¿Cuál es el principio básico de un inversor con tipos?

Principios Básicos y Tipos de Inversores

Un inversor es un dispositivo electrónico de potencia que convierte corriente directa (CD) en corriente alterna (CA). Se utiliza ampliamente en sistemas de energía renovable, suministros ininterrumpidos de energía (SIE), vehículos eléctricos y otras aplicaciones. Dependiendo de la aplicación específica y los requisitos técnicos, los inversores pueden funcionar basándose en diferentes principios y existen varios tipos. A continuación, se presentan algunos tipos comunes de inversores y sus principios de funcionamiento:

1. Inversor Monofásico

• Principio: Un inversor monofásico convierte la energía CD en energía CA monofásica. Se utiliza típicamente para la electricidad doméstica o equipos pequeños. La forma de onda de salida de un inversor monofásico puede ser una onda cuadrada, una onda senoidal modificada o una onda senoidal pura.

• Inversor de Onda Cuadrada: La forma de onda de salida es una simple onda cuadrada, adecuada para cargas básicas pero genera interferencias armónicas significativas, lo que lo hace inadecuado para dispositivos sensibles.

• Inversor de Onda Senoidal Modificada: La forma de onda de salida está entre una onda cuadrada y una onda senoidal, con un contenido armónico menor, adecuada para la mayoría de los electrodomésticos.

• Inversor de Onda Senoidal Pura: La forma de onda de salida se asemeja muy de cerca a una onda senoidal ideal, con un contenido armónico mínimo, adecuada para dispositivos que requieren energía de alta calidad, como computadoras y equipos médicos.

• Aplicación: Sistemas solares domésticos, unidades SIE pequeñas, fuentes de energía portátiles, etc.

2. Inversor Trifásico

• Principio: Un inversor trifásico convierte la energía CD en energía CA trifásica. Se utiliza comúnmente en accionamientos de motores industriales, sistemas fotovoltaicos (FV) grandes y generación eólica. La forma de onda de salida de un inversor trifásico también es una onda senoidal, proporcionando energía más estable para dispositivos de alta potencia.

• Aplicación: Accionamientos de motores industriales, plantas FV de gran escala, generación eólica, sistemas de accionamiento de vehículos eléctricos, etc.

3. Inversor de Fuente de Voltaje (IFV)

• Principio: Un inversor de fuente de voltaje (IFV) se conecta a una fuente de voltaje CD fija (como una batería o rectificador) en su entrada y utiliza dispositivos de conmutación (como IGBT o MOSFET) para controlar el voltaje CA de salida. El IFV regula la amplitud y la frecuencia del voltaje de salida ajustando la frecuencia de conmutación y el ciclo de trabajo.

• Características: Proporciona un voltaje de salida estable, adecuado para aplicaciones que requieren alta calidad de voltaje. La corriente de salida depende de las características de la carga y puede exhibir fluctuaciones significativas.

• Aplicación: Inversores domésticos, sistemas SIE, vehículos eléctricos, etc.

4. Inversor de Fuente de Corriente (IFC)

• Principio: Un inversor de fuente de corriente (IFC) se conecta a una fuente de corriente CD fija en su entrada y controla la corriente CA de salida utilizando dispositivos de conmutación. El IFC regula la amplitud y la frecuencia de la corriente de salida ajustando la frecuencia de conmutación y el ciclo de trabajo.

• Características: Proporciona una corriente de salida estable, adecuada para aplicaciones que requieren un control preciso de la corriente. El voltaje de salida depende de las características de la carga y puede exhibir fluctuaciones significativas.

• Aplicación: Accionamientos de motores industriales, calentamiento por inducción, etc.

5. Inversor de Modulación por Ancho de Pulso (Inversor PWM)

• Principio: Un inversor PWM controla la amplitud y la frecuencia del voltaje de salida ajustando el tiempo de conducción (es decir, el ancho de pulso) de los dispositivos de conmutación. La tecnología PWM puede producir una forma de onda de salida que se asemeja muy de cerca a una onda senoidal, reduciendo la distorsión armónica y mejorando la calidad de la energía.

• Características: Forma de onda de salida de alta calidad, alta eficiencia, adecuada para aplicaciones que requieren alta calidad de potencia. Los inversores PWM pueden lograr diferentes frecuencias CA variando la frecuencia de conmutación.

• Aplicación: Inversores domésticos, accionamientos de motores industriales, sistemas SIE, inversores FV, etc.

