройство батареи 2. Секция инвертора, а также имеет переключатель переключения.
Секция зарядного устройства
Вы можете увидеть секцию зарядного устройства, в которой есть три блока –
Понижающий трансформатор
Он понижает основное напряжение переменного тока до соответствующего напряжения, которое будет использоваться для зарядки аккумулятора, оно может составлять 12 В или 24В.
Выпрямитель
Преобразует пониженное переменное напряжение в постоянное. Он состоит из диодов с PN переходом. Схема мостового выпрямителя в основном используется для выпрямления.
Фильтр постоянного тока
Обычно для фильтрации постоянного напряжения используется конденсатор с электролитической поляризацией. На самом деле, выход схемы выпрямителя не является чисто постоянным, имеется некоторая пульсация переменного тока. Таким образом, чтобы получить чистую мощность постоянного тока для правильной зарядки аккумулятора, нам необходимо использовать схему фильтра постоянного тока.
Секция инвертора
Секция инвертора содержит всего пять блоков –
Генератор
Он подает колебательный сигнал на драйвер. Это означает, что он создает импульсные сигналы с частотой 50 Гц и подает их на схему драйвера.
Схема драйвера
Она управляет SCR или МОП-транзисторами схемы коммутирующего усилителя для преобразования мощности постоянного тока в высокочастотный сигнал переменного тока.
Схема коммутирующего усилителя
Преобразует мощность постоянного тока в высокочастотную мощность переменного тока.Он передает мощность постоянного тока на трансформатор с центральным отводом таким образом, чтобы на него подавалась мощность переменного тока.
Инверторный повышающий трансформатор
Повышает напряжение переменного тока до номинального выходного напряжения 230 В. Обычно для этого используется повышающий трансформатор с центральным отводом.
Фильтр переменного тока
Он фильтрует выходной сигнал повышающего трансформатора. Повышающее переменное напряжение, создаваемое повышающим трансформатором, не является чистым, поэтому его нельзя использовать для нагрузки, так как это может вызвать повреждение нагрузки.Поэтому нам нужно использовать схему фильтра переменного тока для фильтрации переменного напряжения, создаваемого инвертором.
Переключатель передачи или переключения
Когда основной источник питания доступен, переключающий переключатель поддерживает соединение нагрузки с основным источником питания и в то же время аккумулятор заряжается. Когда основное питание падает, переключающий переключатель отключает нагрузку от основного источника питания и подключает ее к выходу инвертора.
Читайте также:
Спасибо, что посетили сайт.продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений. Схема электрических соединений автоматического ИБП / инвертораи подключения к дому
Схема электрических соединений автоматической системы ИБП (один провод под напряжением и обычная проводка)Подключение автоматического ИБП / инвертора
В случае аварийной поломки, когда электрическая сеть недоступна из электростанции, мы можем использовать автоматический инвертор / ИБП и батареи для бесперебойного подключения питания.
Мы покажем два основных ИБП / инвертора с подключением батарей к домашнему распределительному щиту.
- Автоматический ИБП / инвертор с двумя проводами
- Автоматическая проводка USP / инвертора с одним проводом под напряжением
Примечание. Для перехода в безопасный режим используйте кабель 6 AWG ( 7/064 ″ или 16 мм 2 ) и провод с размером провода для подключения ИБП к главной панели управления .
Автоматическая двухпроводная разводка ИБП / инвертора.Здесь нет ракетостроения. Просто подключите к ИБП отходящие провода нейтрали и под напряжением.Теперь подключите два исходящих провода нейтрали и фазы от ИБП / инвертора (в качестве выхода) к приборам, как показано на рис. 1.
Подключение ИБП / инвертора с одним дополнительным проводом под напряжением Как правило, мы знаем, что каждая точка нагрузки должна быть подключена через фазу под напряжением и нейтраль для нормальной работы. В приведенном ниже случае мы уже подключили фазу и нейтраль (от электростанции к полюсу электросети и распределительному щиту) к каждому электрическому устройству i.е. Вентиляторы, световые точки и т. Д. Вот что мы делаем в нашем распределительном щите для домашней электропроводки.
Теперь, в соответствии со схемой подключения ИБП ниже, подключите дополнительный провод (Фаза) к тем приборам, к которым мы уже подключили фазный и нейтральный провода от (Электростанция и DB) (т. Е. Два провода в качестве фазы (под напряжением), как показано на рис. ниже). И нет необходимости подключать дополнительный нейтральный провод от ИБП, поскольку он уже установлен и подключен ранее. Проще говоря, вам понадобится только провод под напряжением для подключения к приборам, как показано на рис.Теперь здесь возникает тише: «Почему дополнительный фазный провод, а не нейтраль? … Да .. Прочтите следующую работу и работу схемы, чтобы получить представление.
Вы также можете прочитать:
Щелкните изображение для увеличения
Схема электрических соединений автоматической инверторной системы ИБП (один провод под напряжением) Работа и эксплуатация подключения ИБП(1) Когда электроснабжение от электростанции отсутствует
В этом случае электроснабжение будет продолжаться через фазный провод (выход ИБП), который подключен к батареям и ИБП, а затем к электрическим приборам (обратите внимание, что нейтраль уже подключена).Таким образом, первый однофазный провод, который уже был подключен перед установкой ИБП (т. Е. Провод под напряжением от главной платы к ИБП), будет неактивным, поскольку источник питания от электростанции недоступен. В этом случае электрические устройства, подключенные через провод под напряжением от ИБП / инвертора, непрерывно потребляют накопленную электрическую энергию в батареях.
Связанные руководства:
(2) При восстановлении электроснабжения от электросети
Затем подача питания будет продолжаться через фазный провод (обратите внимание, что нейтраль уже подключена), который подключен к ИБП от основной платы (он также будет заряжать вашу батарею), а затем от ИБП к подключенным электроприборам.Таким образом, второй провод (фаза или провод под напряжением), который подключается после установки ИБП (т. Е. Один провод под напряжением от ИБП), будет неактивен, потому что источник питания недоступен от ИБП и батарей (потому что это автоматическая система ИБП).
