Инвертор принцип действия. Принцип работы инвертора напряжения: преобразование постоянного тока в переменный

Как работает инвертор напряжения. Какие основные компоненты входят в состав инвертора. Какие бывают виды инверторов по принципу действия. Каковы преимущества использования инверторов с «чистым синусом».

Что такое инвертор напряжения и для чего он нужен

Инвертор напряжения — это устройство, которое преобразует постоянный ток (DC) в переменный (AC). Основное назначение инвертора — обеспечить питание переменным током в тех случаях, когда доступен только источник постоянного тока.

Наиболее распространенные сферы применения инверторов:

• Резервное электроснабжение при отключении центральной электросети
• Питание бытовых приборов от аккумулятора автомобиля
• Преобразование энергии солнечных батарей в переменный ток
• Регулирование скорости вращения электродвигателей

Принцип работы инвертора напряжения

Принцип работы инвертора заключается в периодическом переключении полярности входного постоянного напряжения, в результате чего на выходе формируется переменное напряжение.

Основные этапы преобразования:

1. Постоянный ток от источника питания подается на вход инвертора
2. С помощью электронных ключей (транзисторов) происходит периодическое изменение направления тока
3. Формируется переменное напряжение прямоугольной формы
4. С помощью фильтров прямоугольные импульсы преобразуются в синусоидальное напряжение

Основные компоненты инвертора напряжения

В состав типичного инвертора входят следующие основные компоненты:

• Входная цепь — принимает постоянный ток от источника питания
• Силовые ключи — периодически переключают направление тока
• Трансформатор — повышает напряжение до требуемого уровня
• Выходные фильтры — сглаживают форму выходного напряжения
• Система управления — формирует сигналы для переключения ключей
• Защитные цепи — предохраняют от перегрузок и коротких замыканий

Виды инверторов по принципу действия

Существует несколько основных видов инверторов в зависимости от принципа их работы:

Автономные инверторы

Автономные инверторы работают независимо от внешней электросети. Они преобразуют энергию аккумуляторов или других источников постоянного тока.

Инверторы напряжения

Инверторы напряжения (АИН) формируют на выходе напряжение заданной формы. Это наиболее распространенный тип.

Инверторы тока

Инверторы тока (АИТ) обеспечивают заданную форму выходного тока. Применяются реже, в основном в промышленности.

Резонансные инверторы

Резонансные инверторы (АИР) используют явление электрического резонанса для повышения эффективности преобразования.

Преимущества инверторов с «чистым синусом»

Инверторы с «чистым синусом» формируют на выходе напряжение, максимально приближенное к идеальной синусоиде. Это дает ряд преимуществ:

• Совместимость с любыми типами нагрузок
• Стабильная работа чувствительной электроники
• Снижение шума и нагрева подключенных устройств
• Увеличение срока службы бытовой техники
• Возможность питания электродвигателей

Как выбрать инвертор напряжения

При выборе инвертора следует учитывать следующие основные параметры:

• Входное напряжение — должно соответствовать напряжению источника питания
• Выходная мощность — должна быть достаточной для питания всех нагрузок
• Форма выходного напряжения — предпочтительнее чистая синусоида
• КПД — более высокий КПД означает меньшие потери энергии
• Наличие защит — от перегрузки, короткого замыкания, перегрева

Применение инверторов в системах альтернативной энергетики

Инверторы играют ключевую роль в системах альтернативной энергетики, таких как солнечные и ветряные электростанции. Они позволяют преобразовать энергию постоянного тока, вырабатываемую солнечными панелями или ветрогенераторами, в переменный ток стандартных параметров.

Перспективы развития инверторных технологий

Современные тенденции в развитии инверторных технологий включают:

• Повышение КПД преобразования энергии
• Уменьшение размеров и веса устройств
• Интеграция с системами умного дома
• Развитие гибридных инверторных систем
• Применение новых полупроводниковых материалов

Дальнейшее совершенствование инверторов будет способствовать более широкому распространению альтернативной энергетики и повышению энергоэффективности.