6. Inversor Multinivel

• Principio: Un inversor multinivel genera una forma de onda de voltaje de salida multinivel combinando múltiples fuentes CD o múltiples dispositivos de conmutación. En comparación con los inversores de dos niveles tradicionales, los inversores multinivel producen una forma de onda de salida mucho más cercana a una onda senoidal, con un contenido armónico menor y pérdidas de conmutación reducidas.

• Características: Forma de onda de salida de extremadamente alta calidad, adecuada para aplicaciones de alta potencia y alto voltaje. Los inversores multinivel pueden reducir la necesidad de filtros, disminuyendo la complejidad y el costo del sistema.

• Aplicación: Transmisión de corriente continua de alto voltaje (CCAH), accionamientos de motores industriales de gran escala, generación eólica, etc.

7. Inversor Aislado

• Principio: Un inversor aislado incluye un transformador entre el lado CD y el lado CA, proporcionando aislamiento eléctrico. Este diseño previene que las fallas en el lado CD afecten al lado CA y mejora la seguridad del sistema.

• Características: Excelente aislamiento eléctrico, adecuado para aplicaciones que requieren aislamiento seguro. Los inversores aislados también pueden utilizar transformadores para subir o bajar el voltaje, adaptándose a diferentes requisitos de carga.

• Aplicación: Equipos médicos, sistemas de control industrial, sistemas de generación distribuida, etc.

8. Inversor No Aislado

• Principio: Un inversor no aislado no tiene un transformador incorporado, y el lado CD está conectado directamente al lado CA. Este diseño simplifica la estructura del circuito, reduce el costo y el tamaño, pero carece de aislamiento eléctrico, lo que puede afectar la seguridad del sistema.

• Características: Estructura simple, bajo costo, alta eficiencia, no adecuado para aplicaciones que requieran aislamiento eléctrico.

• Aplicación: Sistemas solares domésticos, unidades SIE pequeñas, etc.

9. Inversor Bidireccional

• Principio: Un inversor bidireccional puede convertir CD a CA y también convertir CA de vuelta a CD. Esto permite un flujo de energía bidireccional, permitiendo que el inversor descargue energía de un sistema de almacenamiento (como una batería) y alimente la energía excedente de vuelta a la red o recargue el sistema de almacenamiento.

• Características: Soporta flujo de energía bidireccional, adecuado para sistemas de almacenamiento de energía, estaciones de carga de vehículos eléctricos, etc.

• Aplicación: Sistemas de almacenamiento de energía, carga de vehículos eléctricos, microredes, etc.

10. Inversor Conectado a Red

• Principio: Un inversor conectado a red convierte la energía CD (por ejemplo, de paneles solares) en energía CA sincronizada con la red y la alimenta a la red. Los inversores conectados a red deben tener capacidades de sincronización para asegurar que la CA de salida coincida con el voltaje, la frecuencia y la fase de la red.

• Características: Puede vender energía excedente a la red, permitiendo una utilización eficiente de la energía. Los inversores conectados a red generalmente incluyen protección contra islas para prevenir la operación durante fallas en la red.

• Aplicación: Sistemas FV conectados a red, generación eólica, etc.

11. Inversor Off-Grid

• Principio: Un inversor off-grid opera independientemente de la red y se utiliza típicamente con un sistema de almacenamiento (como una batería). Convierte la energía CD en energía CA para cargas locales. Los inversores off-grid no necesitan sincronizarse con la red, pero deben proporcionar un voltaje y una frecuencia estables para garantizar una salida CA de alta calidad.

• Características: Operación independiente, adecuada para áreas remotas o lugares sin acceso a la red. Los inversores off-grid a menudo incluyen sistemas de gestión de baterías para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de almacenamiento.

• Aplicación: Suministro de energía en áreas remotas, energía de emergencia, sistemas de generación de energía independientes, etc.

Resumen

Los inversores funcionan basándose en diversos principios y existen en diferentes tipos dependiendo de la aplicación específica y los requisitos técnicos. Los inversores monofásicos y trifásicos son adecuados para diferentes tipos de cargas; los inversores de fuente de voltaje y de fuente de corriente difieren según sus características de salida; las tecnologías PWM y multinivel mejoran la calidad de la forma de onda de salida; los inversores aislados y no aislados ofrecen diferentes niveles de seguridad; los inversores bidireccionales soportan flujo de energía bidireccional; los inversores conectados a red y off-grid están diseñados para operación conectada a la red e independiente, respectivamente.