Принцип работы инвертора: Что такое инверторы? | Интернет магазин электрооборудования и электротоваров в Украине
alexxlab | 27.02.2023 | 0 | Разное
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.
Понять принцип работы инвертора | Чистая синусоида Производитель инверторов
Инверторы часто используются в жизни, особенно в автомобиле применения автомобильного инвертора, здесь представлен принцип работы инвертора, инвертор это преобразователь напряжения, каков принцип работы этого электрооборудования, вместе, чтобы понять.
Инвертор представляет собой преобразователь постоянного тока в переменный., и это процесс инвертора напряжения с преобразователем.
Функция: инвертор – энергия постоянного тока (батарея, аккумуляторная батарея) в переменный ток (обычно 220 В 50 Гц синусоидальная или прямоугольная волна).
Инвертор – это устройство, преобразующее постоянный ток (ОКРУГ КОЛУМБИЯ) в переменный ток (переменный ток). Он состоит из инверторного моста, логика управления и схема фильтра.
Преобразователь преобразует переменное напряжение электросети в стабильное выходное напряжение 12 В постоянного тока., в то время как инвертор преобразует выходное напряжение постоянного тока 12 В в высокочастотный переменный ток. Обе части также используют широко распространенную широтно-импульсную модуляцию. (ШИМ) технологии. Основной частью является интегрированный контроллер PWM., преобразователь UC3842, инвертор чип TL5001.
TL5001 имеет диапазон рабочего напряжения 3.6 ~ 40В. Он оснащен усилителем ошибки, регулятор, осциллятор, Генератор ШИМ с контролем мертвой зоны, схема защиты от низкого напряжения и схема защиты от короткого замыкания.
Принцип работы каждой части
1. Входной интерфейс
Входная часть имеет 3 сигналы, 12Вход постоянного тока VIN, рабочее напряжение разрешения ENB и сигнал управления током панели DIM.
VIN предоставляется адаптером, Напряжение ENB обеспечивается MCU на материнской плате., и его значение 0 или 3В. Когда ЕНБ=0, инвертор не работает, но когда ENB=3V, инвертор находится в нормальном рабочем состоянии. Напряжение DIM обеспечивается материнской платой., и его диапазон изменения находится между 0 и 5В. Когда другое значение DIM возвращается на конец обратной связи ШИМ-контроллера, ток, подаваемый инвертором в нагрузку, будет другим. Чем меньше значение DIM, тем больше будет выходной ток инвертора.
2. Пусковая петля напряжения
ENB это высокое напряжение, Выходное высокое напряжение для освещения трубки лампы подсветки панели.
3. ШИМ-контроллер
Внутреннее опорное напряжение, усилитель ошибки, осциллятор и ШИМ, защита от перенапряжения, защита от пониженного напряжения, защита от короткого замыкания, выходной транзистор.
4. Преобразование постоянного тока
Схема преобразования напряжения состоит из МОП-переключателя и катушки индуктивности для накопления энергии.
. После усиления входного импульса двухтактным усилителем, трубка МОП приводится в действие для переключения, так что напряжение постоянного тока может заряжать и разряжать индуктор, так что другой конец индуктора может получить переменное напряжение.
5. Генерация LC и выходной контур
Обеспечьте напряжение 1600 В, необходимое для запуска лампы., и снизить напряжение до 800В после включения лампы.
6. Обратная связь по выходному напряжению
Когда нагрузка работает, напряжение дискретизации обратной связи, играют роль стабилизации выходного напряжения инвертора I.
6.4. Инверторы: принцип работы и параметры
Печать
6.4. Инверторы: принцип работы и параметры
Теперь давайте увеличим масштаб и поближе рассмотрим один из ключевых компонентов цепи регулирования мощности – инвертор . Почти любые солнечные системы любого масштаба включают в себя инвертор определенного типа, позволяющий использовать мощность на месте для устройств с питанием от переменного тока или в сети.
Различные типы инверторов показаны на рис. 11.1 в качестве примеров. Доступные модели инверторов теперь очень эффективны (более 9КПД преобразования энергии 5 %), надежный и экономичный. В коммунальном масштабе основные проблемы связаны с конфигурацией системы, чтобы обеспечить безопасную работу и свести к минимуму потери преобразования.