Принцип работы инвертора напряжения

Резервное электроснабжение >> Полезная информация >> Статьи >> Принцип работы инвер…

Инвертор напряжения (ИН, DC/AC converter) предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой от источника постоянного тока в электрическую энергию переменного тока.

Эта технология применяется в различных сферах. Преобразователи работают как автономно, так и в составе сложных систем, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных объектов. Востребованность инверторов связана с развитием технологий и появлением риска потери ценных данных и остановки оборудования при отключении питания.

В этой статье мы рассмотрим принцип работы инвертора напряжения с чистым синусом и отметим преимущества данной технологии. Вы узнаете об отличительных особенностях эксплуатации преобразователей от ведущих производителей.

Как работает инвертор напряжения с «чистым синусом»

Принцип работы такого инвертора напряжения выглядит следующим образом.

1. В результате предварительного преобразования формируется напряжение постоянного тока, близкое по значению к выходному синусоидальному напряжению. После этого энергия направляется на мостовой инвертор.

2. На мостовом ИН происходит преобразование постоянного напряжения в переменное. Его форма приближена к синусоидальной. Нужные характеристики достигаются за счет применения специального принципа управления транзисторами (многократной широтно-импульсной коммутации).

Принцип этой технологии заключается в следующем. На интервале каждого полупериода соответствующая пара транзисторов мостового ИН многократно коммутируется на высокой частоте. Длительность подачи импульсов варьируется по синусоидальному закону.

3. Высокочастотный фильтр нижних частот придает напряжению точную синусоидальную форму («чистый синус»).
Кроме описанной выше схемы существуют и другие принципы построения и работы инверторов.

Такое оборудование применяют реже, т. к. устройства имеют существенные недостатки по сравнению с инверторами с «чистым синусом».

Преимущества применения инверторов с «чистым синусом»

Начнем с того, что многие современные аппараты оснащают импульсными блоками питания. Для них форма напряжения не имеет значения. Присутствующие на рынке телевизоры, магнитофоны, зарядные устройства и некоторые другие виды техники будут одинаково хорошо работать при подключении к любому инвертору. На режим работы оборудования повлияет только действующее значение напряжения.

Однако существует большая группа приборов, которая либо совсем не будет работать при подключении к инвертору с прямоугольной/ступенчатой формой напряжения, либо будет работать, но при этом ухудшатся эксплуатационные характеристики и сократится срок службы. Некоторые виды техники могут в скором времени выйти из строя. В эту группу оборудования входят приборы с трансформаторными БП, некоторые LCD-телевизоры, синхронные электродвигатели, насосы и газовые котлы, применяемые в системах отопления, кондиционеры и другие используемые в промышленности и быту агрегаты.

Вывод: преобразователи напряжения с «чистым синусом» универсальны. Режим работы любого устройства, подключенного к такому инвертору, будет правильным и стабильным.

Особенности оборудования ведущих производителей

Основные лидеры рынка — Victron Energy и Out Back Power. Инверторы этих концернов распространены по всему миру и находят применение в различных сферах.

Работа инверторов обеспечивает резервное электроснабжение:

• загородных домов;
• фермерских хозяйств;
• банков;
• медицинских учреждений;
• передвижных лабораторий;
• транспортных средств;
• технических помещений;
• промышленных предприятий;
• коммерческих зданий и других объектов различного назначения.

Инверторные установки Victron Energy имеют ряд преимуществ:

• Надежность. Концерны применяют передовые технологии в процессе производства оборудования. Инверторы устойчивы к двукратным перегрузкам.
• Долговечность. Техника служит десятки лет.
• Простота введения в эксплуатацию. Подключение агрегатов происходит без каких-либо проблем.
• Удобство. Инверторы запускаются в автоматическом режиме. Работа не сопровождается образованием выхлопных газов. Устройства практически бесшумны.
• Большой набор полезных функций. При необходимости вы сможете добавить мощность к сети или генератору или подключить инверторы к альтернативным источникам энергии.

