Quin és el principi bàsic d'un inversor amb tipus?
Principis bàsics i tipus d'inversors
Un inversor és un dispositiu electrònic de potència que converteix la corrent contínua (CC) en corrent alternada (CA). Es fa servir àmpliament en sistemes d'energia renovable, fonts d'alimentació ininterrompuda (UPS), vehicles elèctrics i altres aplicacions. Depenent de l'aplicació específica i els requisits tècnics, els inversors poden funcionar basant-se en diferents principis i venen en diversos tipus. A continuació es presenten alguns tipus comuns d'inversors i els seus principis de funcionament:
1. Inversor monofàsic
Principi: Un inversor monofàsic converteix la corrent contínua en corrent alternada monofàsica. Normalment s'utilitza per a l'electricitat domèstica o maquinària petita. La forma d'ona de sortida d'un inversor monofàsic pot ser una ona quadrada, una ona senoidal modificada o una ona senoidal pura.
Inversor d'ona quadrada: La forma d'ona de sortida és una ona quadrada simple, adequada per a càrregues bàsiques, però genera una interferència harmònica significativa, fent-lo inadeguat per a dispositius sensibles.
Inversor d'ona senoidal modificada: La forma d'ona de sortida està entre una ona quadrada i una ona senoidal, amb un contingut harmònic menor, adequat per a la majoria dels electrodomèstics domèstics.
Inversor d'ona senoidal pura: La forma d'ona de sortida es assoleix molt a una ona senoidal ideal, amb un contingut harmònic mínim, adequat per a dispositius que requereixen una energia de alta qualitat, com ordinadors i equips mèdics.
Aplicació: Sistemes solars domèstics, unitats UPS petites, fonts d'alimentació portàtils, etc.
2. Inversor trifàsic
Principi: Un inversor trifàsic converteix la corrent contínua en corrent alternada trifàsica. Es fa servir habitualment en accionaments de motors industrials, sistemes fotovoltaïcs (PV) grans i generació eòlica. La forma d'ona de sortida d'un inversor trifàsic també és una ona senoidal, proporcionant una energia més estable per a dispositius de gran potència.
Aplicació: Accionaments de motors industrials, plantes de energia PV grans, generació eòlica, sistemes de propulsió de vehicles elèctrics, etc.
3. Inversor de font de tensió (VSI)
Principi: Un inversor de font de tensió (VSI) es connecta a una font de tensió CC fixa (com una bateria o rectificador) a la seva entrada i utilitza dispositius commutadors (com IGBTs o MOSFETs) per controlar la tensió CA de sortida. El VSI regula l'amplitud i la freqüència de la tensió de sortida ajustant la freqüència de commutació i el cicle de treball.
Característiques: Proporciona una tensió de sortida estable, adequada per a aplicacions que requereixen una alta qualitat de tensió. La corrent de sortida depèn de les característiques de la càrrega i pot mostrar fluctuacions significatives.
Aplicació: Inversors domèstics, sistemes UPS, vehicles elèctrics, etc.
4. Inversor de font de corrent (CSI)
Principi: Un inversor de font de corrent (CSI) es connecta a una font de corrent CC fixa a la seva entrada i controla la corrent CA de sortida utilitzant dispositius commutadors. El CSI regula l'amplitud i la freqüència de la corrent de sortida ajustant la freqüència de commutació i el cicle de treball.
Característiques: Proporciona una corrent de sortida estable, adequada per a aplicacions que requereixen un control precís de la corrent. La tensió de sortida depèn de les característiques de la càrrega i pot mostrar fluctuacions significatives.
Aplicació: Accionaments de motors industrials, calentament per inducció, etc.
5. Inversor de modulació de l'amplada de pols (PWM Inverter)
Principi: Un inversor PWM controla l'amplitud i la freqüència de la tensió de sortida ajustant el temps de conducció (és a dir, l'amplada de pols) dels dispositius commutadors. La tecnologia PWM pot produir una forma d'ona de sortida que es apropa molt a una ona senoidal, reduint la distorsió harmònica i millorant la qualitat de la potència.
Característiques: Forma d'ona de sortida de alta qualitat, alta eficiència, adequat per a aplicacions que requereixen una alta qualitat de potència. Els inversors PWM poden assolir diferents freqüències CA variat la freqüència de commutació.
Aplicació: Inversors domèstics, accionaments de motors industrials, sistemes UPS, inversors PV, etc.
