Инверторы это: принцип работы, разновидности и области применения

alexxlab | 02.09.2018 | 0 | Разное

принцип работы, разновидности и области применения

Что такое инверторОдна 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.

Содержание

История появления преобразователя

Что такое инвертор: разновидности 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

Инвертор: разновидности и прицип работыКогда 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

Инвертор - что этоОдним 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

Инвертор сварочный Сварог PRO ARC 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

Инвертор напряжения Luxeon IPS-4000S 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.

  • Инвертор - принцип работыМногие 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.

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:

  1. Инверторный кондиционер.
  2. Инверторный генератор (Электростанция). 
  3. Инверторный преобразователь напряжения(ИБП).
  4. 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. 

Схема работы инверторного 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.

схема иверторой электростанции

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.

  • Экономия топлива на 20-40% по сравнению с традиционными моделями за счёт электронной системы преобразования и регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки. 
  • 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.схема работы инвертора с акб

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)

2) ИБП для насосов (ИБП на длительное время резерва)

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 
(значения мощности электроприборов могут отличаться от приведенных здесь, точные значения можно получить из паспорта оборудования).

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.

картинка инверторный сварочный аппарат конструкция

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.

 

 

Зачем нужны инверторные бытовые приборы? | Сварочные аппараты | Блог

Инвертор – функциональный блок, который умеет регулировать уровень выходного напряжения, тем самым плавно управляя частотой вращения электродвигателей в стиральных машинах, в компрессорах холодильников или кондиционеров и так далее. Устройства, которые используют указанные преобразования энергии экономны, тихо работают, компактны. По этой причине производители бытовой техники, промышленного оборудования, профессиональных инструментов все чаще выпускают изделия, в которых используются инверторные технологии.

Техника

В начале 2 000-х годов наладили массовый выпуск микросхем, обеспечивающих преобразование напряжения с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Частота напряжения в вашей розетке 50 Гц. Модуль с ШИМ изменяет этот параметр в частоту выше 20 000 Гц. За счет этого в 10 и более раз уменьшились габариты и вес трансформаторов, они стали дешевле. Потребитель получил миниатюрные, легкие зарядные устройства, блоки бесперебойного питания для компьютеров и другой техники. Это были первые изделия для бытовой техники, в которых инженеры использовали инверторные технологии – микросхемы с ШИМ.

В современном оборудовании инверторные блоки применяют все чаще, например:

  • Сварочные аппараты. Десять лет тому назад сварочный аппарат весил от 25 до 150 кг. Современный инвертор весит 3-5 кг. Его можно переносить вручную, с ним удобно монтировать металлические конструкции на любой высоте.
  • Блоки пуска электродвигателей. В момент пуска электромашина потребляет в три раза больший ток. Инвертор обеспечивает плавный пуск с постепенным увеличением оборотов двигателя. Это экономит электроэнергию, уменьшает затраты на силовой кабель, исключает вредные импульсы по сети.
  • Насосы. Водонапорные башни уходят в прошлое. Инверторный блок скважины позволяет плавно регулировать давление и напор воды в зависимости от расхода. Инженерные сети упрощаются, что приводит к экономии средств на оснащение и обслуживание скважины. Современные бытовые и промышленные насосы с инверторами малошумные, не нагружают сеть, имеют больший ресурс работы.
  • Микроволновые печи. Обычная микроволновка работает с мощностью излучателя 100%. Температура внутри продуктов регулируется длительностью включения силовой части устройства и паузы. В отличие от обычных инверторные СВЧ-печи излучают непрерывно, но с разной интенсивностью. Потребитель может сам выбирать силу излучения, или готовить продукты по специальному алгоритму. Переменная мощность излучения обеспечивает лучший вкус любимых блюд. Поверхность мяса, рыбы не пересушивается, кусочки получаются более сочными. Продукты равномерней нагреваются, быстрее готовятся.
    • Кондиционеры, холодильники.Компрессор в системах охлаждения воздуха старых конструкций либо включен, либо выключен. Частый старт устройства увеличивает потребление энергии за счет пусковых токов, дополнительно нагревает корпус. А плавная, безостановочная работа инверторного компрессора приводит к экономии электроэнергии, уменьшает нагрузку на сети, производит мало шума.

    Хозяин, поставивший у себя дома микроволновку, кондиционер, холодильник и другие бытовые приборы с инверторными технологиями экономит от 15 до 45% электроэнергии. Кроме этого, уменьшаются затраты на блоки бесперебойного питания сети, стабилизацию напряжения, увеличивается срок работы бытовых приборов, котельного и насосного оборудования.

    Особенности инверторов

    Компрессор – основная деталь кондиционеров, холодильников, систем подачи воздуха в пневмоинструменты. Привычные нам компрессоры работают с паузами. Устройство либо сжимает фреон, либо система обесточена. Каждый пуск сопровождается повышенным расходом энергии.

    Компрессор с инверторным блоком работает непрерывно. При этом:

    • Холодильник меньше шумит.
    • Увеличивается срок работы компрессора. Непрерывный режим исключает дополнительные нагрузки на подшипники, вкладыши, сальники.
    • Уменьшается расход электроэнергии.

    В холодильниках и кондиционерах работают не только компрессор, но и вентиляторы. Использование инверторных технологий относится и к этим элементам техники. Таким образом, эффект экономии достигается за счет непрерывной работы всех движущихся частей.

    Инверторные стиральные машины

    Чистое белье – стандарт в быту. Инверторная техника для стирки белья обеспечивает привычные нам удобства, потребляя меньше ресурсов.

    В стиральной машине с инвертором используется трехфазный двигатель, который обеспечивает:

    • Уменьшенный расход энергии за счет отсутствия пусковых токов. Экономится более 15% электроэнергии.
    • Тихую работу.
    • Меньшие эксплуатационные расходы. Во многих инверторных моделях двигатель установлен напрямую на вал барабана (прямой привод). В таком случае ремня нет и менять его, в случае надрыва, не придется.

    Стиральные машины с инверторным двигателем намного компактнее привычных нам устройств.

    Если учесть совместимость современного оборудования с другими приборами и жителями в доме, то проблем не возникает. Напротив, прогрессивные решения с инверторными технологиями приводят к экономии затрат на электроэнергию, улучшают климатические характеристики в доме, свойства приготовленных блюд. Бытовая техника с ШИМ-регулированием надежна, имеет продолжительный срок службы, не требует дополнительных затрат при подключении.

    Инвертор напряжения ⋆ diodov.net

    Программирование микроконтроллеров Курсы

    С развитием альтернативных источников энергии, в частности с массовым внедрением солнечных панелей, инвертор напряжения находит все более широкое применение. Поскольку применяется как постоянный, так и переменный ток, то часто возникает необходимость в преобразовании энергии одного рода в другой. Устройства, преобразующие переменный ток в постоянный называются выпрямителями. В качестве выпрямителя чаще всего применяют диодный мост. А устройство, преобразующее постоянный ток в переменный называют инвертором.

    Структура инвертора напряжения

    По ряду положительный свойств большую популярность завоевал инвертор напряжения. Особенно широко он используется с целью преобразования электрической энергии постоянного тока аккумуляторной, солнечной батареи или суперконденсатор в переменное напряжение 230 В, 50 Гц для питания большинства промышленных устройств.

    Принцип работы инвертора напряжения

    Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

    На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания Uип с клеммами 1-2 и потребитель RнLн, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 Uип, при этом I от Uип протекает в направлении LнRн, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

    Схема преобразования постоянного напряжения в переменное

    Схема инвертора напряжения

    Наиболее распространённая схема инвертора напряжения состоит из четырех IGBT транзисторов VT1…VT4, включенных по схеме моста, и четырех обратных диодов, обозначенных VD1…VD4, параллельно соединенных с управляемыми полупроводниковыми ключами во встречном направлении. Преобразователь питает активно-индуктивную нагрузку. Именно она является самой распространенной, поэтому была взята за основу.