 

1 декабря 2016

ПредыдущаяСледующая

Все статьи

---

принцип работы, разновидности и области применения

Одна из самых значительных достижений 19-го века была связана не с землей или ресурсами, а с установлением типа электричества, которое все чаще стало внедряться в наши здания. Существует два вида тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Ученых всегда интересовала возможность преобразования одного вида в другой. Так появился инвертор.

• История появления преобразователя
• Электричество постоянного и переменного тока
• Что предстваляет собой инвертор
• Принцип работы устройства
• Классификация инверторов

История появления преобразователя

В конце 1800-х годов американский электрик-пионер Томас Эдисон (1847−1931) вышел из своей лаборатории, чтобы продемонстрировать, что постоянный ток (DC) является лучшим способом подачи электроэнергии, чем переменный ток (AC), который был новой системой, поддерживаемой его сербским соперником Николой Тесла (1856−1943). Эдисон пробовал всевозможные хитрые способы убедить людей в том, что AC слишком опасен: от электроочистки слона до поддержки использования переменного тока в электрическом стуле для управления смертной казнью. Несмотря на это, система Tesla выиграла тот день, и мир с тех пор довольно много работает на электросети.

Единственная проблема заключается в том, что, хотя многие из наших приборов предназначены для работы с переменным током, маломощные генераторы часто производят постоянный. Это означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от аккумуляторной батареи постоянного тока в мобильном доме, вам потребуется устройство, которое преобразует DC в AC-инвертор, как его называют.

Электричество постоянного и переменного тока

Когда преподаватели науки объясняют основную идею электричества как поток электронов, они обычно говорят о постоянном токе (DC). Мы узнаем, что электроны немного похожи на линию муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии так же, как муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для чего-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема (сплошная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель, а электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампе, пока вся энергия батареи истощается.

В больших бытовых приборах электричество работает по-другому. Источник питания, который поступает от розетки в стене, основан на переменном токе (AC), где электричество переключается в направлении 50−60 раз в секунду (другими словами, на частоте 50−60 Гц). Трудно понять, как AC доставляет энергию, когда он постоянно меняет свое мнение о том, куда он идет. Если электроны, выходящие из настенной розетки, добираются, скажем, на несколько миллиметров вниз по кабелю, тогда нужно обратить вспять направление и вернуться назад, как они когда-либо добираются до лампы на столе, чтобы та засветилась?

Ответ на самом деле довольно прост. Представьте, что между лампой и стеной заполнены электроны. Когда вы щелкаете на переключателе, все электроны, заполняющие кабель, вибрируют назад и вперед в нитях лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и лампа засвечивается. Электроны необязательно должны вращаться по кругу для переноса энергии: в АС они просто «бегут на месте».

Что предстваляет собой инвертор

Одним из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Вестингауза, босса Westinghouse Electrical Company) является то, что большинство приборов, которые мы имеем в наших домах, специально разработаны для работы от сети переменного тока. Приборы, нуждающиеся в постоянном токе, но потребляющие электроэнергию от розетки переменного, нуждаются в дополнительной части оборудования, называемой выпрямителем, как правило, из электронных компонентов, называемых диодами, для преобразования AC в DC.

Инвертор выполняет противоположную работу, и довольно легко понять ее суть. Предположим, у вас есть аккумулятор в фонарике, а переключатель закрыт, поэтому DC течет по цепи всегда в том же направлении, что и гоночный автомобиль вокруг дорожки. Теперь, если вы вытащите батарею и развернете ее, предполагая, что это соответствует другому способу, он почти наверняка все еще подаст свет, и вы не заметите какой-либо разницы в освещение, которое вы получаете, — но электрический ток будет протекать противоположным образом.

Предположим, у вас были молниеносные руки, и они были достаточно ловкими, чтобы переворачивать батарею 50−60 раз в секунду. Тогда бы вы стали своего рода механическим инвертором, превратив питание постоянного тока батареи в переменный на частоте 50−60 Гц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в электрических магазинах, работают не так, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные переключатели, которые быстро переключаются на текущее направление. Инверторы, подобные этому, часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо протекает в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями.