Рисунок 11.1. Инверторы: небольшая инверторная коробка для бытового использования (слева) и инверторы Satcon коммунального масштаба (справа)
Предоставлено: Lauren Wellicome и Darin Dingler через Flickr
Три наиболее распространенных типа инверторов, предназначенных для питания нагрузок переменного тока, включают: ( 1) инвертор с чистой синусоидой (для общих применений), (2) модифицированный инвертор прямоугольной формы (для резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок) и (3) инвертор прямоугольной формы (для некоторых резистивных нагрузок) (MPP Solar, 2015). Эти типы волн были кратко представлены в Уроке 6 (рис. 11.2). Здесь мы более подробно рассмотрим физические принципы, используемые инверторами для создания этих сигналов.
Рисунок 11.2. Различные типы сигналов переменного тока, создаваемые инверторами.
Авторы и права: Марк Федкин
Процесс преобразования постоянного тока в переменный основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — это создание разности электрических потенциалов в проводнике, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля. Например, если поместить катушку (катушку с проволокой) рядом с вращающимся магнитом, в катушке будет индуцироваться электрический ток (рис. 11.3).
Рисунок 11.3. Схематическое изображение электромагнитной индукции
Авторы и права: Марк Федкин
Далее, если мы рассмотрим систему с двумя катушками (рис. 11.4) и пропустим постоянный ток через одну из них (первичную катушку), эта катушка с постоянным током может действовать аналогично магнит (поскольку электрический ток создает магнитное поле). Если направление тока часто меняется на противоположное (например, с помощью переключающего устройства), переменное магнитное поле будет индуцировать переменный ток во вторичной обмотке.
Рисунок 11.4. Инверторные циклы. В течение 1-го полупериода (вверху) через верхнюю часть первичной обмотки включается постоянный ток от источника постоянного тока – солнечного модуля или батареи. Во время 2-го полупериода (нижний) постоянный ток включается через нижнюю часть катушки.
Авторы и права: Марк Федкин
Простая двухтактная схема, показанная на рис. 11.4, создает прямоугольный сигнал переменного тока. Это простейший случай, и если инвертор выполняет только этот шаг, то это прямоугольный инвертор. Этот тип вывода не очень эффективен и может быть даже вредным для некоторых нагрузок. Таким образом, прямоугольную волну можно дополнительно модифицировать, используя более сложные инверторы для получения модифицированной прямоугольной или синусоидальной волны (Dunlop, 2010).
Для получения модифицированного выходного сигнала прямоугольной формы, такого как показанный в центре рис. 11.2, в инверторе можно использовать управление низкочастотным сигналом.
Для получения синусоидального сигнала на выходе используются высокочастотные инверторы. В этих инверторах используется метод модификации ширины импульса: коммутация токов с высокой частотой и в течение переменных периодов времени. Например, очень узкие (короткие) импульсы имитируют ситуацию с низким напряжением, а широкие (длинные импульсы) имитируют высокое напряжение. Кроме того, этот метод позволяет варьировать интервал между импульсами: размещение узких импульсов на большем расстоянии друг от друга моделирует низкое напряжение (рис. 11.5).
Рисунок 11.5. Широтно-импульсная модуляция для приближения к истинной синусоидальной волне с помощью высокочастотного инвертора.
Авторы и права: Марк Федкин, изменено после Dunlop, 2010 г.
На изображении выше синяя линия показывает прямоугольную волну, которая изменяется в зависимости от длины импульса и времени между импульсами; красная кривая показывает, как эти переменные сигналы моделируются синусоидой. Использование очень высокой частоты помогает создать очень постепенные изменения ширины импульса и, таким образом, моделирует истинный синусоидальный сигнал. Метод широтно-импульсной модуляции и новые цифровые контроллеры позволили создать очень эффективные инверторы (Dunlop, 2010).
‹ 6.3. Архитектура крупномасштабных фотоэлектрических систем вверх 6.5. Эффективность инверторов ›
Объяснение инверторов мощности— инженерное мышление
Изучите основной принцип работы инверторов мощности, как они работают, для чего они используются, где мы их используем и их важность вместе с примерами из практики.
Помните, что электричество опасно и может привести к летальному исходу.
Вы должны быть квалифицированы и компетентны для выполнения любых электромонтажных работ.
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube
Что такое инвертор?