    Схема инвертора напряжения

    Входные клеммы инвертора подключаются к Uип. Если таким источником служит диодный выпрямитель, то выход его обязательно шунтируется конденсатором C.

    В силовой электронике наибольшее применение нашли транзисторы с изолированным затвором IGBT (именно они показаны на схеме) и GTO, IGCT тиристоры. При оперировании меньшими мощностями вне конкуренции полевые транзисторы MOSFET.

    В момент времени t1 открываются VT1 и VT4, а VT2 и VT3 – закрыты. Образуется единственный путь для протекания тока через нагрузку: «+» Uип – VT1 – нагрузка RнLн VT4«-» Uип. Таким образом, на интервале времени t1 ‑ t2 создается замкнутая цепь для протекания iн в соответствующем направлении.

    Инвертор напряжения

    Режим работы схемы

    Для изменения направления iн снимаются управляющие импульсы с баз VT1 и VT4 и подаются сигналы на открытие второго и третьего VT2,3. В точке t2 на оси времени t, первый и четвертый VT1,4 закрыты, а второй и третий – открыты. Однако, поскольку нагрузка активно-индуктивная, то iн не может мгновенно изменить направление на противоположное. Этому будет препятствовать энергия, запасенная на индуктивности Lн. Поэтому он будет сохранять прежнее направление до тех пор, пока не рассеется все энергия, запасенная на индуктивности в виде магнитного поля, равная Wм = (Lн∙i2)/2.

    Автономный инвертор напряжения

    В связи с этим, на отрезке времени t2 – t3 ток будет протекать через диоды VD2 и VD3, сохраняя прежнее направление на RнLн, но пройдет в обратном направлении через Uип или конденсатор C, если источником энергии является диодный выпрямитель. Поэтому следует обязательно установить конденсатор C, если преобразователь подключен к диодному выпрямителю. Иначе прервется путь протекания iн, в результате чего возникнут сильное перенапряжение, которое может повредить изоляцию потребителя и выведет из строя полупроводниковые приборы.

    В момент времени t3 вся запасенная на индуктивности энергия снизится до нуля. Начиная с момента t3 до момента t4 под действием приложенного Uип через открытые полупроводниковые ключи VT2 и VT3 будет протекать iн через LнRн уже в другую сторону.

    Схема автономного инвертора напряжения

    В точке t4, расположенной на оси времени t, снимается управляющий сигнал с VT1,3, а VT1 и VT4 открываются. Однако iн продолжает протекать в ту же сторону, пока не расходуется энергия, запасенная в индуктивности. Это будет происходить на интервале времени t4 – t5.

    Принцип работы инвертора напряжения

    Работа схемы

    Начиная с момента tiн изменить направление и потечет от Uип через LнRн по пути через VT1 и VT4. Далее все процессы, протекающие в электрической цепи, будут повторяться. На LнRн форма напряжения будет прямоугольной, но ток на активно-индуктивной нагрузке будет иметь пилообразную форму за счет наличия индуктивности, которая не позволяет ему мгновенно вырасти и снизиться. Если потребитель имеет чисто активный характер (индуктивность и емкость практически равны нулю), то формы iн и uн будет в виде прямоугольников.

    Поскольку VT1…VT4 попарно открывались на всей протяженности соответствующих полупериодов, то на выходе преобразователя формировалось максимально возможное uн, поэтому через LнRн протекал iн максимальной величины. Однако часто требуется обеспечить плавное нарастание мощности на потребителе, например для постепенного увеличения яркости освещения или частоты вращения вала двигателя.

    Следует пояснить, что сигналы, поступающие из системы управления СУ, подаются не сразу на базы полупроводниковых ключей, а посредством драйвера. Так как современные СУ построены на безе микроконтроллеров, которые выдают маломощные сигналы, не способные открыть IGBT, то для увеличения мощности открывающего импульса применяется промежуточное звено – драйвер. Кроме того на часто драйвер выполняет множество дополнительных функций – защищает транзистор от короткого замыкания, перегрева и т.п.

    Инвертор напряжения с регулированием выходных параметров

    Самый простой способ изменить величину uн заключается в регулировании величины подводимого Uип, если такая возможность имеется. Например, для регулируемого выпрямителя это не проблема. Но такие источники электрической энергии как аккумуляторная батарея, суперконденсатор или солнечная батарея не имеют данной возможности. Поэтому регулировка частоты и величины выходного uн полностью возлагается на инвертор.

    Для регулирования величины uн одну пару диагонально противоположных транзисторов следует открыть несколько ранее, чем в рассмотренном выше случае. Поэтому алгоритмом системы управления следует предусмотреть сдвигу управляющих сигналов. Например, подаваемых на открытие VT1 и VT4 относительно импульсов управления, подаваемых на базы VT2 и VT3, на некоторый угол, называемый углом управления α.

    Алгоритм управления транзисторами инвертора напряжения

    Обратите внимание, что амплитудное значение uн остается неизменной величины и приблизительно равно значению Uип, но действующее значение uн будет снижаться по мере увеличения угла управления α. Рассмотрим, как это работает.

    На интервале времени от t1 до t2 открыта пара транзисторов VT1 и VT4; iн протекает справа налево, как показано на схеме. В момент t2 закрывается первый транзистор и открывается второй. Ток сохраняет прежнее направление, а нагрузка оказывается замкнутой, в результате чего напряжение на ней падает практически до нуля, соответственно снижается и iн.

    Схема инвертора напряжения на транзисторах

    Схема преобразователя напряжения

    Принцип работы преобразователя напряжения

    Схема преобразователя напряжения на транзисторах

    Далее из системы управления поступает команда и VT2 открывается, а VT4 закрывается. Однако накопленная в индуктивности энергия не позволяет току iн изменить свое направление, и он протекает по прежней цепи, только уже через диоды VD2 и VD3 встречно источнику питания. Длительность этого процесса продолжается до точки времени t4. В точке t4 под действием приложенного Uип iн изменяет знак на противоположный.

    Широтно-импульсная модуляция

    Такой алгоритм работы полупроводниковых ключей в отличие от предыдущего алгоритма формирует паузу определенной длительности, которая в конечном итоге приводит к снижению действующего значения uн. Для формирования iн синусоидальной формы применяется широтно-импульсная модуляция ШИМ. Преобразователь с ШИМ, а точнее алгоритм его работы, предусматривающий ШИМ, мы рассмотрим отдельно.

    Также следует заметить, что рассмотренный алгоритм управления полупроводниковыми ключами называется широтно-импульсным регулированием ШИР, который часто путают с ШИМ, хотя разница огромная.

    В преобразовательной технике ШИМ практически вытеснила ШИР, поскольку обладает рядом положительных свойств, благодаря которым повышается КПД всего устройства и снижается уровень электромагнитных помех. Поэтому в дальнейшем мы рассмотрим инвертор напряжения с ШИМ.

    Электроника для начинающих

    Еще статьи по данной теме

    Инверторы напряжения - это... Что такое Инверторы напряжения?

    Инверторы напряжения — инвертором напряжения (по зарубежной терминологии DC/AC converter) называют устройство, преобразующие электрическую энергию источника напряжения постоянного тока в электрическую энергию переменного тока.