Такие внезапные перемены направления опасны для некоторых видов электрооборудования. При нормальной мощности AC, он постепенно переходит с одной стороны в другую в виде синусоидальной волны.

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого рода плавно изменяющегося выхода переменного от входа постоянного тока. Они используют электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторами, для увеличения и снижения выходного тока, чем резкий, прямоугольный выходной сигнал включения / выключения, который вы получаете с помощью базового инвертора.

Инверторы также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного входного напряжения DC на совершенно другое выходное напряжение переменного (выше или ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше входной мощности. Из закона сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не может выдавать больше энергии, чем они потребляют, и некоторая энергия должна быть потеряна как тепло, поскольку электричество протекает через различные электрические и электронные компоненты. На практике эффективность инвертора часто превышает 90 процентов, хотя базовая физика говорит нам, что какая-то часть энергии — какой бы она ни была — всегда где-то теряется.

Принцип работы устройства

Представьте, что вы аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас вместо этого произвести переменный. Как бы вы это сделали? Если весь ток, который вы производите, вытекает в одном направлении, как насчет добавления простого переключателя на ваш выход? Включение и выключение вашего тока может очень быстро обеспечить импульсы DС, которые могли бы выполнять как минимум половину работы. Чтобы сделать правильный AC, вам понадобится переключатель, который позволит полностью отменить ток и сделать это примерно 50−60 раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, которая меняет контакты туда и обратно более 3000 раз в минуту.

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку, подключенному к трансформатору. А так как электромагнитные устройства, которые меняют низковольтный переменный на высоковольтный ток или наоборот, используя две катушки провода (называемые первичной и вторичной) ранами вокруг общего железного ядра.

В механическом инверторе либо электродвигатель, либо какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий ток вперед и назад в основном просто путем изменения контактов и генерирует переменный во вторичном режиме. Коммутационное устройство работает так же, как в электрическом дверном звонке. Когда питание подключено, оно намагничивает переключатель, вытягивает его и очень быстро отключает. Пружина снова вернет переключатель, включив его, и потом будет повторять процесс снова и снова.

Частота переключения задается сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

• Регулирование напряжения.
• Синхронизация частоты переключения ключей.
• Защитой их от перегрузок.

Классификация инверторов

Инверторы могут быть очень большими и массивными, особенно если они имеют встроенные батарейные блоки, поэтому они могут работать автономно. Они также генерируют много тепла, поэтому у них большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Самые маленькие инверторы — это более портативные коробки размером с автомобильное радио, которое вы можете подключить к гнезду прикуривателя, чтобы произвести AC для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Так же, как приборы различаются по мощности, которую они потребляют, инверторы различаются по мощности, которую они производят. Как правило, чтобы быть в безопасности, вам понадобится инвертор, рассчитанный на четверть выше максимальной мощности устройства, которое вы хотите использовать. Это позволяет предположить, что некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют максимальную мощность при первом включении. Хотя инверторы могут обеспечивать максимальную мощность в течение коротких периодов времени, важно отметить, что они не предназначены для работы на пиковой мощности в течение длительного времени.

По принципу действия инверторы делятся на:

• Автономные.
• Инверторы напряжения (АИН).
• Инверторы тока (АИТ).
• Резонансные инверторы (АИР).
• Зависимые (инверторы, ведомые сетью).

Здоровенные приборы в наших домах, которые используют большое количество энергии (такие вещи, как электрические нагреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники), не очень заботятся о том, какую форму волны они получают: все, что они хотят, это энергия и как можно больше. Электронные устройства, с другой стороны, намного более суетливы и предпочитают более плавный вход, который они получают от синуидальной волны.

• Многие инверторы работают как автономные устройства с аккумулятором, которые полностью независимы от сети.
• Другие, так называемые утилитарно-интерактивные инверторы или инверторы с привязкой к сетке, специально разработаны для подключения к сети все время. Как правило, они используются для передачи электроэнергии от чего-то вроде солнечной панели обратно в сеть с точно правильным напряжением и частотой.

