Hvad er den grundlæggende principe for en inverter med typer?
Grundlæggende principper og typer af invertere
En inverter er en strømrelateret elektronisk enhed, der konverterer direkte strøm (DC) til vekslende strøm (AC). Den anvendes bredt i fornyelsesbar energi-systemer, uafbrudte strømforsyninger (UPS), elbiler og andre applikationer. Afhængigt af den specifikke applikation og tekniske krav kan invertere fungere baseret på forskellige principper og findes i forskellige typer. Nedenfor er nogle almindelige typer invertere og deres arbejdsmåder:
1. Enfase-inverter
Princip: En enfase-inverter konverterer DC-strøm til enfase AC-strøm. Den bruges typisk til husholdningsstrøm eller små apparater. Udgangsvægformen for en enfase-inverter kan være et kvadratvæg, en modificeret sinusvæg eller en ren sinusvæg.
Kvadratvæg-inverter: Udgangsvægformen er en simpel kvadratvæg, egnet til grundlæggende belastninger, men producerer betydelig harmonisk støj, hvilket gør den uegnet til følsomme enheder.
Modificeret sinusvæg-inverter: Udgangsvægformen ligger mellem en kvadratvæg og en sinusvæg, med lavere harmonisk indhold, egnet til de fleste husholdningsapparater.
Ren sinusvæg-inverter: Udgangsvægformen ligner tæt på en ideal sinusvæg, med minimalt harmonisk indhold, egnet til enheder, der kræver højkvalitet strøm, som computer og medicinsk udstyr.
Anvendelse: Solcelleanlæg i hjem, små UPS-enheder, bærbare strømforsyninger osv.
2. Trefase-inverter
Princip: En trefase-inverter konverterer DC-strøm til trefase AC-strøm. Den anvendes ofte i industrielle motorstyringer, store solcelleanlæg (PV) og vindkraft. Udgangsvægformen for en trefase-inverter er også en sinusvæg, der giver mere stabil strøm til høje effekt-enheder.
Anvendelse: Industrielle motorstyringer, store PV-kraftværker, vindkraft, drivsystemer til elbiler osv.
3. Spændingskilde-inverter (VSI)
Princip: En spændingskilde-inverter (VSI) forbinder sig til en fast DC-spændingskilde (som en batteri eller rektifier) ved sin indgang og bruger skiftedele (som IGBT'er eller MOSFET'er) til at kontrollere udgangs-AC-spændingen. VSI regulerer udgangsspændingens amplitud og frekvens ved at justere skiftefrekvensen og tidsforholdet.
Egenskaber: Leverer stabil udgangsspænding, egnet til applikationer, der kræver høj spændingskvalitet. Udgangsstrømmen afhænger af belastningsegenskaberne og kan vise betydelige fluktuationer.
Anvendelse: Hjemmeinvertere, UPS-systemer, elbiler osv.
4. Strømkilde-inverter (CSI)
Princip: En strømkilde-inverter (CSI) forbinder sig til en fast DC-strømkilde ved sin indgang og kontrollerer udgangs-AC-strømmen ved hjælp af skiftedele. CSI regulerer udgangsstrømmens amplitud og frekvens ved at justere skiftefrekvensen og tidsforholdet.
Egenskaber: Leverer stabil udgangsstrøm, egnet til applikationer, der kræver præcis strømkontrol. Udgangsspændingen afhænger af belastningsegenskaberne og kan vise betydelige fluktuationer.
Anvendelse: Industrielle motorstyringer, induktionsovarming osv.
5. Pulsbredde-modulationsinverter (PWM-inverter)
Princip: En PWM-inverter kontrollerer udgangsspændingens amplitud og frekvens ved at justere lede-tiden (dvs. puls-bredde) af skiftedele. PWM-teknologi kan producere en udgangsvæg, der tæt på ligner en sinusvæg, hvilket reducerer harmonisk forvrængning og forbedrer strømkvaliteten.
Egenskaber: Højkvalitet udgangsvæg, høj effektivitet, egnet til applikationer, der kræver høj strømkvalitet. PWM-invertere kan opnå forskellige AC-frekvenser ved at variere skiftefrekvensen.
Anvendelse: Hjemmeinvertere, industrielle motorstyringer, UPS-systemer, PV-invertere osv.