    • Инверторы напряжения (ИН) могут применяться в виде отдельного законченного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока.[1][2] Потребность в таких устройствах связана с широким внедрением в различных отраслях промышленности и бизнесе компьютерных технологий.[3][4][5] При этом недостаточная надежность сетей переменного тока является основным источником нарушения технологического цикла производственных процессов и связана с большими экономическими рисками. По оценкам специалистов ущерб от «перебоя» электрической энергии в течение одного часа в таких сферах, как финансы (брокерские операции, продажа кредитных карточек), медиа-услуги, исчисляются сотнями тысяч долларов.[6][7]

    Свойства инверторов

    • Инверторы напряжения позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока.
    Например, в персональных компьютерах, информационных центрах на базе ПК при внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора можно обеспечить работу компьютеров для корректного завершения решаемых задач.
    В более сложных ответственных системах инверторные устройства могут работать в длительном контролируемом режиме параллельно с сетью или независимо от нее.[8][9]
    • Кроме «самостоятельных» приложений, где инвертор выступает в качестве источника питания потребителей переменного тока, широкое развитие получили технологии преобразования энергии, где инвертор является промежуточным звеном в цепочке преобразователей.
    Принципиальной особенностью инверторов напряжения для таких приложений является высокая частота преобразования (десятки-сотни килогерц). Для эффективного преобразования энергии на высокой частоте требуется более совершенная элементарная база (полупроводниковые ключи, магнитные материалы, специализированные контроллеры).
    • Как и любое другое силовое устройство, инвертор должен иметь высокий КПД, обладать высокой надежностью и иметь приемлемые массо-габаритные характеристики.[10][11]
    Кроме того, ИН длжен иметь допустимый уровень высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения (допустимое значение коэффициентов гармоник) и не создавать при работе недопустимый для других потребителей уровень пульсации на зажимах источника энергии.

    Работа инвертора

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

    1. регулирование напряжения;
    2. синхронизация частоты переключения ключей;
    3. защитой их от перегрузок; и др.

    Методы технической реализации инверторов и особенности их работы

    1. Ключи инвертора должны быть управляемыми (включаются и выключаются по сигналу управления), а также обладать свойством двухсторонней проводимости тока.[12] Как правило такие ключи получают шунтированием транзисторов обратными диодами. Исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом его полупроводниковой структуры.
    2. Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны. Наиболее простое регулирование достигается регулирование длительности (шины) импульса полуволны. Такой способ является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции сигналов (ШИМ).
    3. Нарушение симметрии полуволн выходного напряжения порождает побочные продукты преобразования с частотой ниже основной, включая возможность появления постоянной составляющей напряжения, недопустимой для цепей, содержащих трансформаторы.
    4. Для получения управляемых режимов работы инвертора, ключи инвертора и алгоритм управления ключами должны обеспечить последовательную смену структур силовой цепи, называемых прямой, коротко замкнутой и инверсной.
    5. Мгновенная мощность потребителя пульсирует с удвоенной частотой. Первичный источник питания должен допускать работу с пульсирующими и даже изменяющими знак токами потребления. Переменные составляющие первичного тока определяют уровень помех на зажимах источника питания.

    Типовые схемы инверторов напряжения

    Существуют большое число вариантов построения схем инверторов.[13][14] Исторически первыми были механические инверторы, которые в эпоху развития полупроводниковых технологий заменили более технологичные инверторы на базе полупроводниковых элементов, и цифровые инверторы напряжения. Но все же, как правило, выделяют три основные схемы инверторов напряжения:

    • Мостовой ИН без трансформатора

    Мостовой ИН без трансформатора

    Область применения: устройства бесперебойного питания мощностью более 500 ВА, установки с высоким значением энергии (220..360 В).
    • С нулевым выводом трансформатора

    Инвертор напряжения с нулевым выводом трансформатора

    Область применения: Устройства бесперебойного питания компьютеров мощностью (250.. 500 ВА), при низком значении напряжения (12..24 В), преобразователи напряжения для подвижных систем радиосвязи.
    • Мостовая схема с трансформатором

    Мостовой инвертор напряжения с трансформатором

    Область применения: Устройства бесперебойного питания ответственных потребителей с широким диапазоном мощностей: единицы - десятки кВА.[15]

    Принцип построения инверторов

    • Инверторы с прямоугольной формой выходного напряжения
    Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину.[16][17]
    • Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения
    Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.
    • Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения
    Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»).[18][19] Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причем длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора.[16]
    • Инверторы напряжения с самовозбуждением
    Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений или достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора.[20][21] В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).

    Примечания

    1. Luo, Fang Lin & Ye, Hong (2004), «Advanced DC/DC Converters», CRC Press, ISBN 0-8493-1956-0 
    2. Luo, Fang Lin; Ye, Hong & Rashid, Muhammad H. (2005), «Power Digital Power Electronics and Applications», Elsevier, ISBN 0-12-088757-6 
    3. Pressman 1998, p. 306
    4. DC Power Production, Delivery and Utilization, An EPRI White Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. Page 9 080317 mydocs.epri.com
    5. DC-DC CONVERTERS: A PRIMER. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. 090112 jaycar.com.au Page 4
    6. Electrical Power Quality and Utilisation, Journal Vol. XV, No. 2, 2009: Estimation of Optimum Value of Y-Capacitor for Reducing Emi in Switch Mode Power Supplies
    7. High-efficiency power supplies for home computers and servers. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
    8. Maniktala, Sanjaya (2007), «Troubleshooting Switching Power Converters: A Hands-on Guide», Newnes/Elsevier, ISBN 0-7506-8421-6 
    9. Nelson, Carl (1986), «LT1070 design Manual», vol. AN19 publisher= Linear Technology, <http://www.linear.com/docs/4176>  Application Note giving an extensive introduction in Buck, Boost, CUK, Inverter applications. (download as PDF from http://www.linear.com/designtools/app_notes.php)
    10. Irving, Brian T. & Jovanović, Milan M. (2002), «Analysis and Design of Self-Oscillating Flyback Converter», Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), сс. 897–903, <http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S19P6.pdf>. Проверено 30 сентября 2009. 
    11. Energy Savings Opportunity by Increasing Power Supply Efficiency. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
    12. Foutz, Jerrold. Switching-Mode Power Supply Design Tutorial Introduction. Проверено 6 октября 2008.
    13. Switching Regulators for Poets
    14. Переводчик Google
    15. http://www.compeljournal.ru/images/articles/2009_15_6.pdf
    16. 1 2 MIT open-courseware, Power Electronics, Spring 2007
    17. Switch Mode Power Supplies
    18. Pressman, Abraham I.; Billings, Keith & Morey, Taylor (2009), «Switching Power Supply Design» (Third ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-148272-5 
    19. Rashid, Muhammad H. (2003), «Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications», Prentice Hall, ISBN 0-13-122815-3 
    20. Basso, Christophe (2008), «Switch-Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs», McGraw-Hill, ISBN 0-07-150858-9 
    21. Erickson, Robert W. & Maksimovic, Dragan (2001), «Fundamentals of Power Electronics» (Second ed.), ISBN 0-7923-7270-0 

    См. также

    Литература

    • Бушуев В.М., Деминский В. А., Захаров Л.Ф., Козляев Ю.Д., Колканов М.Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: Горячая линия - Телеком, 2009. — 384 с. — ISBN 978-5-9912-0077-6
    • Китаев В.Е., Бокуняев А. А., Колканов М.Ф. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с.
    • Ирвинг М., Готтлиб Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы.. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002. — 544 с. — ISBN 5-901095-05-7
    • Раймонд Мэк Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению. — М.: Додэка-ΧΧΙ, 2008. — 272 с. — ISBN 978-5-94120-172-3
    • Угрюмов Е. П. Теория и практика эволюционного моделирования. — 2-е изд. — СПб: БХВ-Петербург, 2005. — С. 800. — ISBN 5-94157-397-9
    • Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз.
    • Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3

    Ссылки

    схема, назначение, принцип работы, плюсы и минусы

    Один из способов создания неразъемных соединений из металла – это электродуговая сварка. В течение множества лет для выполнения этой операции применяли генераторы трансформаторного типа. Главный их недостаток – габаритно-весовые характеристики. Например, агрегат марки ВД 306 весит порядка 150 кг.
    С развитием полупроводникового оборудования и появление таких элементов, как тиристоры привело к созданию устройств, которые обладают всеми характеристиками, как и трансформаторы, но весят в разы меньше, всего несколько килограмм, например, Ресанта САИ 250 весит всего 5 кг, — сварочного инвертора или инверторного сварочного аппарата.