Это прекрасно, если ваша главная цель — создать собственную силу. Но это не так полезно, если вы хотите иногда быть независимыми от сети, или вам нужен резервный источник питания в случае сбоя, потому что если ваше соединение с сетью опускается, и вы не производите электричество самостоятельно (например, это ночное время, и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже опускается, и вы полностью без энергии, независимо от того, генерируете ли вы свою силу или нет.

По этой причине некоторые люди используют бимодальные или двунаправленные устройства, которые могут работать как в автономном, так и в сетчатом режиме (хотя и не одновременно). Поскольку у них есть дополнительные части, они, как правило, более громоздки и дороже.

Крупные коммутационные устройства для применений передачи энергии, установленные до 1970 года, преимущественно использовали ртутно-дуговые клапаны. Современные инверторы обычно являются твердотельными (статические инверторы). Современный метод проектирования включает компоненты, расположенные в конфигурации моста H. Этот дизайн также довольно популярен среди небольших потребительских устройств.

Используя трехмерную печать и новые полупроводники, исследователи из Национальной лаборатории Oak Ridge Департамента энергетики создали инвертор мощности, который мог бы сделать электромобили более легкими, более мощными и более эффективными.

Инвертор

Введение: конструкции, принципы работы и характеристики

Всем привет, я Роуз. Сегодня я познакомлю вас с инвертором. Инвертор представляет собой преобразователь, который преобразует мощность постоянного тока (аккумуляторная батарея, аккумуляторная батарея) в мощность переменного тока постоянной частоты и постоянного напряжения или частотной модуляции и регулирования напряжения (обычно 220 В, 50 Гц, синусоидальная волна).

Ⅰ. Что такое инверторы?

Инвертор — это устройство, которое преобразует электроэнергию постоянного тока (аккумулятор, аккумуляторная батарея) в электроэнергию переменного тока с фиксированной частотой и напряжением или с частотной модуляцией и управлением напряжением (обычно 220 В, 50 Гц, синусоидальная волна). Он состоит из полупроводниковые силовые устройства, а также приводные и схемы управления для инверторов . Созданию новых мощных полупроводниковых устройств и приводных цепей управления способствовало развитие технологий микроэлектроники и силовой электроники. Изолирующие затворы теперь часто используются в инверторах . Полярные транзисторы, силовые полевые транзисторы, тиристоры МОП-контроллера и интеллектуальные силовые модули являются примерами передовых и простых в управлении технологий большой мощности. Схема управления также произошла от аналоговой интегральная схема для управления однокристальным микропроцессором или процессором цифровых сигналов, что позволяет преобразователю развиваться в направлении систематизации, полного контроля, энергоэффективности и многофункциональности. Он используется в кондиционерах, домашних кинотеатрах, электрических шлифовальных кругах, электроинструментах, швейных машинах, DVD- и VCD-дисках, ноутбуках, телевизорах, стиральных машинах, вытяжках, холодильниках, видеомагнитофонах, массажерах, вентиляторах, осветительных приборах и других электронных устройствах.

 

Ⅱ. Структура инверторов

Входная цепь, цепь основного силового трансформатора, выходная цепь , вспомогательная цепь, цепь управления и схема защиты составляют структуру инвертора, как показано на рисунке:

Структура инверторов

Входная цепь обеспечивает входное напряжение постоянного тока; основная схема инвертора завершает программу инвертора за счет действия полупроводникового коммутационного устройства; выходная цепь в основном компенсирует и корректирует частоту, фазу, напряжение и амплитуду тока выходной мощности переменного тока основной цепи инвертора до достижения определенного стандарта; схема управления выдает импульсные сигналы для основной схемы инвертора для управления размыканием и замыканием полупроводниковых устройств; вспомогательная схема преобразует постоянное напряжение входной цепи в постоянное напряжение, подходящее для работы схемы управления, а также включает в себя последовательность схемы обнаружения.

 

Ⅲ. Как работает инвертор?

Принцип работы инвертора аналогичен импульсному источнику питания. Он использует колебательный чип или специализированную схему для управления выходным колебательным сигналом, который усиливается, чтобы заставить полевой транзистор постоянно переключаться. После регулировки характеристики переменного тока могут давать синусоидальный переменный ток, аналогичный сетевому.

