Cal é o principio básico dun inversor con tipos

Principios Básicos e Tipos de Inversores

Un inversor é un dispositivo electrónico de potencia que converte corrente continua (CC) en corrente alternativa (CA). Empregase amplamente en sistemas de enerxía renovábel, fontes ininterruptibles de enerxía (UPS), vehículos eléctricos e outras aplicacións. Dependendo da aplicación específica e dos requisitos técnicos, os inversores poden funcionar baseándose en diferentes principios e existen varios tipos. A continuación, describense algúns tipos comúns de inversores e os seus principios de funcionamento:

1. Inversor Monofásico

• Principio: Un inversor monofásico converte a enerxía CC en CA monofásica. Utilízase tipicamente para a electricidade doméstica ou equipos pequenos. A forma de onda de saída dun inversor monofásico pode ser unha onda cadrada, unha onda senoidal modificada ou unha onda senoidal pura.

• Inversor de Onda Cadrada: A forma de onda de saída é unha simple onda cadrada, adecuada para cargas básicas pero xera significante interferencia harmónica, facéndoo inadecuado para dispositivos sensibles.

• Inversor de Onda Senoidal Modificada: A forma de onda de saída está entre unha onda cadrada e unha onda senoidal, con menor contido harmónico, adecuada para a maioría dos electrodomésticos.

• Inversor de Onda Senoidal Pura: A forma de onda de saída asímilase moito a unha onda senoidal ideal, con mínimo contido harmónico, adecuada para dispositivos que requiren enerxía de alta calidade, como ordenadores e equipo médico.

• Aplicación: Sistemas solares domésticos, unidades UPS pequenas, fuentes de enerxía portátiles, etc.

2. Inversor Trifásico

• Principio: Un inversor trifásico converte a enerxía CC en CA trifásica. Empregase comúnmente en accionamentos de motores industriais, grandes sistemas fotovoltaicos (PV) e xeración de enerxía eólica. A forma de onda de saída dun inversor trifásico tamén é unha onda senoidal, proporcionando enerxía máis estable para dispositivos de alta potencia.

• Aplicación: Accionamentos de motores industriais, grandes centrais PV, xeración de enerxía eólica, sistemas de propulsión de vehículos eléctricos, etc.

3. Inversor de Fonte de Voltaxe (VSI)

• Principio: Un inversor de fonte de voltaxe (VSI) conecta a unha fonte de voltaxe CC fixa (como unha batería ou rectificador) na súa entrada e usa dispositivos de conmutación (como IGBTs ou MOSFETs) para controlar a voltaxe AC de saída. O VSI regula a amplitud e a frecuencia da voltaxe de saída axustando a frecuencia de conmutación e o ciclo de traballo.

• Características: Proporciona voltaxe de saída estable, adecuada para aplicacións que requiren alta calidade de voltaxe. A corrente de saída depende das características da carga e pode exhibir fluctuacións significativas.

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

4. Inversor de Fonte de Corrente (CSI)

• Principio: Un inversor de fonte de corrente (CSI) conecta a unha fonte de corrente CC fixa na súa entrada e controla a corrente AC de saída usando dispositivos de conmutación. O CSI regula a amplitud e a frecuencia da corrente de saída axustando a frecuencia de conmutación e o ciclo de traballo.

• Características: Proporciona corrente de saída estable, adecuada para aplicacións que requiren control preciso da corrente. A voltaxe de saída depende das características da carga e pode exhibir fluctuacións significativas.

• Aplicación: Accionamentos de motores industriais, caldeamento por indución, etc.

5. Inversor de Modulación de Anchura de Pulso (PWM Inverter)

• Principio: Un inversor PWM controla a amplitud e a frecuencia da voltaxe de saída axustando o tempo de conducción (es decir, a anchura do pulso) dos dispositivos de conmutación. A tecnoloxía PWM pode xerar unha forma de onda de saída que se asímila moito a unha onda senoidal, reducindo a distorsión harmónica e mellorando a calidade da enerxía.

• Características: Forma de onda de saída de alta calidade, alta eficiencia, adecuada para aplicacións que requiren alta calidade de enerxía. Os inversores PWM poden lograr diferentes frecuencias AC variando a frecuencia de conmutación.

• Aplicación: Inversores domésticos, accionamentos de motores industriais, sistemas UPS, inversores PV, etc.