    Электродуговая сваркаЭлектродуговая сварка Электродуговая сварка

    Устройство и основные характеристики инверторов

    Инверторные устройства имеют совершенно другую электрическую схему, основанную на использовании полупроводниковых приборов диодов, тиристоров, транзисторов.

    Принцип работы инвертора

    Как уже отмечалось, инверторы вошли в практику сварных работ не так давно, на исходе ХХ столетия. В основе работы аппаратов этого типа лежит принцип сдвига напряжения. Такое решение позволяет поднять силу и частоту тока. Надо отметить, что устройство инвертора, применяемого для работ – содержит довольно сложную схему, внутри которой реализуются нижеприведенные процессы:

    Инверторные сварочные аппаратыИнверторные сварочные аппараты

    Инверторные сварочные аппараты

    1. Переменный ток, подаваемый на инвертор, преобразуют в постоянный. Изменение параметров тока происходит в устройстве, который собирают с применением диодного моста.
    2. Полученный ток передается на инвертор, который играет роль генератора высокочастотных импульсов. В транзисторном блоке, происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Но получаемый ток, обладает существенно большей частотой, чем тот, который поступает из сети питания.
    3. Ток высокой частоты поступает на трансформатор. Это устройство снижает напряжение и одновременно повышает силу тока. Так как трансформатор, который используют для работы с токами высокой частоты, имеет небольшие габариты, все это сказывается на габаритно-весовых характеристиках инвертора.
    4. После прохождения трансформатора, переменный ток, с новыми параметрами поступает на выпрямитель, где он снова трансформируется в постоянный, который и используют для сварки.
    Сварка инвертором для начинающихСварка инвертором для начинающих

    Сварка инвертором для начинающих

    Надо отметить, что инверторные устройства, в отличие от устройств трансформаторного типа потребляет в два раза меньшее количество энергии. Кроме этого, параметры тока, который поступает из устройства, гарантируют то, что сварочная дуга будет иметь стабильный розжиг и горение во время сварки.

    Технические параметры устройств

    Сварочные инверторы имеют ряд определенных характеристик, по которым можно судить о его технологических свойствах. К ним относят следующие параметры:

    Конструкция сварочного инвертораКонструкция сварочного инвертора

    Конструкция сварочного инвертора

    1. Вид тока, который формируется на выходе из выпрямителя.
    2. Размер напряжения, которое используется для электроснабжения. Производители выпускают изделия, которые работают от 380 и от 220 в. Первые применяют для профессиональной сварки, вторые для работы в домашних условиях.
    3. Размер тока, этот параметр оказывает прямое влияние на размер электрода, который будет использоваться для выполнения сварки.
    Технические параметры сварочного инвертораТехнические параметры сварочного инвертора

    Технические параметры сварочного инвертора

    1. Мощность агрегата, этот параметр дает информацию о том, ток, какой силы будет формировать сварочную дугу.
    2. Напряжение на холостом ходу, этот параметр показывает, как быстро будет получена сварочная дуга.
    3. Диапазон размеров электродов, которые будут использованы для производства сварки.
    4. Габаритно-весовые характеристики инверторного сварочного аппарата и размер сварочного тока на выходе. Чем ниже последний показатель, тем меньше аппарат, но и соответственно такое устройство обладает меньшими эксплуатационными характеристиками.

    Плюсы и минусы инверторной сварки

    Инверторные устройства показывают КПД в пределах 85 – 95%, надо сказать, что это высокий показатель среди электронной аппаратуры. Используемая схема позволяет выполнять регулировку уровня сварочного тока от нескольких ампер, до сотен, а то и тысяч.

    Например, инвертор марки ММА, он составляет 20 – 220 А. Инверторы могут работать длительное время. Управление источником питания можно выполнять дистанционно. К несомненным преимуществам инверторов можно отнести их малые габаритно-весовые характеристики, позволяющие перемещать устройство на месте выполнения сварки. В конструкции аппаратов использована двойная изоляция, обеспечивающая электрическую безопасность.

    Технологические достоинства

    Применение инверторов позволяет использовать электроды любой марки, которые работают и с постоянным и переменным током. Устройства этого типа могут быть использованы для сварки с неплавящимся электродом в среде защитного газа. Кроме того, конструкция этого оборудования позволяет легко автоматизировать сварочные процессы.

    Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сваркиВольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки
    Вольфрамовые электроды для аргонодуговой сварки
    Электроды для контактной сваркиЭлектроды для контактной сварки
    Электроды для контактной сварки

    Сварка может быть выполнена с применением короткой дуги, таким образом, снижаются энергопотери и повышается качество сварного шва, в частности, на поверхности свариваемых деталей практически не образуются брызги от выполнения сварки. Кстати, применение инверторов позволяет получать швы в любой пространственной конфигурации.

    МикропроцессорМикропроцессор

    Микропроцессор

    В управлении современными сварочными инверторами применяют микропроцессоры, и это обеспечивает стабильную связь между напряжением, током.

    Минусы, которым обладают инверторы

    Инверторы ремонтировать несколько сложнее, чем традиционные трансформаторные агрегаты. Если из строя выйдут некоторые элементы управления, размещенные на плате, то ремонт может встать примерно в треть от стоимости нового сварочного инвертора.

    Инверторы, в отличие от оборудованиях других типов, очень боится пыли. То есть такие аппараты должны чаще обслуживаться. Работа инверторным сварочным аппаратом ограничена и низкими температурами. Кроме того, существуют некоторые ограничения на хранение инвертора при минусовых температурах. Это чревато образованием конденсата, который может привести к короткому замыканию на плате.

    Как выбрать сварочный аппарат для дома и дачи на 220 В

    При подборе сварочного оборудования потребитель должен определиться для решения, каких задач он будет необходим.

    Если он будет использоваться для ремонта кузовных деталей, то у него должны быть одни параметры, а если для работы по изготовлению металлоконструкций то другими. Но в любом случае, устройства должны отвечать ряду требований, в частности, в домашнем аппарате должны быть реализованы такие функции, как горячий старт, антизалипание и некоторые другие. Именно этим инверторы отличаются от традиционных аппаратов.

    В конструкции аппарата этого типа должен быть установлен вентилятор. Кроме того, схема должны быть защищена от скачков напряжения в питающей сети. В принципе устройство, обладающее такими параметрами, могут работать и в условиях домашней мастерской, и в условиях промышленного производства.

    Какой сварочный аппарат лучше

    Выбор аппарата – это по большей части дело сугубо индивидуальное. И каждый выбирает аппарат по своим потребностям, но, можно сказать, что устройства с диапазоном сварочного тока в пределах 200 – 250 А, позволяет выполнять самые сложны работы и обрабатывать детали разной толщины.

    Классификация инверторов

    Сварочные инверторы можно классифицировать по размеру сварочного тока. Производители выпускают три типа устройств:

    • 100-160 А – маломощные;
    • 160-200 А — средние;
    • 200-250 А — мощные.

    Существует зависимость, между размером силы тока и габаритами аппарата. При выборе аппарата для использования в домашних условиях следует руководствоваться теми задачами, которые предстоит им решать.

    Самые слабые аппараты можно отнести к устройствам самого низкого уровня, многие их используют для получения навыков работы. Аппараты, которые относят к среднему классу относят к самым популярным и позволяют выполнять самые разнообразные работы начиная от сборки забора и изготовления довольно сложных металлоконструкций. Самые мощные аппараты по большей части применяют в производственных целях. Их применяют для работы с металлопрокатом большой толщины.