Устройство измерения мощности, называемое инвертором, требуется для автономных солнечных систем, использующих нагрузки переменного тока. Величина установленного напряжения постоянного тока является важным фактором при выборе инвертора. Выход инвертора можно разделить на два типа: выход постоянного тока и выход переменного тока. Инвертор известен как преобразователь для выхода постоянного тока, потому что он преобразует постоянное напряжение в постоянное напряжение, чтобы он мог обеспечить напряжение, необходимое для функционирования нагрузок постоянного тока с различными напряжениями.

тип инвертора

В дополнение к выходной мощности и напряжению, для выхода переменного тока необходимо указать форму волны и частоту. Обратите внимание на требования инвертора к напряжению постоянного тока и изменение перенапряжения, которое он может выдержать на входе.

Цепь привода затвора трубки переключателя мощности может управляться логической схемой или специальной управляющей микросхемой, универсальным однокристальным микрокомпьютером или микросхемой DSP и т. д. Возможна регулировка напряжения на выходе инвертора. На примере мостового инвертора номинальное напряжение шины переменного тока на выходе инвертора должно быть на 10–20 % ниже номинального напряжения шины постоянного тока (цель — придать ему определенную стабильность).

Затем инвертор управляется с помощью ШИМ, чтобы обеспечить запас, амплитуда которого может варьироваться от 10% до 20%, а изменение от низкого до высокого не ограничено; просто уменьшите дежурный коэффициент ШИМ. В результате диапазон колебаний входного постоянного напряжения инвертора составляет от -15 до 20%. Оно не ограничено, если позволяет выдерживаемое напряжение устройства. Необходимо отрегулировать только скромную ширину выходного импульса (эквивалентно прерыванию).

При низком выходном напряжении батареи или солнечной батареи инвертор должен быть снабжен усилителем. В режиме импульсного источника питания усилитель цепи может повышать напряжение, или для повышения напряжения можно использовать метод подкачки заряда постоянным током. Инвертор повышает напряжение с помощью выходного трансформатора, поэтому напряжение инвертора соответствует напряжению батареи или массива солнечных элементов, а инвертор выдает более низкое напряжение переменного тока, которое затем повышается трансформатором промышленной частоты и подается в распределительную линию.

Следует помнить, что часть энергии будет потрачена впустую независимо от того, форсируется ли трансформатор или электронная схема. Оптимальный режим работы инвертора — это когда входное напряжение постоянного тока соответствует напряжению линии передачи, а мощность постоянного тока проходит только через один уровень звеньев инвертора, чтобы минимизировать потери в звеньях преобразования. Вообще говоря, КПД инвертора превышает 90%. Тепловая энергия силовой трубки и трансформатора преобразуется из энергии, теряемой в инверторном звене.

Это тепло вредно для работы инвертора и представляет угрозу безопасности устройства. Для отвода тепла от устройства необходимо использовать радиатор, вентилятор или другие средства. Потери проводимости и потери переключения обычно являются двумя элементами потерь инверсии.

МОП-транзистор имеет высокую частоту переключения и значительное сопротивление во включенном состоянии, а инвертор, в котором он используется, работает на частоте от десятков до сотен килогерц; IGBT, с другой стороны, имеет крошечное падение напряжения проводимости, умеренные потери переключения и частоту переключения. Частота колеблется от нескольких тысяч до десятков килогерц, в среднем менее десяти килогерц.

Переключатель не очень хорош. Ток возрастает во время операции включения, а напряжение на клеммах трубки падает. Потери при включении возникают, когда напряжение и ток пересекаются, а потери при выключении возникают, когда напряжение и ток пересекаются в другом направлении. Основной целью снижения потерь инвертора является снижение потерь при переключении. Новый резонансный переключающий инвертор снижает потери при переключении за счет включения или выключения в точке пересечения нуля напряжения или тока.

