Mis on inverteri põhiline printsiip ja tüübid?
Põhilinead ja inverterite tüübid
Inverter on elektroniline seade, mis teisendab otsese voolu (DC) vaikelevuvooluks (AC). Seda kasutatakse laialdaselt taastuvenergeetikas, katkestuseta võrgutingimustes (UPS), elektriautodes ja muudes rakendustes. Inverterite tööpõhimõtted ja tüübid sõltuvad konkreetsetest rakendustest ja tehnilistest nõuetest. Allpool on toodud mõned levinud inverteritüübid ja nende tööpõhimõtted:
1. Ühefaasi inverter
Põhimõte: Ühefaasi inverter teisendab DC energiat ühefaasilise AC energiaks. See kasutatakse tavaliselt kodukasutuses või väikeste seadmetega. Ühefaasi inverteri väljundlaine võib olla ruutlaine, muudetud siinuslaine või puht siinuslaine.
Ruutlaineline inverter: Väljundlaine on lihtne ruutlaine, sobiv põhilineadega, kuid tekitab olulisi harmoonilisi segasid, mis ei soovi tundlikule varustusele.
Muudetud siinuslaineline inverter: Väljundlaine on ruutlaine ja siinuslaine vahel, vähem harmoonilisi segaseid, sobiv enamiku koduvarustusele.
Puht siinuslaineline inverter: Väljundlaine on lähedane ideaalsele siinuslainele, vähem harmoonilisi segaseid, sobiv kõrgekvaliteelsele energiale, näiteks arvutitele ja meditsiinilisele varustusele.
Rakendus: Koduse päikesesüsteemid, väiksed UPS-i, kaasaegsed energiaallikad jne.
2. Kolmefaasi inverter
Põhimõte: Kolmefaasi inverter teisendab DC energiat kolmefaasilise AC energiaks. Seda kasutatakse tavaliselt tööstusliku mootori juhtimises, suurtes fotogaalipaneelide süsteemides ja tuulenergia tootmisel. Kolmefaasi inverteri väljundlaine on samuti siinuslaine, mis pakub stabiilimat energiat suurete seadmete jaoks.
Rakendus: Tööstusliku mootori juhtimine, suured fotogaalipaneelide elektrijaamad, tuulenergia tootmine, elektriautode juhtimissüsteemid jne.
3. Pingalammas inverter (VSI)
Põhimõte: Pingalammas inverter (VSI) ühendatakse sisendiga fikseeritud DC pingalammasse (näiteks akula või ristküliku) ja kasutab lülituseadmeid (nagu IGBT-d või MOSFET-id) väljundpinge kontrollimiseks. VSI reguleerib väljundpinge amplituudi ja sagedust lülitussageduse ja -työajaga.
Omadused: Pakkub stabiilset väljundpinget, sobiv kõrgepingekvaliteedi nõudevate rakenduste jaoks. Väljundvool sõltub koormuse omadustest ja võib näidata olulisi lülitumisi.
Rakendus: Koduinverterid, UPS-süsteemid, elektriautod jne.
4. Voolulammas inverter (CSI)
Põhimõte: Voolulammas inverter (CSI) ühendatakse sisendiga fikseeritud DC voolulammasse ja kontrollib väljundvoolu lülituseadmetega. CSI reguleerib väljundvoolu amplituudi ja sagedust lülitussageduse ja -työajaga.
Omadused: Pakkub stabiilset väljundvoolu, sobiv täpse voolukontrolli nõudevate rakenduste jaoks. Väljundpinge sõltub koormuse omadustest ja võib näidata olulisi lülitumisi.
Rakendus: Tööstusliku mootori juhtimine, induktioonikütte jne.
5. Lainepikkuse modulatsiooni inverter (PWM inverter)
Põhimõte: PWM inverter kontrollib väljundpinge amplituudi ja sagedust lülituseadmete joondusaegade (pulse width) muutmise kaudu. PWM tehnoloogia võimaldab luua väljundlainet, mis on lähedane siinuslainele, vähendades harmoonilisi segaseid ja parandades energia kvaliteeti.
Omadused: Kõrgekvaliteeline väljundlaine, kõrge tõhusus, sobiv kõrgepingekvaliteedi nõudevate rakenduste jaoks. PWM inverterid saavad erinevaid AC sagedusi muutes lülitussagedust.
Rakendus: Koduinverterid, tööstusliku mootori juhtimine, UPS-süsteemid, fotogaalipaneelide inverterid jne.
6. Mitmeaste inverter
Põhimõte: Mitmeaste inverter genereerib mitmeaste väljundpingelaine ühendades mitut DC allikat või mitut lülituseadet. Kui võrrelda traditsiooniliste kaheaste inverteritega, siis mitmeaste inverterite väljundlained on palju lähedamad siinuslainetele, vähemad harmoonilised segased ja väiksemad lülitushävikud.