Как подключить ИБП / инвертор к распределительной плате?На рис. 3 ниже показано, как подключить ИБП / инвертор с батареями к главному распределительному устройству для непрерывного энергоснабжения в случае сбоя в электросети.
Дополнительная проводка подключения с подключенной нагрузкой и техникой на две комнаты в доме. Как подключить автоматический ИБП / инвертор к домашней системе электроснабжения?
Щелкните изображение для увеличения
Как подключить ИБП / инвертор к распределительному щиту?Код цвета проводки:
Мы использовали Red для Live или Phase , Black для Neutral и Green для заземляющего провода в одной фазе.Вы можете использовать конкретные коды регионов, например, IEC – Международная электротехническая комиссия (Великобритания, ЕС и т. Д.) Или NEC (Национальный электротехнический кодекс [США и Канада], где:
NEC:
Однофазный 120 В переменного тока:
Черный = Фаза или Линия , Белый = Нейтраль и Зеленый / Желтый = Заземляющий провод
МЭК:
Однофазный 230 В переменного тока:
Коричневый = Фаза или Линия , Синий = Нейтраль и Зеленый = заземляющий провод.
Общие меры предосторожности при игре с электричеством.
- Отключите источник питания перед обслуживанием, ремонтом или установкой электрического оборудования.
- Используйте кабель подходящего размера с помощью этого простого метода расчета (Как определить подходящий размер кабеля для электромонтажа).
- Никогда не пытайтесь работать на электричестве без надлежащего руководства и ухода.
- Работать с электричеством только в присутствии лиц, обладающих хорошими знаниями и практической работой и опытом, умеющих обращаться с электричеством.
- Прочтите все инструкции, руководства пользователя, предупреждения и строго следуйте им.
- Выполнение собственных электромонтажных работ опасно, а также незаконно в некоторых регионах. Прежде чем вносить какие-либо изменения в подключение электропроводки, обратитесь к лицензированному электрику или в энергоснабжающую компанию.
- Автор не несет ответственности за какие-либо убытки, травмы или повреждения в результате отображения или использования этой информации, или если вы попробуете какую-либо схему в неправильном формате. Так пожалуйста! Будьте осторожны, потому что все дело в электричестве, а электричество слишком опасно.
Похожие сообщения:
Now Если вы все еще сталкиваетесь с трудностями или не понимаете схему подключения, не стесняйтесь оставлять комментарии или просто просмотрите другие соответствующие пошаговые руководства по схемам подключения и подключению ИБП / инвертора с описанием и работой.
Вы также можете прочитать другие Руководства по установке электропроводки.
Схема и принципы работы инвертора сетиЧТО ЭТО?
Grid-interactive или инвертор привязки к сетке (GTI) – это электронное устройство, которое преобразует напряжение постоянного тока (DC) в напряжение переменного тока (AC) и которое может работать параллельно с электросетью.Напряжение постоянного тока обычно поступает от фотоэлектрических панелей или аккумуляторов энергии. GTI позволяют объединять системы возобновляемой энергии с сетью. Цепи обработки мощности в GTI имеют тот же принцип работы, что и у обычных автономных DC-AC SMPS. Основные отличия заключаются в алгоритме управления и функциях безопасности. GTI в основном принимает переменное нерегулируемое напряжение от массива солнечных панелей и инвертирует его в переменный ток, синхронизированный с сетью. Он должен автоматически прекращать подачу электроэнергии к линиям электропередачи при отключении сети.GTI может обеспечить электричеством ваш дом и даже подать избыток электроэнергии в сеть, чтобы снизить ваши счета за электроэнергию.В зависимости от мощности и уровней входного напряжения схемы GTI обычно имеют от одной до трех ступеней. Концептуальная принципиальная схема силовой передачи, представленная ниже, иллюстрирует принципы работы трехступенчатого инвертора для подключения к сети. Такая топология может быть полезна для низковольтных входов (например, 12 В) в заземленных системах. Цепи управления и прочие детали здесь не показаны.Как я уже упоминал выше, существуют также двухкаскадные и одноступенчатые конфигурации (см. Примеры синусоидальных топологий и основные принципы преобразователя постоянного тока в переменный).
КАК ЭТО РАБОТАЕТ.
Входное напряжение сначала повышается повышающим преобразователем, состоящим из катушки индуктивности L1, полевого МОП-транзистора Q1, диода D1 и конденсатора C2. Если фотоэлектрическая батарея рассчитана на напряжение более 50 В, как правило, одна из входных шин постоянного тока должна быть заземлена в соответствии с Национальным электрическим кодексом®. Однако NEC® допускает некоторые исключения, которые мы обсудим ниже.Хотя теоретически любая из двух шин может быть заземлена, обычно это отрицательная клемма. Важно помнить, что если вход постоянного тока имеет проводящий проход к земле, выходные проводники переменного тока в конфигурациях с сетевым взаимодействием должны быть изолированы от постоянного тока. В нашем примере гальваническая развязка обеспечивается высокочастотным трансформатором на втором этапе преобразования. Этот каскад представляет собой преобразователь постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией. На схеме выше показан изолирующий преобразователь полного моста (также известного как Н-мост).Он состоит из Q2-Q5, T1, D2-D5, L2 и C3. Для уровней мощности ниже 1000 Вт это также может быть полумост или прямой преобразователь (подробнее см. Обзор типов SMPS). Некоторые коммерческие модели используют низкочастотный (НЧ) трансформатор в выходном каскаде вместо высокочастотного в секции DC-DC. При таком методе входной сигнал преобразуется в переменный ток частотой 60 Гц, а затем низкочастотный трансформатор изменяет его до необходимого уровня и одновременно обеспечивает изоляцию. Оборудование с НЧ трансформатором имеет значительно больший вес и размер, но оно не будет вводить постоянную составляющую в нагрузку.Вот менее известная деталь: UL 1741 допускает использование бестрансформаторных инверторов и освобождает их от испытания на выдерживаемое диэлектрическое напряжение между входом и выходом. Следовательно, этап изоляции можно исключить. Важно отметить, что проводники фотоэлектрической батареи в неизолированных конструкциях не могут быть заземлены. NEC® 690.41 допускает незаземленные конфигурации, если они соответствуют Статье 690.35. Разумеется, бестрансформаторные инверторы отличаются меньшим весом и стоимостью. Они особенно популярны в Европе, где в некоторых странах до сих пор используются 2-проводные системы без заземления.Однако из-за отсутствия гальванической развязки эти модели представляют потенциальную опасность поражения электрическим током. В такой установке, если человек касается клеммы фотоэлектрической панели или батареи, он / она окажется под потенциалом линии переменного тока. Вот почему для бестрансформаторных систем требуются дополнительные защитные устройства в соответствии со статьей 690.35 NEC® и специальные предупреждающие таблички, размещаемые там, где цепи под напряжением могут подвергаться воздействию во время обслуживания. T1 может быть так называемого повышающего типа для усиления входного напряжения. С повышающим T1 первая ступень (повышающий преобразователь) может быть опущена .Однако высокое отношение витков приводит к большой индуктивности рассеяния. Это, в свою очередь, вызывает скачки напряжения на полевых транзисторах и выпрямителях, а также другие нежелательные эффекты.