Схема однофазного мостового инвертора, показанная на рис. 1-2, будет использоваться для демонстрации основной концепции работы инверторной схемы (a). Переключатели S1-S4 состоят из силовых электронных устройств и вспомогательных цепей и расположены на четырех плечах мостовой схемы.

Принцип работы инвертора

Левое положительное и правое отрицательное положительное напряжение Uo получают на нагрузке, когда S1 и S4 замкнуты, а S2 и S3 отключены, и его форма сигнала изображена на рисунке 1- 2. (б). Мощность постоянного тока преобразуется в мощность переменного тока, изменяется частота переключения и, таким образом, изменяется частота выходной мощности переменного тока.

При использовании резистивной нагрузки формы и фазы тока нагрузки io и напряжения uo совпадают; при использовании резистивной и индуктивной нагрузки фаза основной волны тока io отстает от ударной волны uo, и формы этих двух волн также различны, как показано на рис. 1-2(b). Если S1 и S4 оба замкнуты до момента времени ti, а uo и io оба положительны, и они разъединены в момент времени t1, а S2 и S3 оба замкнуты одновременно, полярность uo мгновенно становится отрицательной.

Направление тока не может быть изменено мгновенно из-за наличия индуктивности в нагрузке; вместо этого он сохраняет исходное направление. Ток проходит от нагрузки источника питания к положительному полюсу источника питания через S2 и S3. Ток нагрузки неуклонно уменьшается по мере того, как энергия, накопленная в нагрузке, передается обратно в источник питания постоянного тока. Оно небольшое, и после того, как оно достигает нуля в момент времени t2, оно неуклонно увеличивается в другом направлении. Когда S2 и S3 открыты, а S1 и S4 закрыты, сценарий тот же. Приведенный выше анализ относится к идеальным переключателям S1–S4, но рабочий процесс реальной схемы более сложен.

 

Ⅳ. Особенности инверторов

1. Высокая эффективность преобразования и быстрый запуск;

2. Хорошие показатели безопасности: продукт имеет 5 функций защиты от короткого замыкания, перегрузки, повышенного/пониженного напряжения и перегрева;

3. Хорошие физические свойства: продукт имеет полностью алюминиевый корпус, который обладает хорошими характеристиками рассеивания тепла, жесткой окислительной обработкой поверхности, хорошей стойкостью к трению и может противостоять экструзии или ударам определенной внешней силы;

4. Адаптивность и устойчивость к нагрузкам.

 

Ⅴ. Меры предосторожности при использовании инвертора

1. Напряжение постоянного тока должно быть постоянным

Каждый инвертор имеет доступ к значениям напряжения постоянного тока, таким как 12 В, 24 В и т. д., и необходимо, чтобы выбранное напряжение батареи соответствовало входному напряжению постоянного тока инвертора. . Например, инвертор на 12 В должен выбирать аккумулятор на 12 В.

2. Выходная мощность инвертора должна быть больше мощности, потребляемой электроприборами, с большим запасом для электроприборов, потребляющих много энергии при запуске, таких как холодильники и кондиционеры.

3. Положительный и отрицательный полюса должны быть правильно подключены.

Напряжение постоянного тока, подключенное к инвертору, отмечено положительным и отрицательным полюсами. Красный положительный (+), черный отрицательный (-), батарея также отмечена положительным и отрицательным, красный положительный (+), черный отрицательный (-), должен быть подключен к плюсу (красный к красному), минус Негатив (черный к черному). Диаметр соединительного провода должен быть достаточно толстым, а длина соединительного провода должна быть минимальной.

4. Он должен храниться в хорошо проветриваемом и сухом месте, вдали от легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов, и никакие другие предметы не должны размещаться или накрываться на машине. Температура на улице не выше 40 градусов по Цельсию.

5. Одновременно заряжать инвертор нельзя. То есть, пока инвертор, зарядный разъем нельзя вставлять в электрическую цепь выхода инвертора.

6. Время между двумя перезапусками должно быть не менее 5 секунд (отключение питания).

7. Для поддержания машины в чистоте и порядке протирайте ее сухой тканью или антистатической тканью.