Power InverterТипичный инвертор выглядит примерно так, как показано выше. На задней панели есть несколько красных и черных клемм постоянного тока, а на передней части мы находим несколько электрических розеток переменного тока.
Клеммы постоянного токаВыход переменного токаЭто потому, что существует два типа электричества: переменный и постоянный. Инвертор используется для преобразования постоянного или постоянного тока в переменный ток переменного тока.
Переменный ток и постоянный токМы также можем преобразовать переменный ток в постоянный с помощью выпрямителя, о котором мы расскажем в отдельной статье, вы можете прочитать, что ЗДЕСЬ .
Бытовая техника работает от сети переменного тока Бытовая техника в наших домах рассчитана на работу от сети переменного тока, и они получают ее от электрических розеток, которые обеспечивают электричество переменного тока.
Однако электричество, производимое такими вещами, как солнечные панели и батареи, производит электричество постоянного тока.
Итак, если мы хотим питать наши электрические устройства от возобновляемых источников, аккумуляторных батарей или даже нашего автомобиля, нам нужно преобразовать электричество постоянного тока в электричество переменного тока, и мы делаем это с помощью инвертора.
Использование инвертораЧтобы понять, как работает инвертор, нам сначала нужно понять некоторые основы электричества.
Основы электричества
Внутри медного провода мы находим атомы меди. У них есть электроны, которые могут перемещаться к другим атомам, они известны как свободные электроны, потому что они могут свободно перемещаться. Они будут хаотично двигаться во всех направлениях, но нам это ни к чему. Нам нужно много электронов, чтобы двигаться в одном направлении. Мы делаем это, прикладывая к проводу разность потенциалов, напряжение подобно давлению и толкает электроны.
Когда мы подсоединяем провод к положительной и отрицательной клеммам батареи, мы замыкаем цепь, и электроны начинают течь. Мы называем этот поток электронов током. Электроны всегда пытаются вернуться к своему источнику, поэтому, если мы поместим такие вещи, как лампы, на пути электронов, они должны будут пройти через него, и это позволит нам выполнять работу, например, освещать лампу.
CurrentDC
Электричество от солнечных батарей и аккумуляторов известно как электричество постоянного тока. Это потому, что в этом типе электричество течет только в одном направлении. Он течет от одного терминала непосредственно к другому терминалу. Если мы перевернем батарею, электроны текут в противоположном направлении.
Электричество постоянного токаЭлектричество постоянного тока можно представить себе как реку, в которой поток воды течет только в одном направлении.
Эти анимации используют поток электронов от отрицательного к положительному. Но вы, возможно, привыкли видеть обычный ток, который меняется от положительного к отрицательному.
Электронный поток — это то, что происходит на самом деле, обычный ток был оригинальной теорией, и его все еще широко преподают сегодня, просто помните о двух и о том, какую из них мы используем.
Когда мы используем осциллограф для просмотра формы электрической волны постоянного тока, мы видим эту плоскую линию при максимальном напряжении в положительной области.
Форма прямоугольной волныЕсли мы отключим питание, линия упадет до нуля. Если мы включим и выключим его несколько раз, то получим прямоугольную форму волны между нулем и максимумом.
Пульсирующий узорЕсли мы нажимаем переключатель на размыкание и замыкание в течение разных промежутков времени, мы получаем пульсирующий узор.
Переменный ток
Переменный ток При переменном токе электроны чередуются, постоянно двигаясь вперед и назад. Так он получил свое название, потому что ток электронов меняет направление. Вы можете думать об этом типе электричества как о морском приливе, он постоянно втекает и уходит между максимумами прилива и отлива.
Если мы проследим за медными проводами обратно к генератору, то увидим, что провода подключены к некоторым виткам провода, которые находятся внутри генератора. Внутри основного генератора мы также находим магнит в центре, который вращается.
ГенераторМагнит имеет северный и южный полюса, или вы можете думать о нем как о положительной и отрицательной половине. Электроны в проводе заряжены отрицательно. Как вы, возможно, уже знаете, магниты толкают или тянут в зависимости от полярности. Когда магнит вращается вокруг катушек, положительная и отрицательная половина будут толкать и тянуть электроны внутри медных катушек, а также через подключенные медные провода.