Omadused: Eriti kõrgekvaliteeline väljundlaine, sobiv suure energiaga ja kõrgepingeliste rakenduste jaoks. Mitmeaste inverterid vähendavad filtrite vajadust, alandades süsteemi keerukust ja kulutusi.
Rakendus: Kõrgepingelise otsese voolu (HVDC) edastamine, suured tööstuslikud mootorid, tuulenergia tootmine jne.
7. Eraldatud inverter
Põhimõte: Eraldatud inverter sisaldab DC ja AC poolte vahel trafo, mis pakub elektrilist eraldust. See disain takistab DC poolt tekkinud vigade levikut AC poole, parandades süsteemi ohutust.
Omadused: Väga hea elektriline eraldus, sobiv rakendustele, mis nõuavad turvalist eraldust. Eraldatud inverterid saavad kasutada transformaatoreid, et tõsta või alandada pinget, kohandades erinevate koormuste nõudmist.
Rakendus: Meditsiiniline varustus, tööstuslikud juhtimissüsteemid, hajus tootmissüsteemid jne.
8. Eraldamata inverter
Põhimõte: Eraldamata inverter ei sisalda sisemist transformaatorit, ja DC pool on otse ühendatud AC poolega. See disain lihtsustab skemma struktuuri, vähendades kulutusi ja suurust, kuid puudub elektriline eraldus, mis võib mõjutada süsteemi ohutust.
Omadused: Lihtne struktuur, madalad kulud, kõrge tõhusus, ebasobiv rakendustele, mis nõuavad elektrilist eraldust.
Rakendus: Koduse päikesesüsteemid, väiksed UPS-id jne.
9. Kahepoolsuunaline inverter
Põhimõte: Kahepoolsuunaline inverter saab teisendada DC AC-ks ja vastupidi, AC DC-ks. See võimaldab kahepoolsulist energia virtsust, lubades inverteril lahutada energiat salvestussüsteemist (näiteks akust) ja tagasi virtsustada ühenduse võrgu või laetuda salvestussüsteemi.
Omadused: Toetab kahepoolsust energia virtsust, sobiv salvestussüsteemide, elektriautode laetamisjaamade jne jaoks.
Rakendus: Energiasalvestussüsteemid, elektriautode laetamine, mikroverkud jne.
10. Võrgukinnitatud inverter
Põhimõte: Võrgukinnitatud inverter teisendab DC energiat (nt päikesepaneelidelt) AC energiaks, mis on sinkroneeritud võrguga ja virtsustab seda võrgus. Võrgukinnitatud inverteritel peavad olema sinkroniseerimisvõimalused, et tagada, et väljund AC vastaks võrgu pinge, sageduse ja faasi.
Omadused: Võimaldavad müüa ülejäänud energiat tagasi võrgu, efektiivselt kasutades energiat. Võrgukinnitatud inverterid sisaldavad tavaliselt anti-islandingi kaitset, et takistada töötlemist võrguvigade ajal.
Rakendus: Võrgukinnitatud fotogaalipaneelide süsteemid, tuulenergia tootmine jne.
11. Võrgust eemale inverter
Põhimõte: Võrgust eemale inverter töötab iseseisvalt võrgust ja kasutatakse tavaliselt salvestussüsteemiga (nt akk). See teisendab DC energiat AC energiaks lokaalsete koormuste jaoks. Võrgust eemale inverterid ei pea sinkroneerima võrguga, kuid peavad pakkuma stabiilset pinget ja sagedust, et tagada kõrgekvaliteeline AC väljund.
Omadused: Iseseisv töö, sobiv eemalolevate piirkondade või kohtade jaoks, kus võrgu ligipääs puudub. Võrgust eemale inverterid sisaldavad tavaliselt akku haldavat süsteemi, et tagada salvestussüsteemi korralik toimimine.
Rakendus: Elektri toomine eemalolevates piirkondades, hädaolukorras, iseseisva energia tootmise süsteemid jne.
Kokkuvõte
Inverterid töötavad erinevate põhimõtetega ja on erinevat tüüpi, sõltuvalt konkreetsetest rakendustest ja tehnilistest nõuetest. Ühefaasi ja kolmefaasi inverterid on sobivad erinevate koormuste jaoks; pingulammas- ja voolulammas-inverterid erinevad väljundomaduste järgi; PWM ja mitmeaste tehnoloogiad parandavad väljundlainete kvaliteeti; eraldatud ja eraldamata inverterid pakuvad erinevat ohutustaseme; kahepoolsuunalised inverterid toetavad kahepoolsust energia virtsust; võrgukinnitatud ja võrgust eemale inverterid on loodud vastavalt võrgukinnitatud ja iseseisvale toimimiseks.