Регулируемый преобразователь обеспечивает связь постоянного тока с выходным преобразователем переменного тока. Его значение должно быть выше пикового значения переменного напряжения в сети. Например, для службы 120 В переменного тока напряжение постоянного тока должно быть> 120 * √2 = 168 В. Типичные значения – 180-200 В. Для 240 В переменного тока вам потребуется 350-400 В постоянного тока.
Третья ступень преобразования преобразует постоянный ток в переменный с помощью другого мостового преобразователя.Он состоит из IGBT Q6-Q9 и LC-фильтра L3, C4.
БТИЗ Q6-Q9 работают как электронные переключатели, работающие в режиме ШИМ. Эта топология требует, чтобы антипараллельные диоды свободного хода обеспечивали альтернативный путь для тока, когда переключатели выключены. Эти диоды либо включены в IGBT, либо добавлены извне. Управляя различными переключателями в H-мосте, можно подавать положительный, отрицательный или нулевой потенциал на катушку индуктивности L3. Затем выходной LC-фильтр уменьшает высокочастотные гармоники, создавая синусоидальную волну.
Любой сетевой источник питания должен синхронизировать свою частоту, фазу и амплитуду с электросетью и подавать синусоидальный ток в нагрузку. Обратите внимание, что если выход инвертора (Vout) выше напряжения сети, GTI будет перегружен. Если он ниже, GTI может потреблять ток, а не обеспечивать его. Схема должна позволять ограниченному току течь в ваши нагрузки, а также обратно в линию. Поскольку сеть действует как источник с очень низким импедансом, типичный ГТД предназначен для работы в качестве источника с регулируемым током, а не в качестве источника напряжения.Обычно между ГТД и сетью имеется дополнительный дроссель связи (L , сетка ), который действует как прокладка, «поглощающая» дополнительное напряжение переменного тока. Это также уменьшает гармоники тока, генерируемые ШИМ. Недостатком сетки L является то, что она вводит дополнительные полюса в контур управления, что потенциально может привести к нестабильности системы.
В солнечных приложениях, чтобы максимизировать эффективность системы, GTI также должен отвечать определенным требованиям, определяемым фотоэлектрическими панелями.Солнечные панели обеспечивают разную мощность в разных точках их вольт-амперной (ВАХ) характеристики. Точка на кривой V-I, где выходная мощность максимальна, называется точкой максимальной мощности (MPP). Солнечный инвертор должен гарантировать, что фотоэлектрические модули работают рядом с их MPP. Это достигается с помощью специальной схемы управления на первом этапе преобразования, которая называется MPP tracker (MPPT). GTI также должен обеспечивать так называемую защиту от изолирования . При отказе сети или когда ее уровень напряжения или частота выходит за допустимые пределы, автоматический выключатель должен быстро отключить выход системы от линии.Время отключения зависит от условий сети и указано в стандарте UL 1741. В худших случаях, когда напряжение в сети падает ниже 0,5 от номинального или его частота отклоняется на +0,5 или -0,7 Гц от номинального значения, GTI должен прекратить экспорт. возвращение в сеть менее чем за 100 миллисекунд. Защита от изолирования может быть достигнута, например, с помощью функций обнаружения пониженного напряжения переменного тока или максимального тока на выходе. В нашем примере показана система с возможностью резервного питания: при размыкании SW контактора GTI будет обеспечивать питание критических нагрузок, подключенных к субпанели.Вопреки распространенному заблуждению, обычная фотоэлектрическая система снизит ваши затраты на электроэнергию, но не обеспечит резервного питания, если у вас нет специальной настройки с резервным аккумулятором.
Реализация алгоритма управления сетевыми инверторами довольно сложна и обычно выполняется с помощью микроконтроллеров. Любители часто ищут в Интернете полную схему инвертора для привязки сетки. К сожалению, это почти бесплодная задача – GTI вряд ли можно сделать самодельным проектом. Также обратите внимание, что подключение любого генератора, не одобренного UL, к проводке, подключенной к сети, может быть незаконным.В любом случае, производители GTI явно не будут раскрывать детали своей конструкции. Даже если бы вы смогли найти полную схему, она была бы бесполезна без исходного кода контроллера. Для инженеров существует бесплатная инструкция по применению AN3095 от ST Micro. Он предоставляет полную принципиальную схему солнечного инвертора и руководство по проектированию фотоэлектрического инвертора мощностью 3000 Вт, но не предоставляет исходный код.