Магнитное поле магнита меняется по интенсивности. Таким образом, когда магнит вращается вокруг катушки, катушка будет испытывать изменение напряженности магнитного поля от нуля до максимальной напряженности, а затем, когда он проходит мимо катушки, она снова уменьшится до нуля. Затем появляется отрицательная половина и тянет электроны назад с таким же изменением интенсивности.
Таким образом, каждый полный оборот магнита будет создавать волновую картину, известную как синусоида. Напряжение в этом типе электричества не является постоянным, а вместо этого оно многократно изменяется от нуля до своего пика, обратно к нулю, затем к отрицательному пику и, наконец, обратно к нулю.
Частота
Частота показывает, сколько раз эта синусоида переменного тока повторяется в секунду.
ЧастотаВ Северной Америке и некоторых других частях мира мы находим электричество с частотой 60 Гц, что означает, что синусоидальная волна повторяется 60 раз в секунду, и поскольку каждая волна имеет положительную и отрицательную половину, это означает, что ее полярность будет меняться 120 раз в секунду. второй. В остальном мире мы в основном находим электричество с частотой 50 Гц, поэтому синусоида повторяется 50 раз в секунду, и, следовательно, ток меняется на противоположное 100 раз в секунду.
Цепь инвертора
IGBT Инвертор состоит из ряда электронных переключателей, известных как IGBT, размыкание и замыкание переключателей управляется контроллером.
Они могут открываться и закрываться попарно сверхбыстро, чтобы контролировать поток электричества. Контролируя путь, по которому проходит электричество, и продолжительность его прохождения по различным путям, мы можем производить электричество переменного тока из источника постоянного тока.
БТИЗ могут открываться и закрываться очень быстроМы собираемся анимировать их с помощью простых переключателей, чтобы их было легче визуализировать.
Простые переключатели Помните, что переменный ток — это место, где ток меняет направление. Ранее в видео мы видели, что мы можем изменить направление тока, перевернув батарею. Мы могли бы очень быстро перевернуть батарею, чтобы получить грубый источник переменного тока. Но более простым способом было бы подключить 4 переключателя или IGBT к нашей нагрузке, например к лампе. Если мы откроем и закроем их попарно, мы сможем производить электричество переменного тока. Таким образом, если мы замкнем переключатели 1 и 4, то ток будет течь в одном направлении, а если мы разомкнем их и замкнем переключатели 2 и 3, то ток будет течь в другом направлении.
Таким образом, мы можем использовать контроллер, чтобы автоматически делать это снова и снова.
Если бы мы делали это 120 раз в секунду, мы бы получили переменный ток 60 Гц, а если бы мы делали это 100 раз в секунду, мы получили бы переменный ток 50 Гц.
Так как у нас низкое входное напряжение, мы получим низкое выходное напряжение. Чтобы достичь 120 В или 230 В, необходимых для питания наших приборов, нам также понадобится трансформатор для повышения напряжения до полезного уровня.
Пульсирующая волна Лампа испытывает прямоугольную волну переменного токаКогда мы смотрим на это через осциллограф, мы видим прямоугольную волну в положительной и отрицательной областях. Теоретически это переменный ток, потому что он меняет направление, но он не очень похож на синусоиду переменного тока. Итак, как мы можем улучшить это?
Широтно-импульсная модуляция
Помните ранее в статье, когда мы говорили, что можем открывать и закрывать переключатель с разной скоростью и длительностью, чтобы изменить форму волны.
Ну, мы можем сделать это и для этого тоже.
Что мы делаем, так это используем контроллер для быстрого открытия и закрытия переключателей несколько раз за цикл в виде пульсирующего шаблона, каждый импульс различается по ширине. Это известно как широтно-импульсная модуляция. Цикл разбит на несколько более мелких сегментов.
Каждый сегмент имеет общую величину тока, который может протекать. Но, быстро пульсируя переключателями, мы контролируем количество потока, возникающего в каждом сегменте. Это приведет к среднему току на сегмент, который, как мы видим, увеличивается и уменьшается, что дает нам волну. Таким образом, нагрузка будет иметь синусоидальную волну. Чем больше сегментов у нас есть, тем ближе это имитирует гладкую волну.
Мы можем контролировать выходное напряжение, контролируя время, в течение которого переключатели замкнуты. Таким образом, мы могли бы, например, вывести 240 В или 120 В, обрезав время открытия и закрытия.
Мы можем управлять частотой, контролируя синхронизацию переключателей, поэтому мы можем, например, выводить 60 Гц, 50 Гц или 30 Гц, в зависимости от того, что необходимо для приложения.
