Какво е основният принцип на инвертор с видове?

Основни принципи и видове инвертори

Инвертор е електронно устройство, което преобразува постоянното напрежение (DC) в променливо напрежение (AC). Той се използва широко в системи за възобновяема енергия, непрекъснати източници на напрежение (UPS), електрически автомобили и други приложения. В зависимост от конкретното приложение и техническите изисквания, инверторите могат да работят на основата на различни принципи и да бъдат от различни видове. По-долу са представени някои общи видове инвертори и техните работни принципи:

1. Еднофазен инвертор

• Принцип: Еднофазният инвертор преобразува DC мощност в еднофазна AC мощност. Той се използва типично за домашна електроенергия или малко оборудване. Изходната форма на сигнала на еднофазния инвертор може да бъде квадратна вълна, модифицирана синусоидална вълна или чиста синусоидална вълна.

• Квадратен инвертор: Изходната форма на сигнала е проста квадратна вълна, подходяща за основни натоварвания, но генерира значителна хармонична интерференция, което го прави неподходящ за чувствителни устройства.

• Модифициран синусоидален инвертор: Изходната форма на сигнала е между квадратна и синусоидална вълна, с по-ниско хармонично съдържание, подходяща за повечето домашни уреди.

• Чист синусоидален инвертор: Изходната форма на сигнала е много близка до идеална синусоидална вълна, с минимално хармонично съдържание, подходяща за устройства, изискващи висококачествена мощност, като компютри и медицинско оборудване.

• Приложение: Домашни слънчеви системи, малки UPS единици, портативни източници на мощност, и т.н.

2. Трехфазен инвертор

• Принцип: Трехфазният инвертор преобразува DC мощност в трехфазна AC мощност. Той се използва широко в промишлените двигатели, големи фотovoltaчни (PV) системи и производство на вятърна енергия. Изходната форма на сигнала на трехфазния инвертор е синусоидална вълна, предоставяща по-стабилна мощност за високомощностни устройства.

• Приложение: Промишлено управление на двигатели, големи PV електроцентрали, производство на вятърна енергия, системи за управление на електрически автомобили, и т.н.

3. Инвертор с напрежение (VSI)

• Принцип: Инверторът с напрежение (VSI) се свързва с фиксиран източник на постоянна напрежение (например батерия или ректификатор) на входа си и използва комутационни устройства (като IGBT или MOSFET) за контрол на изходното AC напрежение. VSI регулира амплитудата и честотата на изходното напрежение чрез промяна на честотата на комутация и дължината на импулса.

• Характеристики: Предлага стабилно изходно напрежение, подходящо за приложения, изискващи високо качество на напрежението. Изходният ток зависи от характеристиките на натоварването и може да показва значителни колебания.

• Приложение: Домашни инвертори, UPS системи, електрически автомобили, и т.н.

4. Инвертор с ток (CSI)

• Принцип: Инверторът с ток (CSI) се свързва с фиксиран източник на постоянен ток на входа си и контролира изходния AC ток чрез комутационни устройства. CSI регулира амплитудата и честотата на изходния ток чрез промяна на честотата на комутация и дължината на импулса.

• Характеристики: Предлага стабилен изходен ток, подходящ за приложения, изискващи точен контрол на тока. Изходното напрежение зависи от характеристиките на натоварването и може да показва значителни колебания.

• Приложение: Промишлено управление на двигатели, индукционно затопляне, и т.н.

5. Инвертор с широчина на пулс (PWM Inverter)

• Принцип: PWM инверторът контролира амплитудата и честотата на изходното напрежение чрез промяна на времето на проводимост (т.е. ширина на пулса) на комутационните устройства. PWM технологията може да произведе изходна форма на сигнала, която е много близка до синусоидална, намалявайки хармоничната деформация и подобрявайки качеството на мощността.

• Характеристики: Висококачествена изходна форма на сигнала, висока ефективност, подходяща за приложения, изискващи високо качество на мощността. PWM инверторите могат да достигнат различни AC честоти чрез промяна на честотата на комутация.

• Приложение: Домашни инвертори, промишлено управление на двигатели, UPS системи, PV инвертори, и т.н.