6. Inversor multinivell
Principi: Un inversor multinivell genera una forma d'ona de tensió de múltiples nivells combinant diverses fonts de CC o diversos dispositius commutadors. En comparació amb els inversors tradicionals de dos nivells, els inversors multinivell produeixen una forma d'ona de sortida que es apropa molt més a una ona senoidal, amb un contingut harmònic menor i pèrdues de commutació reduïdes.
Característiques: Forma d'ona de sortida extremadament de alta qualitat, adequat per a aplicacions de gran potència i alta tensió. Els inversors multinivell poden reduir la necessitat de filtres, disminuint la complexitat i el cost del sistema.
Aplicació: Transmissió de corrent contínua de alta tensió (HVDC), accionaments de motors industrials grans, generació eòlica, etc.
7. Inversor aïllat
Principi: Un inversor aïllat inclou un transformador entre el costat de CC i el costat de CA, proporcionant aïllament elèctric. Aquest disseny evita que els errors al costat de CC afectin el costat de CA i augmenta la seguretat del sistema.
Característiques: Excel·lent aïllament elèctric, adequat per a aplicacions que requereixen aïllament segur. Els inversors aïllats també poden utilitzar transformadors per augmentar o reduir la tensió, adaptant-se a diferents requisits de càrrega.
Aplicació: Equips mèdics, sistemes de control industrial, sistemes de generació distribuïda, etc.
8. Inversor no aïllat
Principi: Un inversor no aïllat no té un transformador integrat, i el costat de CC està connectat directament al costat de CA. Aquest disseny simplifica l'estructura del circuit, redueix el cost i la mida, però no té aïllament elèctric, el que pot afectar la seguretat del sistema.
Característiques: Estructura simple, baix cost, alta eficiència, no adequat per a aplicacions que requereixen aïllament elèctric.
Aplicació: Sistemes solars domèstics, unitats UPS petites, etc.
9. Inversor bidireccional
Principi: Un inversor bidireccional pot convertir CC en CA i també convertir CA en CC. Això permet un flux energètic bidireccional, permetent que l'inversor descarregui energia d'un sistema d'emmagatzematge (com una bateria) i retorni l'energia excedent a la xarxa o carregui el sistema d'emmagatzematge.
Característiques: Suporta flux energètic bidireccional, adequat per a sistemes d'emmagatzematge d'energia, estacions de càrrega de vehicles elèctrics, etc.
Aplicació: Sistemes d'emmagatzematge d'energia, càrrega de vehicles elèctrics, microxarxes, etc.
10. Inversor connectat a xarxa
Principi: Un inversor connectat a xarxa converteix la corrent contínua (per exemple, de panells solars) en corrent alternada sincronitzada amb la xarxa i la retorna a la xarxa. Els inversors connectats a xarxa han de tenir capacitats de sincronització per assegurar que la CA de sortida coincideixi amb la tensió, la freqüència i la fase de la xarxa.
Característiques: Pot vendre l'energia excedent a la xarxa, permetent una utilització eficient de l'energia. Els inversors connectats a xarxa solen incloure protecció antillanera per evitar l'operació durant errors de xarxa.
Aplicació: Sistemes PV connectats a xarxa, generació eòlica, etc.
11. Inversor fora de xarxa
Principi: Un inversor fora de xarxa opera independentment de la xarxa i normalment es fa servir amb un sistema d'emmagatzematge (com una bateria). Converteix la corrent contínua en corrent alternada per a càrregues locals. Els inversors fora de xarxa no necessiten sincronitzar-se amb la xarxa, però han de proporcionar una tensió i una freqüència estables per assegurar una sortida de CA de alta qualitat.
Característiques: Operació independent, adequat per a zones remotes o llocs sense accés a xarxa. Els inversors fora de xarxa sovint inclouen sistemes de gestió de bateries per assegurar el funcionament correcte del sistema d'emmagatzematge.
Aplicació: Alimentació en zones remotes, energia d'emergència, sistemes de generació d'energia independents, etc.
Resum
Els inversors operen basant-se en diversos principis i venen en diferents tipus, depenent de l'aplicació específica i els requisits tècnics. Els inversors monofàsics i trifàsics són adequats per a diferents tipus de càrregues; els inversors de font de tensió i de font de corrent difereixen en base a les seves característiques de sortida; les tecnologies PWM i multinivell milloren la qualitat de la forma d'ona de sortida; els inversors aïllats i no aïllats ofereixen diferents nivells de seguretat; els inversors bidireccionals suporten el flux energètic bidireccional; els inversors connectats a xarxa i fora de xarxa estan dissenyats per a operacions connectades a xarxa i independents, respectivament.