Вот как мы можем взять 12-вольтовую батарею и преобразовать ее в источник переменного тока 120 или 230 В, используя IGBT, широтно-импульсную модуляцию и трансформатор.
Что, если бы мы захотели больше энергии?
Двухфазное, однофазное и трехфазное электричество
У нас также есть однофазное и трехфазное электричество переменного тока.
Однофазный и трехфазныйВ большинстве домов по всему миру используется однофазное электричество. Большие коммерческие здания, а также некоторые дома, особенно в Европе, будут использовать трехфазное электричество.
В домах в Северной Америке используется электричество с расщепленной фазой, где трансформатор с центральным отводом разделяет одну фазу на две, что обеспечивает два горячих провода и нейтраль.
Разделенная фазаМы подробно рассмотрели, как работает электричество с разделенной фазой, в предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ .
С одной фазой у нас есть подключение только к одной фазе от генератора, поэтому у нас есть только одна синусоида.
Но при трехфазном электричестве у нас есть подключение к каждой из трех фаз. Фазы представляют собой катушки проволоки, которые вставлены в генератор на 120 градусов относительно предыдущей, это означает, что катушки испытывают пик вращающегося магнитного поля в разное время, это дает нам три фазы, каждая с другой синусоидой, которая немного не совпадает с предыдущим.
Помните, что электричество хочет вернуться к своему источнику по замкнутой цепи. Поскольку ток течет вперед и назад в разное время в каждой из фаз, мы можем по существу соединить фазы вместе, и ток будет перемещаться между разными фазами, поскольку полярность каждой фазы движется вперед и назад в разное время. Любой избыток будет течь в нейтрали обратно к источнику, если это необходимо.
Однофазный по сравнению с ТрехфазнымС однофазным сигналом у нас есть эти большие промежутки между пиками. Но с 3 фазами их можно комбинировать, чтобы заполнить пробелы и, следовательно, обеспечить большую мощность.
Трехфазные инверторы
Пульсирующий постоянный ток Для более крупных приложений требуется трехфазный инвертор, например, для работы компрессоров в больших системах охлаждения, этот выпрямитель будет встроен в привод с регулируемой скоростью.
Источником постоянного тока в этом случае будет выпрямленный трехфазный источник переменного тока. Это означает, что 3 синусоидальных волны переменного тока объединяются вместе и проходят через некоторые диоды, которые предотвращают обратное движение электронов, что превращает его в волнистый постоянный ток. Затем мы используем конденсатор, чтобы сгладить пульсации в постоянный источник постоянного тока.Ранее мы подробно рассказывали об этом, посмотрите ЗДЕСЬ .
Чтобы превратить чистый постоянный ток в трехфазный переменный, мы используем трехфазный инвертор. Для этого мы используем 6 IGBT. Опять же, мы будем анимировать их как простые переключатели для простоты и пронумеруем их следующим образом.
Чтобы получить наши три фазы, нам нужно открыть и закрыть переключатели попарно, чтобы направить поток тока, чтобы сформировать наши пути подачи и возврата, таким образом, подключенный двигатель будет испытывать переменный ток.
Для трехфазного питания мы синхронизируем переключатели, чтобы имитировать 3 фазы. Давайте посмотрим, как это работает.
Сначала мы замкнем переключатели 1 и 6. Это даст нам переход от фазы 1 к фазе два.
Фазы 1 на Фазу 2
Затем мы замыкаем переключатели 1 и 2. Это даст нам фазу 1 на фазу 3.
Затем мы замыкаем переключатели 3 и 2. Это дает нам фазы 2 и 3.
Затем мы замыкаем переключатели 3 и 4. Это дает нам фазы 2 и 1.
Затем мы замыкаем переключатели 5 и 4. Это дает нам фазы 3 и 1.
Затем мы замыкаем переключатели 5 и 6. Это дает нам фазы 3 и 2.
Этот цикл повторяется снова и снова вот так. Если мы проверим это с помощью осциллографа, у нас теперь будет волновая картина, похожая на переменный ток, за исключением того, что она немного квадратная. Это будет работать нормально для некоторых приложений, но не для всех. Итак, снова нам нужно использовать широтно-импульсную модуляцию, чтобы создать эту синусоидальную волну.