Mikä on invertterin perusperiaate ja tyypit
Perusperiaatteet ja vaihtokoneiden tyypit
Vaihtokone on sähkölaite, joka muuttaa suoraa virtaa (DC) vaihtelevaksi virtaksi (AC). Sitä käytetään laajasti uusiutuvien energialähteiden järjestelmissä, keskeytymättömissä varauksissa (UPS), sähköautoissa ja muissa sovelluksissa. Vaihtokoneiden toimintaperiaate ja tyypit vaihtelevat sovelluksen ja teknisten vaatimusten mukaan. Alla on joitakin yleisiä vaihtokoneiden tyyppejä ja niiden toimintaperiaatteita:
1. Yksiasevaihtokone
Periaate: Yksiasevaihtokone muuntaa DC-virran yksiaseiseksi AC-virraksi. Sitä käytetään tavallisesti kotitalouksissa tai pienellä välineillä. Yksiasevaihtokoneen tulostusmuoto voi olla neliömuotoinen, muunnettu sinimuotoinen tai puhtaasti sinimuotoinen.
Neliömuotoinen vaihtokone: Tulostusmuoto on yksinkertainen neliömuotoinen, sopiva peruskuormille, mutta se tuottaa merkittäviä harmonisia häiriöitä, mikä tekee siitä epäsovelmaisen herkkille laitteille.
Muunnettu sinimuotoinen vaihtokone: Tulostusmuoto on välillä neliömuotoista ja sinimuotoista, vähemmän harmonisia sisältä, sopiva useimpiin kotitalousvälineille.
Puhtaan sinimuotoinen vaihtokone: Tulostusmuoto on lähellä ideaalista sinimuotoa, vähäinen harmoniset sisältö, sopiva korkealaatuiselle virralle vaativille laitteille, kuten tietokoneille ja lääketieteelliselle varusteelle.
Sovellus: Kotiäänestysjärjestelmät, pienet UPS-yksiköt, kuljetettavat virransyöttöjä jne.
2. Kolmiasevaihtokone
Periaate: Kolmiasevaihtokone muuntaa DC-virran kolmiaseiseksi AC-virraksi. Sitä käytetään yleisesti teollisuuden moottorivoimaloissa, suurissa aurinkopaneelijärjestelmissä ja tuulivoimassa. Kolmiasevaihtokoneen tulostusmuoto on myös sinimuotoinen, tarjoaa vakaita virrantähdystä suurelle teholle.
Sovellus: Teollisuuden moottorivoimat, suuret aurinkovoimatehtaat, tuulivoima, sähköautojen ajosovellukset jne.
3. Jännitelähteen vaihtokone (VSI)
Periaate: Jännitelähteen vaihtokone (VSI) yhdistyy kiinteään DC-jännitelähteeseen (kuten akkuun tai suodattimeen) syötteessä ja käyttää kytkentälaitteita (kuten IGBT:tä tai MOSFET:iä) hallitsemaan tulostusta AC-jännitteellä. VSI säädettää tulostuksen jänniteen amplitudin ja taajuuden muuttamalla kytkentätaajuutta ja duty-cycliä.
Ominaisuudet: Tarjoaa vakaita tulostuksen jännitteitä, sopiva sovelluksille, jotka vaativat korkealaatuista jännitettä. Tulostuksen virta riippuu kuorman ominaisuuksista ja voi näyttää huomattavia heilahteluja.
Sovellus: Kodinvaihtokoneet, UPS-järjestelmät, sähköautot jne.
4. Virtalähteen vaihtokone (CSI)
Periaate: Virtalähteen vaihtokone (CSI) yhdistyy kiinteään DC-virtalähteeseen syötteessä ja hallitsee tulostusta AC-virta kytkentälaitteilla. CSI säädettää tulostuksen virta-amplitudin ja -taajuuden muuttamalla kytkentätaajuutta ja duty-cycliä.
Ominaisuudet: Tarjoaa vakaita tulostuksen virtaa, sopiva sovelluksille, jotka vaativat täsmällistä virtasäädintää. Tulostuksen jännite riippuu kuorman ominaisuuksista ja voi näyttää huomattavia heilahteluja.
Sovellus: Teollisuuden moottorivoimat, induktiokuumennus jne.
5. Pulsivaltainen modulaatiovaihtokone (PWM-vaihtokone)
Periaate: PWM-vaihtokone hallitsee tulostuksen jänniteen amplitudin ja taajuuden muuttamalla kytkentälaitteiden johtamisaikaa (eli pulssileveyttä). PWM-teknologia voi tuottaa tulostuksen muodon, joka on lähellä sinimuotoista, vähentäen harmonisia häiriöitä ja parantamalla virran laatua.
Ominaisuudet: Korkealaatuinen tulostuksen muoto, korkea tehokkuus, sopiva sovelluksille, jotka vaativat korkealaatuisia virrantähdystä. PWM-vaihtokoneet voivat saavuttaa eri AC-taajuudet vaihtamalla kytkentätaajuutta.
Sovellus: Kodinvaihtokoneet, teollisuuden moottorivoimat, UPS-järjestelmät, aurinkopaneelivaihtokoneet jne.
6. Monitasovaihtokone
Periaate: Monitasovaihtokone tuottaa monitasoisen tulostuksen jänniteen muodon yhdistämällä useita DC-lähteitä tai useita kytkentälaitteita. Vertailun perusteella perinteisiin kaksitasoisia vaihtokoneisiin, monitasovaihtokoneet tuottavat tulostuksen muodon, joka on paljon lähempänä sinimuotoista, vähäisemmillä harmonisilla sisällöillä ja vähäisemmillä kytkentähäviöillä.
