Wat is het basisprincipe van een inverter met types?
Basisprincipes en Types van Omvormers
Een omvormer is een elektronisch apparaat dat gelijkstroom (DC) omzet in wisselstroom (AC). Het wordt breed gebruikt in hernieuwbare energie systemen, ononderbroken stroomvoorzieningen (UPS), elektrische voertuigen en andere toepassingen. Afhankelijk van de specifieke toepassing en technische eisen, kunnen omvormers op verschillende principes werken en bestaan er verschillende types. Hieronder staan enkele veelvoorkomende types omvormers en hun werkingsprincipes:
1. Enkelfasige Omvormer
Principe: Een enkelfasige omvormer zet DC-stroom om in enkelfasige AC-stroom. Het wordt meestal gebruikt voor huishoudelijke elektriciteit of kleine apparaten. De uitgangsgolfvorm van een enkelfasige omvormer kan een blokgolf, gemoduleerde sinusgolf of zuivere sinusgolf zijn.
Blokgolf Omvormer: De uitgangsgolfvorm is een eenvoudige blokgolf, geschikt voor basislasten, maar veroorzaakt aanzienlijke harmonische storing, waardoor het niet geschikt is voor gevoelige apparaten.
Gemoduleerde Sinusgolf Omvormer: De uitgangsgolfvorm ligt tussen een blokgolf en een sinusgolf, met minder harmonische inhoud, geschikt voor de meeste huishoudelijke apparaten.
Zuivere Sinusgolf Omvormer: De uitgangsgolfvorm lijkt sterk op een ideale sinusgolf, met minimale harmonische inhoud, geschikt voor apparaten die hoge kwaliteit stroom vereisen, zoals computers en medische apparatuur.
Toepassing: Zonnepanelen voor thuis, kleine UPS-eenheden, draagbare stroombronnen, enz.
2. Driefasige Omvormer
Principe: Een driefasige omvormer zet DC-stroom om in driefasige AC-stroom. Het wordt vaak gebruikt in industriële motoraandrijvingen, grote fotovoltaïsche (PV) systemen en windenergie. De uitgangsgolfvorm van een driefasige omvormer is ook een sinusgolf, wat meer stabiele stroom levert voor krachtige apparaten.
Toepassing: Industriële motoraandrijvingen, grote PV-krachtcentrales, windenergie, aandrijfsystemen voor elektrische voertuigen, enz.
3. Spanningsbron Omvormer (VSI)
Principe: Een spanningsbron omvormer (VSI) is verbonden met een vaste DC-spanningsbron (zoals een accu of rectifier) aan de ingang en gebruikt schakelapparatuur (zoals IGBT's of MOSFET's) om de uitgangsspanning te regelen. VSI regelt de amplitude en frequentie van de uitgangsspanning door de schakelfrequentie en duty cycle aan te passen.
Kenmerken: Levert stabiele uitgangsspanning, geschikt voor toepassingen die hoge spanningkwaliteit vereisen. De uitgangsstroom hangt af van de belastingskenmerken en kan aanzienlijke fluctuaties vertonen.
Toepassing: Thuisomvormers, UPS-systemen, elektrische voertuigen, enz.
4. Stromingsbron Omvormer (CSI)
Principe: Een stromingsbron omvormer (CSI) is verbonden met een vaste DC-stroombron aan de ingang en regelt de uitgangsstroom met behulp van schakelapparatuur. CSI regelt de amplitude en frequentie van de uitgangsstroom door de schakelfrequentie en duty cycle aan te passen.
Kenmerken: Levert stabiele uitgangsstroom, geschikt voor toepassingen die nauwkeurige stroomregeling vereisen. De uitgangsspanning hangt af van de belastingskenmerken en kan aanzienlijke fluctuaties vertonen.
Toepassing: Industriële motoraandrijvingen, inductieve verhitting, enz.
5. Pulsbreedtemodulatie Omvormer (PWM Omvormer)
Principe: Een PWM omvormer regelt de amplitude en frequentie van de uitgangsspanning door de geleidingsduur (d.w.z. pulsbreedte) van de schakelapparatuur aan te passen. PWM-technologie kan een uitgangsgolfvorm produceren die sterk lijkt op een sinusgolf, waardoor harmonische vervorming wordt verminderd en de kwaliteit van de stroom wordt verbeterd.
Kenmerken: Hoogwaardige uitgangsgolfvorm, hoge efficiëntie, geschikt voor toepassingen die hoge kwaliteit stroom vereisen. PWM omvormers kunnen verschillende AC-frequenties bereiken door de schakelfrequentie te variëren.
Toepassing: Thuisomvormers, industriële motoraandrijvingen, UPS-systemen, PV-omvormers, enz.