6. Flerniveaus-inverter
Princip: En flerniveaus-inverter genererer en flerniveaus udgangsspændingsvæg ved at kombinere flere DC-kilder eller flere skiftedele. I forhold til traditionelle to-niveaus invertere, producerer flerniveaus invertere en udgangsvæg, der er meget tættere på en sinusvæg, med lavere harmonisk indhold og reducerede skiftetab.
Egenskaber: Ekstremt højkvalitet udgangsvæg, egnet til høgeffekt, høvspændings-applikationer. Flerniveaus invertere kan reducere behovet for filtrering, hvilket mindsker systemkompleksiteten og -omkostningerne.
Anvendelse: Høvspændings direkte strøm (HVDC) transmission, store industrielle motorstyringer, vindkraft osv.
7. Isoleret inverter
Princip: En isoleret inverter inkluderer en transformator mellem DC-siden og AC-siden, der giver elektrisk isolation. Denne design forhindrer fejl på DC-siden i at påvirke AC-siden og forbedrer systemets sikkerhed.
Egenskaber: Udmærket elektrisk isolation, egnet til applikationer, der kræver sikker isolation. Isolerede invertere kan også bruge transformatorer til at forhøje eller formindske spændingen, så de passer til forskellige belastningskrav.
Anvendelse: Medicinsk udstyr, industrielle kontrolsystemer, distribueret kraftproduktionssystemer osv.
8. Ikke-isoleret inverter
Princip: En ikke-isoleret inverter har ikke en indbygget transformator, og DC-siden er direkte forbundet til AC-siden. Dette design forenkler kredsløbsstrukturen, reducerer omkostninger og størrelse, men mangler elektrisk isolation, hvilket kan påvirke systemets sikkerhed.
Egenskaber: Simpel struktur, lav omkostning, høj effektivitet, uegnet til applikationer, der kræver elektrisk isolation.
Anvendelse: Solcelleanlæg i hjem, små UPS-enheder osv.
9. To-retningens inverter
Princip: En to-retningens inverter kan konvertere DC til AC og også konvertere AC tilbage til DC. Dette tillader to-retningens energiflow, hvilket gør, at inverteren både kan udlade energi fra et lagringssystem (som et batteri) og føde overskydende energi tilbage til nettet eller oplade lagringssystemet.
Egenskaber: Støtter to-retningens energiflow, egnet til energilagringssystemer, opladningsstationer til elbiler osv.
Anvendelse: Energilagringssystemer, opladning af elbiler, mikronettet osv.
10. Net-integreret inverter
Princip: En net-integreret inverter konverterer DC-strøm (fx fra solceller) til AC-strøm, der er synkroniseret med nettet, og føder den ind i nettet. Net-integrerede invertere skal have synkroniseringskapacitet for at sikre, at udgangs-AC matcher nettets spænding, frekvens og fase.
Egenskaber: Kan sælge overskydende energi tilbage til nettet, hvilket gør effektiv energiutilisering muligt. Net-integrerede invertere inkluderer typisk anti-isoleringssikring for at forhindre drift under nettetfejl.
Anvendelse: Net-integrerede PV-systemer, vindkraft osv.
11. Off-grid inverter
Princip: En off-grid inverter fungerer uafhængigt af nettet og anvendes typisk sammen med et lagringssystem (som et batteri). Den konverterer DC-strøm til AC-strøm for lokale belastninger. Off-grid invertere behøver ikke at synkronisere med nettet, men skal give stabil spænding og frekvens for at sikre højkvalitet AC-udgang.
Egenskaber: Uafhængig drift, egnet til fjerne områder eller lokationer uden adgang til nettet. Off-grid invertere inkluderer ofte batteristyringssystemer for at sikre korrekt drift af lagringssystemet.
Anvendelse: Strømforsyning i fjerne områder, nødstrøm, selvstændige kraftproduktionssystemer osv.
Oversigt
Invertere fungerer baseret på forskellige principper og findes i forskellige typer, afhængigt af den specifikke applikation og tekniske krav. Enfase- og trefase-invertere er egnet til forskellige belastningstyper; spændingskilde- og strømkilde-invertere adskiller sig baseret på deres udgangsegenskaber; PWM- og flerniveaus teknologier forbedrer udgangsvægkvaliteten; isolerede og ikke-isolerede invertere tilbyder forskellige niveauer af sikkerhed; to-retningens invertere understøtter to-retningens energiflow; net-integrerede og off-grid invertere er designet til net-integreret og selvstændig drift, henholdsvis.