6. Многоуровнев инвертор

• Принцип: Многоуровневият инвертор генерира многоуровнева изходна форма на напрежението, комбинирайки множество DC източници или множество комутационни устройства. В сравнение с традиционните двухуровневи инвертори, многоуровневите инвертори произвеждат изходна форма на сигнала, която е много по-близка до синусоидална, с по-ниско хармонично съдържание и намалени загуби при комутация.

• Характеристики: Екстремно висококачествена изходна форма на сигнала, подходяща за високомощностни и високонапреженски приложения. Многоуровневите инвертори могат да намалят нуждата от филтри, намалявайки сложността и разходите на системата.

• Приложение: Передаване на високонапреженски DC (HVDC), големи промишлени двигатели, производство на вятърна енергия, и т.н.

7. Изолиран инвертор

• Принцип: Изолираният инвертор включва трансформатор между DC страната и AC страната, предоставящ електрическа изолация. Този дизайн предпазва AC страната от дефектите на DC страната и подобрява безопасността на системата.

• Характеристики: Отлична електрическа изолация, подходяща за приложения, изискващи безопасна изолация. Изолираните инвертори могат също да използват трансформатори за увеличаване или намаляване на напрежението, адаптирайки се към различни натоварвания.

• Приложение: Медицинско оборудване, промишлени контролни системи, разпределени генериращи системи, и т.н.

8. Неизолиран инвертор

• Принцип: Неизолираният инвертор няма вграден трансформатор, а DC страната е директно свързана с AC страната. Този дизайн опростява структурата на цепта, намалява разходите и размера, но липсва електрическа изолация, което може да засегне безопасността на системата.

• Характеристики: Проста структура, ниски разходи, висока ефективност, неподходяща за приложения, изискващи електрическа изолация.

• Приложение: Домашни слънчеви системи, малки UPS единици, и т.н.

9. Двуосечен инвертор

• Принцип: Двуосечният инвертор може да преобразува DC в AC и обратно AC в DC. Това позволява двупосочен поток на енергия, като инверторът може както да изважда енергия от съхранителна система (например батерия), така и да връща излишъчна енергия обратно в мрежата или да зарежда съхранителната система.

• Характеристики: Поддържа двупосочен поток на енергия, подходящ за системи за съхранение на енергия, зареждане на електрически автомобили, и т.н.

• Приложение: Системи за съхранение на енергия, зареждане на електрически автомобили, микросети, и т.н.

10. Инвертор, свързан с мрежата

• Принцип: Инверторът, свързан с мрежата, преобразува DC мощност (например от слънчеви панели) в AC мощност, синхронизирана с мрежата, и я изпраща в мрежата. Инверторите, свързани с мрежата, трябва да разполагат със способности за синхронизация, за да се гарантира, че изходното AC съответства на напрежението, честотата и фазата на мрежата.

• Характеристики: Могат да продават излишъчна енергия обратно в мрежата, осигурявайки ефективно използване на енергията. Инверторите, свързани с мрежата, обикновено включват защита срещу островче, за да предотвратят работа по време на дефекти в мрежата.

• Приложение: Свързани с мрежата PV системи, производство на вятърна енергия, и т.н.

11. Инвертор, несвързан с мрежата

• Принцип: Инверторът, несвързан с мрежата, работи независимо от мрежата и обикновено се използва със система за съхранение (например батерия). Преобразува DC мощност в AC мощност за местни натоварвания. Инверторите, несвързани с мрежата, не са нужни да се синхронизират с мрежата, но трябва да предоставят стабилно напрежение и честота, за да осигурят висококачествен AC изход.

• Характеристики: Независима операция, подходяща за отдалечени области или места без достъп до мрежата. Инверторите, несвързани с мрежата, често включват системи за управление на батерии, за да се гарантира правилната работа на системата за съхранение.

• Приложение: Питане в отдалечени области, спешно питане, независими генериращи системи, и т.н.

Резюме

Инверторите работят на основата на различни принципи и са от различни видове в зависимост от конкретното приложение и техническите изисквания. Еднофазни и трехфазни инвертори са подходящи за различни видове натоварвания; инвертори с напрежение и ток се различават по техните изходни характеристики; PWM и многоуровневи технологии подобряват качеството на изходната форма на сигнала; изолирани и неизолирани инвертори предлагат различни нива на безопасност; двуосечни инвертори поддържат двупосочен поток на енергия; инвертори, свързани и несвързани с мрежата, са предназначени съответно за свързана с мрежата и независима операция.