    Электроды для ручной дуговой сваркиЭлектроды для ручной дуговой сварки

    Электроды для ручной дуговой сварки

    Большая часть инверторов предназначена для работы с электродами, покрытыми обмазкой. Но их можно использовать и для работы со сварочной проволокой. Для этого, на устройство устанавливают приспособление которое подает проволоку в сварочную зону. Проволока подается через сварочный пистолет, через него же подается и газовая смесь, защищающая рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха.

    Дополнительные функции в инверторах

    В современных инверторных устройствах реализованы некоторые опции, которые заметно облегчают работу сварщика:

    1. Горячий старт – зачастую у начинающих сварщиков, да и не только у них, возникают сложности с розжигом и поддержанием дуги в рабочем состоянии. В момент розжига, ток вырастает до необходимого уровня и сразу после розжига возвращается к рабочим параметрам. Процесс изменения тока происходит полностью автоматически, без участия сварщика.
    2. Еще одна проблема, которая преследует новичков – залипание электрода. Причин тому несколько, но решение у нее одно – снижение уровня сварочного тока. Эта операция так же выполняется автоматически.

    1. Форсаж дуги позволяет выполнять швы в разных пространственных положениях.
    2. Снижение напряжения холостого хода до безопасного для рабочего и его окружающих людей уровня.

    Определяемся с характеристиками

    Как и любое техническое оборудование, сварочные инверторы обладают рядом технических параметров, которые определяют их возможности.

    Сварочный ток

    Инверторные сварочные аппараты обеспечивают генерацию сварочного тока в диапазонах от 100 до 250 А.

    Напряжение холостого хода

    После преобразования тока, подаваемого из электрической сети в 220 В, на выходе из аппарата получается ток с напряжением в 50 – 90 В и рабочей частотой в 20 – 50 кГц. Для розжига дуги необходимо использовать максимальное напряжение, но оно создает угрозу безопасности сварщика и окружающих людей. Поэтому после окончания работы, напряжение падает до безопасного уровня.

    Режим работы на максимальном токе

    Важный показатель работы любого сварочного аппарата это показатель длительности работы. Его могут называть ПН или ПВ. Этот показатель говорит о том, какое количество времени будет работать аппарат при десятиминутном сварочном цикле, до отключения.

    Другими словами, если ПВ составляет 50% — это значит что время эффективной работы, составит 5 минут, если показатель составляет 70%, то время составит 7 минут. Этот показатель должен быть отражен в технической документации, входящей в состав поставки сварочного аппарата.

    Рекомендации по эксплуатации бытовых инверторов

    Инвертор, предназначенный для сварки – это сложное инженерное устройство, которое оснащено множеством уровней защиты.

    Аппаратура этого класса показывает стабильность в работе и между тем требует к себе бережного отношения и своевременного обслуживания.

    Перед приобретением аппарата целесообразно тщательно изучить руководство по эксплуатации.

    Инструкция сварочного инвертораИнструкция сварочного инвертора

    Инструкция сварочного инвертора

    При работе с инвертором необходимо соблюдать несколько простых правил безопасности:

    1. Все токопроводящие рукава не должны иметь повреждений, клеммы для подключения должны надежно фиксироваться в аппарате.
    2. Если в конструкции аппарата предусмотрен вентилятор и во время включения он не вращается, эксплуатация такого устройства недопустима.
    3. При работе с аппаратом необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

    Принципы работы и сферы применения инверторов

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

    Принцип действия инвертора

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

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

    Конструкция инвертора

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

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

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

    Инверторы с модифицированным и чистым синусом

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

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

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

    Высоко- и низкочастотные инверторы

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

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

    Использование инверторов в солнечной энергетике

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

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

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

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

    Использование стабилизаторов

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

    Программное управление

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

    Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия
    Логические вентили инвертора см. НЕ вентиль. Инвертор для установки на солнечной батарее в Шпейере, вниз по Рейну.

    Инвертор - это электрическое устройство, которое изменяет постоянный ток (DC) на переменный ток (AC). Это не то же самое, что генератор переменного тока, который преобразует механическую энергию (например, движение) в переменный ток.

    Постоянный ток создается такими устройствами, как батареи и солнечные батареи.При подключении инвертор позволяет этим устройствам обеспечивать электроэнергию для небольших бытовых устройств. Инвертор делает это через сложный процесс электрической регулировки. Из этого процесса вырабатывается электроэнергия переменного тока. Эту форму электричества можно использовать для питания электрического света, микроволновой печи или другой электрической машины.

    Инвертор обычно также увеличивает напряжение. Чтобы увеличить напряжение, ток должен быть уменьшен, поэтому инвертор будет использовать большой ток на стороне постоянного тока, когда на стороне переменного тока используется только небольшое количество.

    Инверторы изготавливаются разных размеров. Они могут быть как 150 Вт, так и 1 МВт (1 млн. Ватт). Инверторы меньшего размера часто подключаются к гнезду автомобильного прикуривателя и обеспечивают 120 или 240 вольт переменного тока от 12-вольтного источника питания автомобиля.

    Самые ранние инверторы состояли из двигателя постоянного тока, механически подключенного к генератору переменного тока. Более поздняя конструкция, часто используемая с автомобильными радиоприемниками с вакуумными трубками, состояла из быстро переключаемого реле. Современные инверторы основаны на МОП-транзисторах или IGBT-транзисторах.

    • Синусоидальные инверторы вырабатывают высококачественный источник переменного тока. Они используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для получения истинной синусоиды, что делает их дорогими.
    • Модифицированный синусоидальный инвертор производит более низкое качество переменного тока с сильными гармониками энергосистемы, но дешевле. Выходной сигнал типичного модифицированного синусоидального инвертора представляет собой прямоугольную волну с паузой между изменениями направления. В каскадных многоуровневых инверторах используются различные стратегии модуляции для уменьшения содержания гармоник.Модифицированные синусоидальные инверторы снижают производительность некоторых приборов, таких как микроволновые печи и приборы, содержащие электродвигатели, и, как известно, повреждают некоторое оборудование, включая детекторы дыма и некоторые зарядные устройства.
    ,

    различных типов инверторов и их применения

    переменного тока Источник питания (AC) используется практически для всех жилых, коммерческих и промышленных нужд. Но самая большая проблема с AC заключается в том, что он не может быть сохранен для будущего использования. Таким образом, переменный ток преобразуется в постоянный ток, а затем постоянный ток сохраняется в батареях и ультраконденсаторах. И теперь, когда требуется переменный ток, постоянный ток снова преобразуется в переменный ток для работы приборов на основе переменного тока. Таким образом, устройство , которое преобразует постоянный ток в переменный, называется инвертором .Инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменное. Это изменение может быть в величине напряжения, числа фаз, частоты или разности фаз.

    Классификация инвертора

    Инвертор можно классифицировать на многие типы в зависимости от выхода, источника, типа нагрузки и т. Д. Ниже приводится полная классификация цепей инвертора:

    (I) Согласно выходной характеристике

    1. Инвертор прямоугольной волны
    2. Синусоидальный Инвертор
    3. Модифицированный синусоидальный инвертор

    (II) Согласно источнику инвертора

    1. Инвертор источника тока
    2. Инвертор источника напряжения

    (III) в зависимости от типа нагрузки

    1. однофазный инвертор
      1. полумостовой инвертор
      2. инвертор полного моста
    2. Трехфазный инвертор
      1. 180-градусный режим
      2. 120-градусный режим

    (IV) в соответствии с другой техникой ШИМ

    1. Простая широтно-импульсная модуляция (SPWM)
    2. многоимпульсная широтно-импульсная модуляция (MPWM)
    3. Синусоидальная широтно-импульсная модуляция (SPWM)
    4. Модифицированная синусоидальная широтно-импульсная модуляция (MSPWM)

    (В) в соответствии с номером уровня выхода

    1. Стандартный двухуровневый инвертор
    2. многоуровневый инвертор

    Теперь мы обсудим их все по одному.Вы можете проверить образец схемы инвертора 12 В постоянного тока в 220 В здесь.