Ominaisuudet: Erittäin korkealaatuinen tulostuksen muoto, sopiva suurelle teholle, korkealle jännitteelle. Monitasovaihtokoneet voivat vähentää suodattimien tarvetta, alentamalla järjestelmän monimutkaisuutta ja kustannuksia.
Sovellus: Suuri jännite suoraan virtana (HVDC), suuret teollisuuden moottorivoimat, tuulivoima jne.
7. Erillinen vaihtokone
Periaate: Erillinen vaihtokone sisältää muuntimen DC- ja AC-puolen välissä, tarjoten sähköisen eristyksen. Tämä suunnitelma estää DC-puolen vikoja vaikuttamasta AC-puoleen ja parantaa järjestelmän turvallisuutta.
Ominaisuudet: Erinomainen sähköinen eristys, sopiva sovelluksille, jotka vaativat turvallista eristystä. Erilliset vaihtokoneet voivat myös käyttää muuntimia nostamaan tai alentamaan jännitettä, mukautuakseen eri kuormituksen vaatimuksiin.
Sovellus: Lääketieteellinen varuste, teollisuuden hallintajärjestelmät, hajautetut tuotantojärjestelmät jne.
8. Yhdistetty vaihtokone
Periaate: Yhdistetty vaihtokone ei sisällä sisäistä muuntinta, ja DC-puoli on suoraan yhdistetty AC-puolen kanssa. Tämä suunnitelma yksinkertaistaa piirirakennetta, vähentää kustannuksia ja kokoa, mutta sillä ei ole sähköistä eristystä, mikä voi vaikuttaa järjestelmän turvallisuuteen.
Ominaisuudet: Yksinkertainen rakenne, alhaiset kustannukset, korkea tehokkuus, ei sovellettava sovelluksiin, jotka vaativat sähköistä eristystä.
Sovellus: Kotiäänestysjärjestelmät, pienet UPS-yksiköt jne.
9. Kaksisuuntainen vaihtokone
Periaate: Kaksisuuntainen vaihtokone voi muuntaa DC:n AC:ksi ja myös AC:n takaisin DC:ksi. Tämä mahdollistaa kaksisuuntaisen energian virtauksen, mikä mahdollistaa vaihtokoneen purkaa energiaa varastojärjestelmästä (kuten akusta) ja syöttää ylijäämää verkkoon tai ladata varastojärjestelmää.
Ominaisuudet: Tukee kaksisuuntaista energian virtausta, sopiva varastojärjestelmille, sähköautojen latausasemille jne.
Sovellus: Varastojärjestelmät, sähköautojen lataus, mikroverkot jne.
10. Verkkoyhdistetty vaihtokone
Periaate: Verkkoyhdistetty vaihtokone muuntaa DC-virran (esimerkiksi aurinkopaneeleista) AC-virraksi, joka on synkronisoitu verkon kanssa ja syötetään verkkoon. Verkkoyhdistetyillä vaihtokoneilla on oltava synkronointikyky, jotta tulostuksen AC vastaa verkon jännitettä, taajuutta ja vaihetta.
Ominaisuudet: Voivat myydä ylijäämää verkolle, mahdollistaakseen tehokkaan energian käytön. Verkkoyhdistetyillä vaihtokoneilla on yleensä anti-islanding-suoja, joka estää toiminnan verkon vikoiden aikana.
Sovellus: Verkkoyhdistetyt aurinkovoimatehtaat, tuulivoima jne.
11. Verkkosta erillinen vaihtokone
Periaate: Verkkosta erillinen vaihtokone toimii itsenäisesti verkon ulkopuolella ja sitä käytetään yleisesti varastojärjestelmän (kuten akun) kanssa. Se muuntaa DC-virran AC-virraksi paikallisille kuormille. Verkkosta erillisillä vaihtokoneilla ei ole synkronoitava verkon kanssa, mutta ne on pakko tarjota vakaita jännitettä ja taajuutta, jotta voidaan taata korkealaatuinen AC-tulostus.
Ominaisuudet: Itsenäinen toiminta, sopiva kaukaisille alueille tai paikoille, joissa ei ole verkkoyhteyttä. Verkkosta erillisillä vaihtokoneilla on usein akun hallintajärjestelmät, jotta varmistetaan varastojärjestelmän asianmukainen toiminta.
Sovellus: Energiantarve kaukaisilla alueilla, hätävirta, itsenäiset tuotantojärjestelmät jne.
Yhteenveto
Vaihtokoneet toimivat eri periaatteilla ja tyyppineen riippuen sovelluksen ja teknisten vaatimusten mukaan. Yksi- ja kolmiasevaihtokonet ovat soveltuvin eri kuormitystyyppiin; jännite- ja virtalähteen vaihtokonet eroavat niiden tulostusominaisuuksien mukaan; PWM- ja monitasoteknologiat parantavat tulostuksen muodon laatua; erilliset ja yhdistetyt vaihtokonet tarjoavat eri turvatasot; kaksisuuntaiset vaihtokonet tukevat kaksisuuntaista energian virtausta; verkkoyhdistetty ja verkkosta erillinen vaihtokone on suunniteltu verkkoyhdistettyyn ja itsenäiseen toimintaan vastaavasti.