6. Inversor Multinivel

• Principio: Un inversor multinivel xera unha forma de onda de voltaxe de saída multinivel combinando múltiples fontes DC ou múltiples dispositivos de conmutación. En comparación cos inversores tradicionais de dous niveles, os inversores multinivel producen unha forma de onda de saída que se asímila moito máis a unha onda senoidal, con menor contido harmónico e perdas de conmutación reducidas.

• Características: Forma de onda de saída extremadamente de alta calidade, adecuada para aplicacións de alta potencia e alta voltaxe. Os inversores multinivel poden reducir a necesidade de filtros, diminuíndo a complexidade e o custo do sistema.

• Aplicación: Transmisión de corrente directa de alta voltaxe (HVDC), accionamentos de motores industriais grandes, xeración de enerxía eólica, etc.

7. Inversor Aislado

• Principio: Un inversor aislado inclúe un transformador entre o lado CC e o lado CA, proporcionando aislamento eléctrico. Este deseño prevén que as fallas no lado CC afecten ao lado CA e mellora a seguridade do sistema.

• Características: Excelente aislamento eléctrico, adecuado para aplicacións que requiren aislamento seguro. Os inversores aislados tamén poden usar transformadores para aumentar ou diminuír a voltaxe, adaptándose a diferentes requisitos de carga.

• Aplicación: Equipo médico, sistemas de control industrial, sistemas de xeración distribuída, etc.

8. Inversor Non Aislado

• Principio: Un inversor non aislado non ten un transformador integrado, e o lado CC está conectado directamente ao lado CA. Este deseño simplifica a estrutura do circuito, reduce o custo e o tamaño, pero carece de aislamento eléctrico, o que pode afectar a seguridade do sistema.

• Características: Estructura simple, baixo custo, alta eficiencia, inadecuado para aplicacións que requiren aislamento eléctrico.

• Aplicación: Sistemas solares domésticos, unidades UPS pequenas, etc.

9. Inversor Bidireccional

• Principio: Un inversor bidireccional pode converter CC a CA e tamén CA a CC. Esto permite un fluxo de enerxía bidireccional, permitindo que o inversor descargue enerxía dun sistema de almacenamento (como unha batería) e alimente a enerxía excedente de volta á rede ou recargue o sistema de almacenamento.

• Características: Soporta fluxo de enerxía bidireccional, adecuado para sistemas de almacenamento de enerxía, estacións de carga de vehículos eléctricos, etc.

• Aplicación: Sistemas de almacenamento de enerxía, carga de vehículos eléctricos, microredes, etc.

10. Inversor Conectado á Rede

• Principio: Un inversor conectado á rede converte a enerxía CC (por exemplo, de paneles solares) en CA sincronizada coa rede e a alimenta á rede. Os inversores conectados á rede deben ter capacidades de sincronización para asegurar que a CA de saída coincida coa voltaxe, frecuencia e fase da rede.

• Características: Pode vender a enerxía excedente de volta á rede, permitindo un uso eficiente da enerxía. Os inversores conectados á rede xeralmente inclúen protección antillanura para prevenir a operación durante fallos da rede.

• Aplicación: Sistemas PV conectados á rede, xeración de enerxía eólica, etc.

11. Inversor Off-Grid

• Principio: Un inversor off-grid opera de forma independente da rede e xeralmente emprega un sistema de almacenamento (como unha batería). Converte a enerxía CC en CA para cargas locais. Os inversores off-grid non necesitan sincronizarse coa rede, pero deben proporcionar voltaxe e frecuencia estables para asegurar unha saída AC de alta calidade.

• Características: Operación independente, adecuada para áreas remotas ou lugares sen acceso á rede. Os inversores off-grid xeralmente inclúen sistemas de xestión de baterías para asegurar o correcto funcionamento do sistema de almacenamento.

• Aplicación: Suministro de enerxía en áreas remotas, enerxía de emerxencia, sistemas de xeración de enerxía independentes, etc.

Resumo

Os inversores funcionan baseándose en diversos principios e existen diferentes tipos dependendo da aplicación específica e dos requisitos técnicos. Os inversores monofásicos e trifásicos son adecuados para diferentes tipos de carga; os inversores de fonte de voltaxe e de fonte de corrente difiren segundo as características da súa saída; as tecnoloxías PWM e multinivel melloran a calidade da forma de onda de saída; os inversores aislados e non aislados ofrecen diferentes niveles de seguridade; os inversores bidireccionais soportan fluxo de enerxía bidireccional; os inversores conectados á rede e off-grid están deseñados para operación conectada e independente, respectivamente.