Простые схемы синусоидального инвертора
Ищете простые схемы синусоидального инвертора, которые можно настроить в соответствии с вашими конкретными потребностями? Следующие идеи могут помочь вам в достижении ваших целей.
Синусоидальный инвертор – это устройство, которое преобразует мощность постоянного тока (батареи, аккумуляторы) в переменный ток (обычно 220 вольт, 50 Гц, синусоидальный или скорректированный).Наш общий аварийный источник питания, как правило, представляет собой аккумулятор постоянного тока на 220 В переменного тока. Говоря простым языком, инвертор – это устройство, преобразующее постоянный ток в переменный.
Будь то в отдаленной деревне, или в поле, или при отключении электроэнергии, инвертор – очень хороший выбор. Чаще всего в машинном отделении используется источник питания ИБП, в случае внезапного отключения электроэнергии инвертор постоянного тока ИБП может быть преобразован в переменный ток для использования компьютером, чтобы предотвратить внезапное отключение электроэнергии, вызванное потерей данных. .
В этой статье будут представлены две относительно простые принципиальные схемы синусоидального инвертора. И это показывает, что заинтересованные друзья могут учиться, самому делать инвертор действительно очень чувство выполненного долга. Один из них – это более распространенная принципиальная схема инвертора.
Вышеупомянутое относительно легко создать принципиальную схему инвертора, вы можете инвертор напряжения питания постоянного тока 12 В, напряжение сети 220 В, схему от BG2 и BG3, состоящую из мультигармонического генератора для продвижения, а затем BG1 и BG2 для управления BG6 и BG7 работают.Колебательный контур группой источника питания BG5 и DW, так что выходная частота может быть более стабильной. В производстве трансформатора можно использовать обычно применяемый сдвоенный выходной сетевой трансформатор на 12 В. В соответствии с необходимостью выбрать подходящую емкость аккумулятора 12 В.
Ниже представлена электрическая схема высокоэффективного синусоидального инвертора, схема с питанием от батареи 12 В. Сначала с двойным напряжением модуля напряжения для блока питания операционного усилителя. Можно выбрать ICL7660 или MAX1044.Операционный усилитель 1 генерирует синусоидальную волну 50 Гц в качестве опорного сигнала. ОУ 2 как инвертор. Операционный усилитель 3 и операционный усилитель 4 в качестве гистерезисного компаратора. Фактически, ОУ 3 и переключатель 1 составляют пропорциональный импульсный источник питания. Операционный усилитель 4 и переключатель 2 одинаковы. Его частота переключения нестабильна. В операционном усилителе 1 выходной сигнал имеет положительную фазу, операционный усилитель 3 и переключатель работают. В это время выход операционного усилителя 2 имеет отрицательную фазу. В это время положительный входной потенциал ОУ 4 (константа 0) выше, чем отрицательный потенциал входной клеммы, поэтому выходная константа 1 ОУ 4 отключается.В ОУ 1 на выходе отрицательная фаза, наоборот. Это позволяет двум переключателям работать поочередно.
Когда опорный сигнал, чем сигнал обнаружения, то есть операционный усилитель 3 или 4 отрицательного входного сигнала, чем положительный входной сигнал выше, чем небольшое значение, выход компаратора равен 0, переключающая трубка открыта, после чего следует обнаружение сигнал быстро увеличивается, когда сигнал обнаружения по сравнению с опорным сигналом выше, чем небольшое значение, выход 1 компаратора отключается.Следует отметить, что компаратор имеет процесс положительной обратной связи при переключении схемы, что является характеристикой гистерезисного компаратора. Например, при условии, что опорный сигнал ниже, чем сигнал обнаружения, опорный сигнал сразу выше, чем сигнал обнаружения в определенный момент, поскольку их разности близки друг к другу. Это «определенное значение» влияет на частоту переключения. Чем ниже частота.
C3, C4 роль состоит в том, чтобы пропустить частоту тока свободного хода переключателя, а более низкую частоту сигнала 50 Гц создать больший импеданс.C5 рассчитывается по формуле: 50 =. L обычно составляет 70 часов, лучшее время для проведения теста. Таким образом, C составляет около 0,15 мкм. Соотношение R4 и R3 должно быть строго равным 0,5, большие искажения формы волны значительно, маленькие не могут запускаться, но были бы довольно большими, а не маленькими. Максимальный ток трубки переключателя: I == 25A.
Существующий инвертор имеет два вида выходных сигналов прямоугольной формы и синусоидальной волны. Выход прямоугольной волны эффективности инвертора высок, для использования конструкции мощности синусоидальной волны электрических приборов, в дополнение к небольшому количеству электрических приборов не применяются к большинству электроприборов, применимых, выходной инвертор синусоидальной волны не Есть это недостатки, но есть неэффективные недостатки, как выбирать это нужно, исходя из собственных потребностей.
Схема синусоидального инвертора с использованием осциллятора Баббы
В следующей статье показаны способы построения схемы синусоидального инвертора с использованием осциллятора Бабба
Долгожданный синусоидальный инвертор с осциллятором бабба можно распознать по следующим пунктам:
Каскад, состоящий из двух микросхем 555, настроен как генераторы ШИМ, где IC1 формирует генератор прямоугольных импульсов для ШИМ, а IC2 формирует моностабильный генератор ШИМ в отношении входного сигнала модуляции, подаваемого на его вывод 5.
Входная модуляция синусоидальной волны на выводе 5 микросхемы IC2 достигается за счет использования генератора бабба, созданного с помощью четырех операционных усилителей микросхемы LM324.
Создаваемые синусоидальные импульсы устанавливаются с точной частотой 50 Гц и передаются на вывод 5 IC2 через общий коллектор BJT для еще большей обработки.