    (I) Согласно выходной характеристике

    В соответствии с выходной характеристикой инвертора , может быть три различных типа инверторов .

    • Инвертор прямоугольной волны
    • Синусоидальный Инвертор
    • Модифицированный синусоидальный инвертор

    1) Инвертор прямоугольной волны

    Выходной сигнал напряжения для этого инвертора является прямоугольной волной.Этот тип инвертора наименее используется среди всех других типов инверторов, потому что все приборы рассчитаны на синусоидальное питание. Если мы подадим прямоугольный сигнал на устройство на основе синусоидальной волны, он может быть поврежден или потери будут очень высокими. Стоимость этого инвертора очень низкая, но применение очень редкое. Может использоваться в простых инструментах с универсальным мотором.

    2) Синусоида

    Выходной сигнал напряжения представляет собой синусоидальный сигнал, и он дает нам очень похожую выходную мощность от электросети.Это главное преимущество этого инвертора, потому что все приборы, которые мы используем, предназначены для синусоидальной волны. Таким образом, это идеальный результат и дает гарантию, что оборудование будет работать правильно. Этот тип инверторов является более дорогим, но широко используется в жилых и коммерческих целях.

    3) Модифицированная синусоида

    Конструкция этого типа инвертора сложнее, чем простого прямоугольного инвертора, но проще по сравнению с чисто синусоидальным инвертором.Выход этого инвертора не является ни синусоидальной, ни прямоугольной волной. Выход такого инвертора представляет собой две прямоугольные волны. Выходной сигнал не является синусоидальным, но напоминает синусоидальный.

    Square Sine and Modified sine wave Inverter Output Waveform

    (II) Согласно источнику инвертора

    • Инвертор источника напряжения
    • Инвертор источника тока

    1) Инвертор источника тока

    В CSI вход является источником тока.Этот тип инверторов используется в промышленном применении среднего напряжения, где высококачественные формы тока являются обязательными. Но CSI не популярны.

    2) Инвертор источника напряжения

    В VSI вход является источником напряжения. Этот тип инвертора используется во всех приложениях, поскольку он более эффективен, имеет более высокую надежность и более быстрый динамический отклик. VSI способен работать с двигателями без снижения номинальных значений.

    (III) в зависимости от типа нагрузки

    • Однофазный инвертор
    • Трехфазный инвертор

    1) однофазный инвертор

    Как правило, в жилых и коммерческих помещениях используется однофазное питание.Для этого типа применения используется однофазный инвертор. Однофазный инвертор дополнительно разделен на две части;

    • Однофазный полумостовой инвертор
    • однофазный полно мостовой инвертор

    A) Однофазный полумостовой инвертор

    Инвертор этого типа состоит из двух тиристоров и двух диодов, и подключение показано на рисунке ниже.

    Half-Bridge Inverter Circuit

    В этом случае общее напряжение постоянного тока равно Vs и делится на две равные части Vs / 2.Время одного цикла составляет T сек.

    Для полупериода 0

    Для второго полупериода T / 2

      Vo = Vs / 2  

    Half-bridge Inverter Output Waveform

    С помощью этой операции мы можем получить сигнал переменного напряжения с частотой 1 / T Гц и амплитудой Vs / 2.Выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну. Он будет пропущен через фильтр и удалит нежелательные гармоники, которые дают нам чистую синусоидальную форму. Частота сигнала может контролироваться временем включения (Тон) и временем выключения (Toff) тиристора.

    Величина выходного напряжения равна половине напряжения питания , а период использования источника составляет 50%. Это является недостатком полумостового инвертора , и решением этого является полностью мостовой инвертор .

    B) Однофазный полно мостовой инвертор

    В этом типе инвертора используются четыре тиристора и четыре диода.Принципиальная схема однофазного полного моста показана на рисунке ниже.

    Full-bridge Inverter Circuit

    Одновременно два тиристора T1 и T2 проводят в течение первого полупериода 0

    Для второго полупериода T / 2

    Full-bridge Inverter Output Waveform

    Здесь мы можем получить выходное напряжение переменного тока, равное напряжению источника постоянного тока, и коэффициент использования источника равен 100%.Форма выходного напряжения представляет собой прямоугольную форму, и фильтры используются для преобразования ее в синусоидальную.

    Если все тиристоры работают одновременно или в паре (T1 и T3) или (T2 и T4), то источник будет закорочен. Диоды подключены в цепи как диод обратной связи, потому что он используется для обратной связи по энергии к источнику постоянного тока.

    Если мы сравним полный мостовой инвертор с полумостовым инвертором, то для данной нагрузки напряжения постоянного тока выходное напряжение будет в два раза больше, а выходное напряжение - четыре раза в полном мостовом инверторе.

    2) Трехфазный мостовой инвертор

    В случае промышленной нагрузки используется трехфазное питание переменного тока, и для этого мы должны использовать трехфазный инвертор. В этом типе инвертора используются шесть тиристоров и шесть диодов, и они подключены, как показано на рисунке ниже.

    Three Phase Inverter Circuit

    Может работать в двух режимах в зависимости от степени импульсов затвора.

    • 180-градусный режим
    • 120-градусный режим

    A) 180-градусный режим

    В этом режиме работы время проведения тиристора составляет 180 градусов.В любой момент времени три тиристора (по одному тиристору от каждой фазы) находятся в режиме проводимости. Форма фазового напряжения представляет собой три ступенчатых сигнала, а форма линейного напряжения представляет собой квазиквадратную волну, как показано на рисунке.

      Vab = Va0 - Vb0 
      Vbc = Vb0 - Vc0 
       Vca  = Vc0 - Va0  

    Фаза A

    T1

    T4

    T1

    T4

    Фаза B

    T6

    T3

    T6

    T3

    T6

    Фаза C

    T5

    T2

    T5

    T2

    T5

    Степень

    60

    120

    180

    240

    300

    360

    60

    120

    180

    240

    300

    360

    Тиристор проводит

    1 5 6

    6 1 2

    1 2 3

    2 3 4

    3 4 5

    4 5 6

    1 5 6

    6 1 2

    1 2 3

    2 3 4

    3 4 5

    4 5 6

    Three Phase Inverter Circuit 180 Degree Mode of Operation

    В этой операции промежуток времени между коммутацией выходного тиристора и проводимостью входящего тиристора равен нулю.Так что одновременное проведение входящего и исходящего тиристора возможно. Это приводит к короткому замыканию источника. Чтобы избежать этой трудности, используется 120-градусный режим работы.

    B) 120-градусный режим

    В этой операции одновременно работают только два тиристора. Одна из фаз тиристора не связана ни с положительной клеммой, ни с отрицательной клеммой. Время проведения каждого тиристора составляет 120 градусов. Форма линейного напряжения представляет собой трехступенчатую форму волны, а фазовое напряжение представляет собой форму квазиквадратного сигнала.

    Фаза A

    T1

    T4

    T1

    T4

    Фаза B

    T6

    T3

    T6

    T3

    T6

    Фаза C

    T2

    T5

    T2

    T5

    градусов

    60

    120

    180

    240

    300

    360

    60

    120

    180

    240

    300

    360

    Тиристор проводит

    1 6

    2 1

    3 2

    3 4

    4 5

    6 5

    1 6

    2 1

    3 2

    3 4

    4 5

    5 6

    Three Phase Inverter Circuit 120 Degree Mode of Operation

    Форма сигнала линейного напряжения, фазного напряжения и импульса затвора тиристора показана на рисунке выше.