8. Перед подключением входа и выхода машины убедитесь, что корпус машины правильно заземлен.

9. Пользователям строго запрещено открывать шасси для работы и использования во избежание несчастных случаев.

10. Если вы считаете, что машина неисправна, не запускайте и не используйте ее; вместо этого отключите вход и выход как можно скорее и поручите их проверку и техническое обслуживание сертифицированным специалистам по техническому обслуживанию или ремонтным бригадам.

11. При подключении аккумулятора убедитесь, что на руках нет других металлических предметов, чтобы предотвратить короткое замыкание аккумулятора и обжечь тело человека.

12. Среда установки должна соответствовать следующим параметрам, которые основаны на соображениях безопасности и производительности:

1) Держите в сухости: избегайте попадания воды или дождя.

2) Тень и прохлада: температура колеблется от 0 до 40 градусов Цельсия.

3) Вентиляция: не допускать посторонних предметов в пределах 5 см от корпуса и проветривать остальные торцы.

13. Способы установки и использования

1) Выключите выключатель, затем вставьте головку сигары в гнездо прикуривателя автомобиля, чтобы убедиться, что она на месте и имеет хороший контакт;

2) Убедитесь, что суммарная мощность всех подключенных электроприборов к двум розеткам меньше номинальной мощности G-ICE, вставив вилку электроприбора 220 В непосредственно в розетку 220 В на одном конце преобразователя и убедившись, что сумма мощности всех подключенных электроприборов в двух розетках меньше номинальной мощности G-ICE.

3) Включите переключатель преобразователя; загорится зеленый индикатор, указывая на то, что преобразователь работает нормально; 4) Загорится красный индикатор, указывая на то, что преобразователь был отключен из-за перенапряжения/пониженного напряжения/перегрузки/перегрева;

5) Во многих случаях преобразователь выдает предупреждение или отключается во время обычного использования из-за ограниченного выхода штекера автомобильного прикуривателя. Пока автомобиль запущен или потребляемая мощность снижена, он может вернуться в нормальное состояние.

14. Меры предосторожности

1) При запуске телевизоры, мониторы, двигатели и другие электронные устройства достигают максимальной мощности. Хотя преобразователь может выдерживать пиковую мощность, вдвое превышающую номинальную мощность, некоторые электроприборы, соответствующие спецификациям, могут иметь пиковую мощность, превышающую максимальную выходную мощность преобразователя. Ток отключается и срабатывает защита от перегрузки. Несколько электроприборов могут работать одновременно, что возможно. В этот момент электрический выключатель должен быть выключен, переключатель преобразователя должен быть включен, а затем электрические выключатели должны включаться один за другим, начиная с электроприбора с самым высоким пиковым значением.

2) Напряжение батареи начинает снижаться во время использования. Аварийный сигнал сработает, когда напряжение на входе постоянного тока преобразователя упадет до 10,4-11 В. Компьютер, как и любые другие чувствительные электроприборы, в это время должен быть выключен. Устройство автоматически выключается, когда напряжение достигает 9,7-10,3 В, предотвращая перезарядку аккумулятора. Красный индикатор загорается после отключения защиты питания.

3) Автомобиль должен быть запущен быстро, и аккумулятор должен быть заряжен, чтобы избежать отключения электроэнергии, что повлияет на запуск автомобиля и срок службы аккумулятора.

4) Хотя преобразователь не имеет защиты от перенапряжения, если входное напряжение превышает 16 В, преобразователь может выйти из строя; 5) Температура поверхности корпуса поднимется до 60 °C после продолжительного использования; обратите внимание на плавный поток воздуха и держитесь подальше от предметов, на которые легко воздействуют высокие температуры.

6.4. Инверторы: принцип действия и параметры

Печать

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

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

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

Предоставлено: Lauren Wellicome и Darin Dingler через Flickr

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

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

Авторы и права: Марк Федкин

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

Рисунок 11.3. Схематическое изображение электромагнитной индукции

Авторы и права: Марк Федкин

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

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

Авторы и права: Марк Федкин

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

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

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