6. Meerniveau Omvormer
Principe: Een meerniveau omvormer genereert een meerniveau uitgangsspanningsgolfvorm door meerdere DC-bronnen of meerdere schakelapparatuur te combineren. In vergelijking met traditionele twee-niveaus omvormers produceert een meerniveau omvormer een uitgangsgolfvorm die veel dichter bij een sinusgolf ligt, met minder harmonische inhoud en verminderde schakelverliezen.
Kenmerken: Uiterst hoogwaardige uitgangsgolfvorm, geschikt voor krachtige, hoge spanningstoepassingen. Meerniveau omvormers kunnen de behoefte aan filters verminderen, waardoor de systeemcomplexiteit en -kosten worden verlaagd.
Toepassing: Hoogspannings directe stroom (HVDC) overdracht, grote industriële motoraandrijvingen, windenergie, enz.
7. Geïsoleerde Omvormer
Principe: Een geïsoleerde omvormer bevat een transformator tussen de DC-kant en de AC-kant, waardoor elektrische isolatie wordt geboden. Dit ontwerp voorkomt dat fouten aan de DC-kant de AC-kant beïnvloeden en verhoogt de systeemveiligheid.
Kenmerken: Uitstekende elektrische isolatie, geschikt voor toepassingen die veilige isolatie vereisen. Geïsoleerde omvormers kunnen ook transformatoren gebruiken om de spanning op te trekken of te verlagen, waardoor ze zich aanpassen aan verschillende belastingseisen.
Toepassing: Medische apparatuur, industriële controle systemen, gedistribueerde generatiesystemen, enz.
8. Niet-geïsoleerde Omvormer
Principe: Een niet-geïsoleerde omvormer heeft geen ingebouwde transformator, en de DC-kant is rechtstreeks verbonden met de AC-kant. Dit ontwerp vereenvoudigt de schakelstructuur, vermindert de kosten en grootte, maar mist elektrische isolatie, wat de systeemveiligheid kan beïnvloeden.
Kenmerken: Eenvoudige structuur, lage kosten, hoge efficiëntie, ongeschikt voor toepassingen die elektrische isolatie vereisen.
Toepassing: Zonnepanelen voor thuis, kleine UPS-eenheden, enz.
9. Tweerichtings Omvormer
Principe: Een tweerichtings omvormer kan DC omzetten naar AC en ook AC terug omzetten naar DC. Dit stelt tweerichtings energiestroom mogelijk, waardoor de omvormer zowel energie kan afvoeren van een opslagsysteem (zoals een accu) als overtollige energie kan terugspeuren naar het net of het opslagsysteem opladen.
Kenmerken: Ondersteunt tweerichtings energiestroom, geschikt voor energieopslagsystemen, laadstations voor elektrische voertuigen, enz.
Toepassing: Energieopslagsystemen, laadstations voor elektrische voertuigen, microgrids, enz.
10. Netverbonden Omvormer
Principe: Een netverbonden omvormer zet DC-stroom (bijvoorbeeld van zonnepanelen) om in AC-stroom die gesynchroniseerd is met het net en deze voedt het net. Netverbonden omvormers moeten synchronisatiecapaciteiten hebben om ervoor te zorgen dat de uitgangs AC overeenkomt met de spanning, frequentie en fase van het net.
Kenmerken: Kan overtollige energie terugspeuren naar het net, waardoor efficiënte energiebenutting mogelijk is. Netverbonden omvormers bevatten meestal anti-isolatiebescherming om operatie tijdens netfouten te voorkomen.
Toepassing: Netverbonden PV-systemen, windenergie, enz.
11. Off-Grid Omvormer
Principe: Een off-grid omvormer werkt onafhankelijk van het net en wordt meestal gebruikt met een opslagsysteem (zoals een accu). Het zet DC-stroom om in AC-stroom voor lokale lasten. Off-grid omvormers hoeven niet te synchroniseren met het net, maar moeten stabiele spanning en frequentie leveren om hoge kwaliteit AC-uitvoer te garanderen.
Kenmerken: Onafhankelijke werking, geschikt voor afgelegen gebieden of locaties zonder toegang tot het net. Off-grid omvormers bevatten vaak batterijbeheersystemen om de juiste werking van het opslagsysteem te waarborgen.
Toepassing: Stroomvoorziening in afgelegen gebieden, noodstroom, onafhankelijke energiegeneratiesystemen, enz.
Samenvatting
Omvormers werken op verschillende principes en komen in verschillende types voor, afhankelijk van de specifieke toepassing en technische eisen. Enkelfasige en driefasige omvormers zijn geschikt voor verschillende soorten lasten; spanningsbron en stromingsbron omvormers verschillen op basis van hun uitgangskarakteristieken; PWM en meerniveau technologieën verbeteren de kwaliteit van de uitgangsgolfvorm; geïsoleerde en niet-geïsoleerde omvormers bieden verschillende niveaus van veiligheid; tweerichtings omvormers ondersteunen tweerichtings energiestroom; netverbonden en off-grid omvormers zijn ontworpen voor respectievelijk netverbonden en onafhankelijke werking.