    В любых силовых электронных коммутаторах есть два типа потерь; потери проводимости и потери при переключении . Потеря проводимости означает потерю состояния ВКЛ в переключателе, а потеря переключения означает потерю состояния ВЫКЛ в переключателе. Как правило, потеря проводимости больше, чем потеря переключения в большинстве операций.

    Если мы рассмотрим 180-градусный режим для одной 60-градусной операции, три переключателя разомкнуты, а три переключателя замкнуты. Означает, что общие потери равны трем временам потери проводимости плюс три раза потерь на переключение.

      Полная потеря в 180 градусов = 3 (потеря проводимости) + 3 (потеря переключения)  

    Если мы рассмотрим 120-градусный режим для одной 60-градусной операции, два переключателя разомкнуты, а остальные четыре переключателя замкнуты. Означает, что общая потеря равна двум временам потери проводимости плюс четыре раза потери переключения.

      Полная потеря в 120 градусах = 2 (потеря проводимости) + 4 (потеря переключения)  

    (IV) Классификация в соответствии с методикой управления

    • Широтно-импульсная модуляция (один ШИМ)
    • многоимпульсная широтно-импульсная модуляция (MPWM)
    • Синусоидальная широтно-импульсная модуляция (SPWM)
    • Модифицированная синусоидальная широтно-импульсная модуляция (MSPWM)

    Выход инвертора - прямоугольный сигнал, и этот сигнал не используется для нагрузки.Метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) используется для управления выходным напряжением переменного тока. Это управление достигается путем управления периодами включения и выключения переключателей. В технике ШИМ используются два сигнала; один - опорный сигнал, а второй - треугольный несущий сигнал. Импульс затвора для переключателей генерируется путем сравнения этих двух сигналов. Существуют разные типы методов ШИМ.

    1) Широтно-импульсная модуляция (один ШИМ)

    Для каждого полупериода в этом методе управления доступен единственный импульс.Опорный сигнал представляет собой сигнал прямоугольной формы, а сигнал несущей - сигнал треугольной формы. Отпирающий импульс для переключателей генерируется путем сравнения опорного сигнала и сигнала несущей. Частота выходного напряжения управляется по частоте опорного сигнала. Амплитуда опорного сигнала Аг и амплитуда сигнала несущей Ас, то индекс модуляции может быть определен как Ar / Ac. Основным недостатком этого метода является высокое содержание гармоник.

    Single Pulse Width Modulation

    2) Многоимпульсная широтно-импульсная модуляция (MPWM)

    Недостаток метода одиночной широтно-импульсной модуляции решается с помощью нескольких ШИМ.В этом методе вместо одного импульса используется несколько импульсов в каждом полупериоде выходного напряжения. Ворот генерируется путем сравнения опорного сигнала и сигнала несущей. Выходная частота контролируется путем управления частотой несущего сигнала. Индекс модуляции используется для управления выходным напряжением.

    Количество импульсов за полупериод = фк / (2 * ф0)

    где fc = частота несущего сигнала

    f0 = частота выходного сигнала

    Multiple Pulse Width Modulation

    3) Синусоидальная широтно-импульсная модуляция (SPWM)

    Этот метод управления широко используется в промышленности.В вышеупомянутых обоих методах опорный сигнал является прямоугольным сигналом. Но в этом методе опорный сигнал является синусоидальным сигналом. Отпирающий импульс для переключателей генерируются путем сравнения опорного синусоидального сигнала волны с треугольной несущей волной. Ширина каждого импульса изменяется с изменением амплитуды синусоидальной волны. Частота выходного сигнала такой же, как частота опорного сигнала. Выходное напряжение представляет собой синусоидальную волну, а среднеквадратичное напряжение можно регулировать с помощью индекса модуляции.Форма волны показана на рисунке ниже.

    Sinusoidal Pulse Width Modulation

    4) Модифицированная синусоидальная широтно-импульсная модуляция (MSPWM)

    Из-за характеристики синусоиды, ширина импульса волны не может быть изменена с изменением индекса модуляции в методе SPWM. Это причина, техника MSPWN введена. В этом методе сигнал несущей применяется в течение первого и последнего 60-градусного интервала каждого полупериода. Таким образом, его гармоническая характеристика улучшается.Основным преимуществом этого метода является увеличение фундаментальной составляющей, уменьшение количества коммутирующих силовых устройств и снижение потерь на переключение. Форма волны показана на рисунке ниже.

    Modified Sinusoidal Pulse Width Modulation

    (В) по количеству уровней на выходе

    • Стандартный двухуровневый инвертор
    • многоуровневый инвертор

    1) Обычный двухступенчатый инвертор

    Эти инверторы имеют только уровни напряжения на выходе, которые представляют собой положительное пиковое напряжение и отрицательное пиковое напряжение.Иногда наличие нулевого уровня напряжения также называется двухуровневым инвертором.

    2) Многоуровневые инверторы

    Эти инверторы могут иметь несколько уровней напряжения на выходе. Многоуровневый инвертор разделен на четыре части.

    - инвертор с летающими конденсаторами

    - Инвертор с диодным зажимом

    - гибридный инвертор

    - Каскадный инвертор H-типа

    Каждый инвертор имеет свой собственный дизайн для работы, здесь мы кратко объяснили эти инверторы, чтобы получить основные идеи о них.

    ,
    строковых преобразователей, оптимизаторов питания и микроинверторов

    Последнее обновление 16.07.2020

    energy flow from solar panels to a home

    Если вы рассматриваете систему солнечных панелей для своего дома, одним из ключевых решений, которое вам нужно сделать, является тип устанавливаемого инвертора. Инверторы преобразуют электричество постоянного тока (DC), генерируемое вашими солнечными батареями, в полезное электричество переменного тока (AC).Учитывая сложную силовую электронику и программное обеспечение, содержащееся в ней, инверторы жизненно важны для успеха вашей солнечной энергосистемы.

    Don Don

    Разрушающие инверторные технологии солнечных батарей: строковые инверторы, оптимизаторы мощности и микроинверторы

    В настоящее время для вашей системы солнечной энергии доступны три типа инверторов: строковые инверторы (также известные как централизованные), системы оптимизации мощности (также известные как строковые инверторы + оптимизаторы мощности), и микроинверторы .Микроинверторы и оптимизаторы мощности часто вместе называются «силовая электроника на уровне модулей» или MLPE .

    Струнные инверторы

    являются наиболее распространенным вариантом в мире и составляют подавляющее большинство мирового рынка инверторов, особенно для систем более крупного масштаба. Тем не менее, технологии MLPE приобрели популярность и долю рынка за последние пять лет, так как их стоимость снизилась.

    Ключевые выводы: строковые инверторы, микроинверторы и оптимизаторы мощности

    • Инверторы преобразуют электричество постоянного тока, которое вырабатывают ваши солнечные панели, в удобное для электропитания переменное напряжение.
    • Три основных варианта инверторов, доступных для жилых и коммерческих солнечных установок, - это строковые инверторы, микроинверторы и системы оптимизации мощности.
    • Исторически строковые инверторы являются наиболее распространенными в мире.
    • Микроинверторы
    • и системы оптимизации мощности, как правило, дороже, чем строковые инверторы.
    • Микроинверторы
    • и оптимизаторы мощности позволяют контролировать мощность каждой отдельной панели.

    Строковые инверторы

    string inverter diagram

    String инверторы являются наиболее экономически эффективным вариантом инвертора, доступным в U.S. Традиционно компании, занимающиеся установкой солнечных батарей, обычно предлагали системы со строковыми инверторами, если ваша крыша имела ограниченное затенение в течение дня и не смотрела в нескольких направлениях (например, остроконечная крыша). Тем не менее, последние обновления оборудования и программного обеспечения от основных компаний, занимающихся строковым преобразователем, теперь позволяют применять их в более широком диапазоне обстоятельств.