Частота 50 Гц для осциллятора баббы устанавливается путем точного выбора R с помощью следующей формулы:
Перед изучением того, как построить схему синусоидального инвертора с использованием осциллятора Баббы, важно узнать кое-что об осцилляторе баббы
Осциллятор Баббы представляет собой уникальную форму генератора фазового сдвига.Идея состоит из 4 уровней, обеспечивающих невероятно стабильную выходную частоту.
Доступность интегральных схем с четырьмя операционными усилителями позволяет упростить их выполнение. Каждый из 4 операционных усилителей включает в себя соответствующую RC-цепь, внешнюю по отношению к микросхеме.
Все эти сети добавляют сдвиг периода 45, чтобы получить общий сдвиг фазы 180, который, безусловно, требуется для позиционирования ответа в функции передачи при колебаниях. Получение 4 уровней также помогает поддерживать скорость изменения периода относительно времени, адекватно уменьшенную для лучшей эффективности и баланса.
Как только сигнал проходит через каждый операционный усилитель, выражение обратной связи (B на диаграмме на рисунке 1), вероятно, будет 1/4
Учитывая, что мы хотели бы получить подлинную часть ответа, A * B, Чтобы уравнение переноса стало сравнимым с одним, коэффициент усиления генератора Буббы должен быть равен 4. Генератор Буббы будет использовать операционные усилители в топологии буферизации, чтобы избежать нагрузки между каждым отдельным операционным усилителем.
Стабильность частоты становится намного лучше на каждом последующем уровне.
Вы можете настроить частоту на предыдущих ступенях схемы, тем не менее, это может повлиять на эффективность. Например, полное гармоническое искажение после второй ступени может быть намного хуже, чем после 4-й ступени.
В различных других программах, в случае, если более серьезные общие гармонические искажения допустимы в компоновке, отстукивание в пределах предшествующей позиции может помочь вам сэкономить место и стоимость, учитывая, что будет необходимо гораздо меньше компонентов.
Простая схема инвертора с чистой синусоидой мощностью 500 ВА
Давайте попробуем детально разработать предлагаемую схему простой схемы инвертора с чистой синусоидой мощностью 500 ВА со следующими фактами: IC2 и IC3, в частности, разработаны в форме ступенчатого генератора ШИМ.
IC2 формирует высокочастотный генератор, необходимый для переключения формы сигнала ШИМ, который обрабатывается IC3.
Для работы с колебаниями IC2 требуется, чтобы IC3 запитывался через инструкцию сравнения синусоидальной волны на выводе № 5 или через управляющий вход правой IC 555.
Учитывая, что создание синусоидальной формы волны несколько затруднительно по сравнению с треугольной волн, треугольник был предпочтительнее, потому что его было намного проще визуализировать, тем не менее, он работает в значительной степени как аналог синусоидальной волны.
IC1 подключен как генератор треугольных волн, результат которого в конечном итоге применяется к выводу № 5 IC3 для получения ожидаемого среднеквадратичного синуса, аналогичного его выводу № 3.
Несмотря на это, вышеупомянутые уточненные сигналы ШИМ должны быть модулированы по двухтактной версии конструкции, чтобы сигналы имели возможность заряжать трансформатор переменным рабочим током.
Это может потребоваться для создания вторичной сети, состоящей из как положительных, так и отрицательных полупериодов.
IC 4017 введен в основном для выполнения этой функции.
Микросхема создает последовательный вывод со своего контакта №2 на контакт №4, на контакт №7, на контакт №3 и возврат к контакту №2, в соответствии почти с каждой стороной восходящего импульса на контакте №14. Этот импульс создается на выходе IC2, который в основном определен как 200 Гц, чтобы гарантировать, что выходы IC4017 будут иметь частоту 50 Гц на протяжении всей последовательности из вышеупомянутых выводов.
Выводы №4 и №3 специально игнорируются, чтобы создать «мертвую зону» вокруг затворов срабатывания соответствующих транзисторов / МОП-транзисторов, подключенных к соответствующим выходам IC4017.
Это мертвое время гарантирует, что полевые транзисторы ни в коем случае не включаются коллективно, возможно даже на наносекунду в периоды переключения, тем самым гарантируя работоспособность устройств.
Работающие положительные выходы на выводах №2 и 7 активируют соответствующие полевые транзисторы, которые затем заставляют трансформатор насыщаться источником питания переменного тока, подаваемым на конкретную обмотку.
Это приводит к созданию примерно 330+ В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.
Тем не менее, это напряжение могло быть прямоугольной волной с чрезмерным среднеквадратичным значением, если это не могло быть обработано с помощью ШИМ от IC3.
Транзистор T1 вместе со своим коллекторным диодом используется с импульсами ШИМ таким образом, что T1 в этой точке работает, и заземляет базовые напряжения выходных полевых транзисторов в соответствии с информацией ШИМ.
Это способствует выходу, который может быть определенным воспроизведением примененного полностью оптимизированного питания ШИМ ….. построение абсолютно вытравленного аналога переменного синусоидального сигнала.
Объясненная схема инвертора с чистой синусоидой мощностью 500 ВА обладает и другими особенностями, например схемой изменения выходного напряжения вручную.
Пара транзисторов BC108 установлена для регулирования уровней коммутируемого напряжения затвора МОП-транзисторов, базовый ток этих конкретных транзисторов исходит от крошечной чувствительной обмотки на трансформаторе, которая передает требуемые данные измерения выходного напряжения на транзисторы.
В случае, если выходное напряжение должно выйти за пределы ожидаемой нормальной интенсивности, базовое напряжение вышеупомянутых транзисторов можно было бы перестроить и уменьшить, отрегулировав предустановку 5K, что, следовательно, снизит проводимость МОП-транзисторов, в конечном итоге выпрямляя выведите AC до желаемых границ.
Транзистор BD135 вместе со своим базовым стабилитроном подает стабилизированное напряжение на задействованную электронику для сохранения постоянного выходного ШИМ от соответствующих ИС.
Используя IRF1404 в качестве МОП-транзисторов, инвертор может выдавать приблизительно от 300 до 5000 Вт чистой синусоидальной выходной мощности.
Представлено Рави Сингхом
При тщательном изучении вышеуказанных деталей схемы было обнаружено несколько недостатков и изъянов. Импровизированная схема (надеюсь) представлена ниже.
Вышеупомянутая инверторная схема с чистой синусоидой мощностью 500 ВА может быть еще более усовершенствована с использованием функции автоматической коррекции выходного сигнала, как показано ниже. Он выполняется путем введения каскада оптопары LED / LDR.
Инвертор: типы, принципиальная схема и применение
Здравствуйте, друзья добро пожаловать в новый пост. В этом посте мы подробно рассмотрим Introduction to Inverter. Инвертор – это устройство, которое используется для преобразования постоянного тока в переменный в электрической системе.Обычно постоянный ток используется в солнечных системах, где генерация происходит на постоянном токе, поэтому для преобразования постоянного тока в переменный используются инверторы. Основное применение постоянного тока в солнечной системе, элементы батарей, поскольку они генерируют постоянный ток.
Основная функция инвертора – преобразование постоянного тока в переменный. Система переменного тока может использоваться в домашних условиях за счет использования системы электросетей. В этом руководстве мы рассмотрим основные рабочие операции инвертирования фоновых изображений и некоторые другие связанные параметры. Итак, давайте начнем с Introduction to Inverter.
Введение в инвертор- В настоящее время очень быстро развивающейся областью силовой электроники является статическое преобразование частоты. Преобразование переменного тока с одной частоты в переменный ток с новой частотой с использованием твердотельной электроники.
- Существует 2 метода преобразования статической частоты, первый – это циклоконвертер, а второй – выпрямительный инвертор.
- Циклопреобразователь – это модуль, используемый для преобразования мощности переменного тока с одной частоты на другой уровень частоты. Выпрямительный преобразователь всего преобразовывает мощность переменного тока в постоянный ток, после чего преобразует постоянный ток в переменный ток на новом уровне частоты.
- Здесь упоминаются 2 основные части выпрямительных преобразователей.
- Выпрямитель для выработки переменного тока
- Инвертор для генерации переменного тока через питание постоянного тока.
Что такое выпрямитель
- Будет обсуждаться простая схема выпрямителя, преобразующая мощность переменного тока в мощность постоянного тока. У таких схем есть одна проблема, связанная с управлением двигателем: их выходное напряжение имеет определенное значение для приложенного напряжения.
- Эту проблему можно уменьшить, добавив диод с комбинацией к SCR
- На приведенной ниже схеме показана трехфазная схема двухполупериодного выпрямителя, состоящая из диодов, замененных на тиристор.
- Среднее выходное напряжение постоянного тока через эту схему зависит от того, когда SCR запускается из положительного полупериода
- Если эта схема срабатывает в начале полупериода, эта схема будет похожа на трехфазный двухполупериодный выпрямитель с диодами. Если тиристор не срабатывает, выходное напряжение равно нулю.
- При любом угле стрельбы от нуля до восемнадцати сотен по сигналу. Выходное напряжение постоянного тока будет зависеть от экстремального и нулевого вольт.
- Когда SCR работает вместо схемы выпрямителя для управления выходным напряжением постоянного тока, этот выход будет иметь большее количество гармоник, чем основной выпрямитель и определенный тип фильтра на выходе имеют значение.
- На приведенной выше схеме показаны катушка индуктивности и конденсаторный фильтр, расположенные на выходе выпрямителя для сглаживания выходного постоянного тока.
Преобразователи с внешней коммутацией
- Инверторы делятся на 2 основных типа в зависимости от метода коммутации, используемого для внешней коммутации и самокоммутации.
- Внешние коммутирующие инверторы – это инверторы, для которых энергия, необходимая для отключения SCR, подается через внешний двигатель или источник питания.
- Пример внешнего коммутационного инвертора можно увидеть здесь.
- Инвертор связан с трехфазным синхронным двигателем, который предлагает противодействующее напряжение, необходимое для отключения одного тиристора, когда другой сгорает.
- SCR, используемый в этой схеме, запускается в этой последовательности SCR1, SCR6 SCR2, SCR4, SCR1, SCR5.
- Если SCR1 сгорает, внутреннее напряжение в синхронном двигателе предлагает напряжение, которое необходимо отключить от SCR3.
- Обратите внимание, что если нагрузка не подключена к инвертору, тиристор не будет отключен, и после полупериода короткое замыкание возникнет через тиристоры SCR1 и SCR4.
- Инвертор также известен как инвертор с коммутацией нагрузки.
Инверторы с самокоммутацией
- Нет уверенности в том, что нагрузка будет предлагать определенное противодействующее напряжение для коммутации, тогда будет использоваться инвертор с автоматической коммутацией.
- Инвертор с автоматической коммутацией – это тип инвертора, который имеет активные тиристоры в выключенном состоянии за счет энергии, накопленной в конденсаторе, когда другой тиристор включен.
- Возможно создание инвертора с автоматической коммутацией за счет использования ГТО или силовых транзисторов, в этом случае коммутирующий конденсатор не нужен.
- Существует 3 основных категории инверторов с автоматической коммутацией: первая – это источник тока, вторая – источник напряжения, а третья – инверторы с широтно-импульсной модуляцией.
- Инверторы источника тока и инверторы источника напряжения проще, чем инверторы PWM, и используются в течение длительного времени. Инвертор
- PWM нуждался в дополнительной сложной схеме и высокоскоростных переключающих элементах по CSI и VSI.
- Инверторы источника тока и инверторы источника напряжения показаны на рисунке ниже.
- В случае инвертора источника тока выпрямитель связан с инвертором через индукторы Ls большой серии.
- Индуктивность Ls имеет высокое значение по сравнению с постоянным током, ограничена постоянным значением
- Токовый выходной сигнал SCR представляет собой прямоугольный сигнал, потому что ток ограничен постоянным значением.
- Линейное напряжение будет иметь треугольную форму, поэтому в этой конфигурации удобно ограничивать требования к перегрузке по току, при этом выходное напряжение может перемещаться, в результате чего изменяется нагрузка.
- В инверторе источника напряжения выпрямитель соединен с инвертором последовательным дросселем LS и параллельным конденсатором C.
- Емкость C очень высока, поэтому напряжение ограничено постоянным значением.
- Выходной сигнал линейного напряжения SCR будет иметь квадратную форму, поскольку напряжение VC имеет постоянное значение.
- Выходной ток будет иметь треугольную форму. Изменения напряжения меньше, в этой конфигурации ток может изменяться в зависимости от изменения нагрузки, а защиту от перегрузки по току использовать непросто.
- Частота инвертора источника как тока, так и напряжения может быть изменена посредством переменного пускового импульса на затворе тринистора, поэтому оба инвертора могут использоваться для работы двигателей переменного тока с разными скоростями.
Однофазный источник тока, инвертор
- Схема инвертора источника однофазного тока с коммутацией конденсаторов здесь
- Он состоит из 2 конденсаторов SCR и выходного трансформатора.Для понимания функции этой схемы предположим, что 2 тиристора находятся в выключенном состоянии.
- Если SCR1 проходит через затвор, ток-напряжение VOC будет подаваться на верхнюю половину трансформатора в схеме.
- Это напряжение индуцирует напряжение VOC в нижней половине трансформатора, в результате чего напряжение 2 VOC создает конденсатор.
- Напряжение в схеме на этом экземпляре видно здесь.
- После этого SCR2 включается, когда SCR2 находится на напряжении на катоде SCR, будет иметь значение VDC.Поскольку напряжение на конденсаторе не будет изменяться мгновенно, это приводит к тому, что напряжение в верхней части конденсатора мгновенно изменяется до 3 VOC на SCR1.
- В этот момент создается напряжение на нижней половине трансформатора, которое становится положительным в нижней части и отрицательным в верхней части обмоток, и его значение равно VOC.
- Напряжение в нижней части 1/2 индуцирует напряжение VOC в верхней половине трансформатора, необходимое для зарядки конденсатора до напряжения 2 В постоянного тока, направленного на положительный элемент в нижней части в соответствии с верхней частью конденсатора.
- Состояние схемы в данный момент можно увидеть здесь.
- Если SCR1 снова сгорит, напряжение конденсатора отключит SCR2, и эта процедура будет продолжаться бесконечно.
- Здесь показаны результирующие сигналы напряжения и тока.
Инвертор с трехфазным источником тока
- Схема показывает, что трехфазный источник тока инвертор.
- В этой схеме 6 тиристоров связаны в этой последовательности SCR1, SCR6, SCR2, SCR4 SCR3 SCR5, а конденсаторы от C1 до C6 обеспечивают коммутацию, необходимую через SCR.
- Чтобы получить представление о функции этой схемы, см. Рисунок ниже
- Предположим, что при запуске работают SCR1 и SCR5, можно посмотреть здесь.
- После этого на конденсаторе C1, C3, C4 и C5 появится напряжение, как показано на рисунке.
- Предположим, что SCR6 находится в состоянии.
- Если SCR получает напряжение, напряжение в этом месте станет равным нулю.
- Поскольку напряжение на конденсаторе C5 не изменяется в мгновение ока, анод SCR смещается отрицательно, и SCR отключается.
- Когда тиристор включен, все конденсаторы заряжаются, как показано здесь.
- Схема работает, чтобы выйти из SCR6, когда SCR включен.
- Эта аналогичная процедура коммутации предусмотрена для верхнего банка SCR.
- Выходную фазу и линейный ток через эту схему можно увидеть здесь.
Автор: Генри
http://www.theengineeringknowledge.comЯ профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также пишу технический контент, мое хобби – изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.
Сообщение навигации
Создайте свой собственный синусоидальный инвертор
Инвертор обеспечивает резервное питание сетевых устройств в случае сбоя питания. Большинство инверторов, доступных на рынке, имеют сложную схему и не очень экономичны. Некоторые из них выдают прямоугольный сигнал на выходе, что нежелательно для индуктивных нагрузок.Проект представляет собой простую схему синусоидального инвертора, которая выдает квазисинусоидальный сигнал частотой 50 Гц с использованием одной микросхемы CD4047 и некоторых дискретных компонентов, что делает его очень экономичным решением.
На рис. 1 показана схема синусоидального инвертора на базе полевого МОП-транзистора с частотой 50 Гц. Он состоит из мультивибратора CD4047 (IC1), полевых МОП-транзисторов IRF250 (с T1 по T8), транзисторов и нескольких дискретных компонентов.
IC CD4047 имеет встроенные средства для нестабильных и бистабильных мультивибраторов. Для инвертора требуются два выхода, сдвинутые по фазе на 180 градусов.Таким образом, IC1 спроектирован так, чтобы формировать два прямоугольных выходных сигнала на выводах 10 и 11 с частотой 50 Гц, коэффициентом заполнения 50% и фазовым сдвигом на 180 градусов. Частота колебаний определяется внешней предварительной настройкой VR1 и конденсатором C1.
Рис. 1: Схема синусоидального инвертораЭти два сигнала поочередно управляют двумя банками полевых МОП-транзисторов (банк-1 и банк-2). Когда на контакте 10 IC1 высокий уровень, а на контакте 11 низкий, полевые МОП-транзисторы банка 1 (с T1 по T4) проводят, в то время как полевые МОП-транзисторы банка 2 (с T5 по T8) остаются в непроводящем состоянии.Следовательно, через первую половину первичной обмотки инверторного трансформатора X1 протекает большой скачок тока, а во вторичной обмотке возникает переменный ток 230 В.
В течение следующего полупериода напряжение на выводе 10 микросхемы IC1 понижается, а напряжение на выводе 11 высокое. Таким образом, полевые МОП-транзисторы банка-2 работают, в то время как полевые МОП-транзисторы банка-1 остаются непроводящими. Следовательно, ток течет через другую половину первичной обмотки, и 230 В переменного тока возникает во вторичной обмотке.
Таким образом, на вторичной обмотке получается переменное выходное напряжение.
Выходной синусоидальный сигнал получается путем формирования баковой цепи с вторичной обмоткой инверторного трансформатора, включенной параллельно конденсаторам C5 – C7. Два конденсатора по 2,2 мкФ подключены к затворам полевых МОП-транзисторов в обеих батареях по отношению к земле, если не создается надлежащая синусоида. Собственная частота контура резервуара доведена до 50 Гц. Потребление тока без нагрузки составляет всего 500 мА из-за 50-процентной продолжительности включения прямоугольного сигнала. По мере увеличения нагрузки увеличивается потребление тока.
Напряжение питания IC1 ограничено до 5,1 В за счет использования стабилитрона ZD1 и резистора R4 с внешней батареей, как показано на рис. 1.
Индикатор разряда батареи
Схема индикации разряда батареи состоит из транзистора T9, предустановки VR2, стабилитрона ZD2, резисторов R5, R6 и R7, LED2 и конденсатора C2. Напряжение питания 12 В от BATT.1 подается на цепь индикатора разряда батареи с полной нагрузкой (не более 1000 Вт), подключенной к выходу инвертора. Напряжение на нагрузке составляет 230 В переменного тока.В этот момент отрегулируйте предварительную настройку VR2 так, чтобы стабилитрон ZD2 и транзистор T9 проводили падение напряжения коллектора до 0,7 В, при этом LED2 оставался выключенным.
Если напряжение питания падает ниже 10,5 В, напряжение на нагрузке снижается с 230 В переменного тока до 210 В переменного тока. В этот момент стабилитрон ZD2 и транзистор T9 не проводят, и, следовательно, напряжение коллектора увеличивается примерно до 10,5 В, а светодиод 2 светится, указывая на низкое напряжение батареи. В то же время пьезобуззер PZ1 издает звуковой сигнал, указывающий на низкий заряд батареи.
Отключение при разряде батареи
Если аккумулятор многократно разряжается до нуля вольт, срок его службы сокращается. Схема отсечки разряда батареи состоит из транзистора T10, предустановки VR3, стабилитрона ZD4, резисторов R8 и R9, конденсатора C3 и диода D1.
Отрегулируйте предварительную настройку VR3 так, чтобы, когда напряжение на нагрузке превышало 200 вольт, стабилитрон ZD4 и транзистор T10 проводили. Напряжение коллектора T10 в этом случае составляет около 0,7 В, и, следовательно, SCR (SCR1) не будет проводить.
Рис. 2: Односторонняя печатная плата фактического размера для схемы синусоидального инвертора 3: Компоновка компонентов печатной платыЗагрузите файлы печатной платы и компоновки компонентов в формате PDF:
нажмите здесьНо если напряжение на нагрузке упадет ниже 200 вольт, стабилитрон ZD4 и транзистор T10 не будут проводить, и напряжение коллектора T10 увеличится, в результате чего SCR будет проводить.
После того, как SCR проведет, напряжение питания на IC1 (CD4047) будет 0,7 В, из-за чего IC1 не сможет генерировать импульсы напряжения на выходных контактах 10 и 11, и инвертор автоматически отключится.В этом состоянии SCR продолжает работать.
Отсечка по нижнему пределу инвертора может быть установлена при напряжении нагрузки 170 вольт для лампового освещения, вентилятора и т. Д. Таким образом, ламповый свет и вентилятор не будут выключаться, пока напряжение не упадет ниже 170 вольт.
Отключение холостого хода
Если на выходе инвертора нет нагрузки, выходное напряжение составляет от 270 до 290 вольт. Это напряжение измеряется отводом 0-12 В на вторичной обмотке инверторного трансформатора X1, который подключен к цепи отключения холостого хода, содержащей стабилитрон ZD5, транзистор T11, предварительно установленный VR4, резисторы R12 и R11 и конденсатор C4. .
Когда нагрузка не подключена, напряжение на отводе 12 В также увеличивается. Это напряжение выпрямляется двухполупериодным мостовым выпрямителем, состоящим из диодов с D3 по D6, фильтруется конденсатором C4 и подается на транзистор T11.
Отрегулируйте предустановку VR4 так, чтобы, если напряжение инвертора превышает 250 вольт, стабилитрон ZD5 и транзистор T11 проводят ток. Это увеличивает напряжение эмиттера, следовательно, SCR срабатывает, чтобы выключить инвертор. При подключении надлежащей нагрузки инвертор автоматически включается.
Строительство
Односторонняя печатная плата фактического размера для схемы синусоидального инвертора показана на рис. 2, а схема ее компонентов – на рис. 3. На печатной плате имеется подходящий разъем CON1 для внешнего подключения блоков полевых МОП-транзисторов и трансформатора. Контакты разъема CON1 с A по F также отмечены на схеме. Соберите схему на печатной плате, так как это экономит время и сводит к минимуму ошибки сборки. Тщательно соберите компоненты и дважды проверьте, нет ли пропущенных ошибок. МОП-транзисторы следует монтировать над радиаторами, используя слюдяные прокладки в качестве изоляторов между ними.
Подключите клемму питания 24 В непосредственно к центральному отводу первичной обмотки инверторного трансформатора, который пропускает максимальный ток более 50 ампер при 1000 Вт. Сила тока зависит от приложенной нагрузки. Нет необходимости добавлять переключатель в цепь высокого тока, чтобы инвертор включался и выключался. Инвертор можно включать и выключать слаботочным выключателем S1.
Д-р Р.В. Декале: Он доцент и глава отдела физики, Кисан Вир Махавидьялая, Вай, округ Сатара, Махараштра.