    Как работают строковые инверторы

    Ваши солнечные панели организованы в группы, соединенные «струнами», отсюда и их название. Несколько цепочек панелей могут быть подключены к одному инвертору , который преобразует электричество постоянного тока, производимое панелями, в удобное для использования электричество переменного тока.

    Технология строкового инвертора использовалась десятилетиями. Это очень надежная, проверенная временем технология, которая может не подходить для определенных типов установок. Хотя современная солнечная технология позволяет отдельным панелям продолжать вырабатывать энергию, даже если часть панели затенена, без силовой электроники на уровне модулей строковые инверторы могут оптимизировать выходную мощность только на уровне струн, а не на уровне отдельных панелей. Это означает, что системы строкового инвертора могут не подходить для домов, склонных к затенению в течение дня.Тем не менее, их простота установки и низкая цена делают их привлекательными для многих домовладельцев и монтажников.

    Одной из наиболее распространенных причин того, что отдельные солнечные панели вырабатывают меньше энергии или вообще прекращают производство энергии, является затенение от близлежащих объектов. Если ваша крыша склонна к затенению в течение дня или в определенные сезоны, вы можете либо удалить источник тени (например, срубить дерево), либо установить панели там, где они не будут затенены.

    Оптимизаторы мощности

    power optimizer diagram Оптимизаторы мощности

    , тип силовой электроники модульного уровня, предлагают многие из тех же преимуществ, что и микроинверторы (как показано ниже), но, как правило, стоят немного дешевле.Оптимизаторы мощности часто считаются компромиссом между более дорогими микроинверторами и стандартным струнным инвертором.

    Как работают оптимизаторы питания

    Как и микроинверторы, оптимизаторы питания - это устройства, расположенные на каждой панели. Однако вместо того, чтобы преобразовывать электричество постоянного тока в электричество переменного тока на площадке панели, они «кондиционируют» электричество постоянного тока и отправляют его на цепной инвертор. В сценариях, где ваша крыша затенена, оптимизация уровня панели, обеспечиваемая оптимизаторами мощности, приводит к более высокой эффективности системы, чем при использовании одного строкового инвертора.

    Как и в случае микроинверторов, оптимизаторы питания снижают влияние затенения панели на производительность системы, а также обеспечивают мониторинг производительности на уровне панели. Системы, в которых используются оптимизаторы, зачастую более доступны, чем те, которые используют микроинверторы.

    Микроинверторы

    microinverter diagram Микроинверторы

    , еще одна разновидность силовой электроники модульного уровня, набирают популярность, особенно для бытовых солнечных систем. Микроинверторы, как правило, стоят дороже, чем строковые инверторы или оптимизаторы мощности, однако недавнее снижение их стоимости сделало их более конкурентоспособным вариантом.

    Как работают микроинверторы

    Микроинверторы установлены на каждой отдельной панели в системе солнечной энергии. Они преобразуют электричество постоянного тока от ваших солнечных батарей в электричество переменного тока на вашей крыше, без необходимости отдельного центрального инвертора. Во многих случаях микроинверторы монтируются на задней панели самой солнечной панели, но они также могут быть установлены рядом с панелью в вашей стойке солнечной панели.

    Микроинверторы

    выводят MLPE на логический вывод: в то время как оптимизаторы мощности собирают электроэнергию с ваших панелей и отправляют ее на центральный инвертор для преобразования постоянного тока в переменный, микроинверторы производят инверсию постоянного тока в переменный прямо на каждой отдельной солнечной панели.В результате, как и в случае систем оптимизации мощности, микроинверторы также позволяют контролировать производительность отдельных солнечных панелей.

    Найдите полный список производителей MLPE в нашей статье о возможностях микроинвертора и оптимизатора питания.

    Как «умные модули» используют микро-инверторы и оптимизаторы мощности

    Все чаще производители микроинверторов и оптимизаторов питания сотрудничают с производителями солнечных батарей для создания «умных модулей». Проще говоря, интеллектуальный модуль - это солнечная панель с уже встроенным в нее оборудованием MLPE.Это упрощает установку и сокращает трудозатраты для установщиков. Многие из крупнейших мировых производителей панелей теперь имеют опции интеллектуальных модулей, в том числе LG, Panasonic и SunPower.

    Начните свое солнечное путешествие сегодня с EnergySage

    EnergySage - это национальный онлайн-рынок солнечных батарей: когда вы регистрируетесь на бесплатную учетную запись, мы связываем вас с солнечными компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес с помощью индивидуальных предложений по солнечной энергии, разработанных в соответствии с вашими потребностями. Более 10 миллионов человек приезжают в EnergySage каждый год, чтобы узнать, купить и инвестировать в солнечную энергию.Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы увидеть, сколько солнечной энергии может спасти вас.

    ,

    Статьи Инвертор | Инверторы R Us

    Кабели аккумуляторов силового инвертора - не самая захватывающая вещь в мире, но есть вероятность, что, если вы читаете это, у вас, вероятно, есть интерес к ним, и у вас может возникнуть вопрос или два относительно того, какой кабель аккумулятора подходит для вашего применения. , Во-первых, давайте поговорим о кабелях силовых инверторов разных размеров, которые мы поставляем, и на какие инверторы они рассчитаны. Мы несем 4 AWG, 1/0 AWG и 4/0 AWG аккумуляторные кабели, которые сделаны в США и нарезаны, обжаты и термоусадкой здесь в хорошем ole Reno NV квалифицированным мастером, который гордится своей работой.Говоря о Reno, вот небольшой шаг к местным жителям: если вам нужно отличное качество, кабели батареи UL сделаны быстро, позвоните нам по телефону 866-419-2616. Заказать и забрать в тот же день.

    4 AWG Кабели для аккумуляторов

    Четыре силовых кабеля AWG должны использоваться на силовых преобразователях мощностью до 1500 Вт и чаще всего используются на преобразователях мощностью 900, 1000, 1100, 1200 Вт. Инверторы меньшего размера обычно поставляются с коротким кабелем 6 AWG, который входит в комплект поставки инвертора. Вы можете найти наши кабели 4 AWG здесь, на IRU и на Amazon.Большинство клиентов используют комплект предохранителей ANL на 150 А, который подключается к положительному кабелю от силового преобразователя к аккумулятору.

    1/0 AWG Кабели для аккумуляторов

    Аккумуляторные кабели 1/0 AWG должны использоваться на силовых преобразователях мощностью до 3500 Вт и чаще всего используются на преобразователях 2000, 2200, 2500, 3000, 3300 и 3500 Вт. Вы можете найти наши кабели 1/0 AWG здесь, на IRU и на Amazon. У нас есть 200A и 300A ANL предохранители и наборы предохранителей, доступные для использования с кабелями 1/0 AWG. Вы также можете найти их на IRU и Amazon.

    4/0 AWG Кабели для аккумуляторов

    Аккумуляторные кабели 4/0 AWG должны использоваться на силовых преобразователях мощностью более 3500 Вт и чаще всего используются на преобразователях 4000, 4400, 5000, 6000, 6600, 7000, 8000, 9000, 10000 и 12000 Вт. Вы можете найти наши кабели 4/0 AWG здесь, на IRU и на Amazon. Для этих более крупных приложений используйте один из комплектов предохранителей 500A ANL, который можно найти здесь, на IRU или на Amazon. В обзоре: 4 AWG - до 1500 Вт 1/0 AWG - до 3500 Вт 4/0 AWG - более 3500 Вт Если у вас есть какие-либо вопросы относительно кабелей и их размеров, которые подходят для вашего применения, пожалуйста, не стесняйтесь позвонить нам по телефону 866-419-2616, и мы поможем вам найти все, что вам нужно.,

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *