Hva er den grunnleggende prinsippet for en inverter med typer?
Grunnleggende Prinsipper og Typer Invertere
En inverter er et kraftelktronisk enhet som konverterer likestrøm (DC) til vekselstrøm (AC). Den brukes vidt i fornybar energi systemer, ubrytelige strømforsyninger (UPS), elektriske kjøretøy, og andre applikasjoner. Avhengig av den spesifikke applikasjonen og tekniske krav, kan invertere operere basert på ulike prinsipper og kommer i forskjellige typer. Nedenfor er noen vanlige typer invertere og deres arbeidsprinsipper:
1. Enfaseinverter
Prinsipp: En enfaseinverter konverterer DC-strøm til enfase AC-strøm. Den brukes typisk for husholdningsstrøm eller små utstyr. Utdataformen av en enfaseinverter kan være en firkantbølge, modifisert sinusbølge, eller ren sinusbølge.
Firkantbølgeinverter: Utdataformen er en enkel firkantbølge, egnet for grunnleggende laster, men produserer betydelig harmonisk støy, noe som gjør den uaktuelt for følsomt utstyr.
Modifisert sinusbølgeinverter: Utdataformen ligger mellom en firkantbølge og en sinusbølge, med lavere harmonisk innhold, egnet for de fleste husholdningsapparater.
Ren sinusbølgeinverter: Utdataformen likner tett på en ideal sinusbølge, med minimalt harmonisk innhold, egnet for utstyr som krever høykvalitets strøm, som datamaskiner og medisinsk utstyr.
Applikasjon: Solcellssystemer i hjemmet, små UPS-enheter, bærbare strømkilder, etc.
2. Trefaseinverter
Prinsipp: En trefaseinverter konverterer DC-strøm til trefase AC-strøm. Den brukes ofte i industrielle motordrift, store solenergi (PV) systemer, og vindkraftproduksjon. Utdataformen av en trefaseinverter er også en sinusbølge, som gir mer stabil strøm til høyeffektutstyr.
Applikasjon: Industrielle motordrift, store PV-kraftverk, vindkraftproduksjon, elektriske kjøretøydrivsystemer, etc.
3. Spenningskildeinverter (VSI)
Prinsipp: En spenningskildeinverter (VSI) kobles til en fast DC-spenningskilde (som en batteri eller rettifier) ved inngangen, og bruker skruvedevicer (som IGBTs eller MOSFETs) for å kontrollere utdatastrømmen. VSI regulerer amplituden og frekvensen av utdatastrømmen ved å justere skruvefrekvensen og tidsbruk.
Egenskaper: Gir stabil utdataspennning, egnet for applikasjoner som krever høy spenningskvalitet. Strømmen avhenger av lastens karakteristika og kan vise betydelige fluktuerasjoner.
Applikasjon: Hjemmeinvertere, UPS-systemer, elektriske kjøretøy, etc.
4. Strømkildeinverter (CSI)
Prinsipp: En strømkildeinverter (CSI) kobles til en fast DC-strømkilde ved inngangen, og kontrollerer utdatastrømmen ved hjelp av skruvedevicer. CSI regulerer amplituden og frekvensen av utdatastrømmen ved å justere skruvefrekvensen og tidsbruk.
Egenskaper: Gir stabil utdatastrøm, egnet for applikasjoner som krever nøyaktig strømkontroll. Spenningsnivået avhenger av lastens karakteristika og kan vise betydelige fluktuerasjoner.
Applikasjon: Industrielle motordrift, induksjonoppvarming, etc.
5. Pulsbredde-modulasjonsinverter (PWM-inverter)
Prinsipp: En PWM-inverter kontrollerer amplituden og frekvensen av utdatastrømmen ved å justere ledetiden (dvs. pulsbredden) av skruvedevicene. PWM-teknologi kan produsere en utdataform som likner tett på en sinusbølge, reduserer harmonisk forvrengning og forbedrer strømkvaliteten.
Egenskaper: Høykvalitativ utdataform, høy effektivitet, egnet for applikasjoner som krever høy strømkvalitet. PWM-invertere kan oppnå ulike AC-frekvenser ved å variere skruvefrekvensen.
Applikasjon: Hjemmeinvertere, industrielle motordrift, UPS-systemer, PV-invertere, etc.
6. Flernivåinverter
Prinsipp: En flernivåinverter genererer en flernivåutdatastrømform ved å kombinere flere DC-kilder eller flere skruvedevicer. Sammenlignet med tradisjonelle to-nivåinverter, produserer flernivåinverter en utdataform som er mye nærmere en sinusbølge, med lavere harmonisk innhold og reduserte skruvetap.
Egenskaper: Ekstremt høykvalitativ utdataform, egnet for høyeffekt, høyspenning applikasjoner. Flernivåinverter kan redusere behovet for filter, senker systemkompleksiteten og kostnadene.
Applikasjon: Høyspenning direkte strøm (HVDC) overføring, store industrielle motordrift, vindkraftproduksjon, etc.
7. Isolert inverter
Prinsipp: En isolert inverter inkluderer en transformator mellom DC-siden og AC-siden, som gir elektrisk isolasjon. Dette designet forhindrer feil på DC-siden fra å påvirke AC-siden og forbedrer systemets sikkerhet.
Egenskaper: Excellent elektrisk isolasjon, egnet for applikasjoner som krever trygg isolasjon. Isolerte invertere kan også bruke transformer for å øke eller redusere spenningsnivået, tilpasser seg ulike lastkrav.
Applikasjon: Medisinsk utstyr, industrielle kontrollsystemer, distribuert genereringssystemer, etc.
8. Ikke-isolert inverter
Prinsipp: En ikke-isolert inverter har ikke en innebygd transformator, og DC-siden er direkte koblet til AC-siden. Dette designet forenkler krettsstrukturen, reduserer kostnad og størrelse, men mangler elektrisk isolasjon, noe som kan påvirke systemets sikkerhet.
Egenskaper: Enkel struktur, lav kostnad, høy effektivitet, uaktuelt for applikasjoner som krever elektrisk isolasjon.
Applikasjon: Solcellesystemer i hjemmet, små UPS-enheter, etc.
9. Toveisinverter
Prinsipp: En toveisinverter kan konvertere DC til AC og også konvertere AC tilbake til DC. Dette tillater toveis energiflyt, som lar inverteren både slippe energi fra et lagringssystem (som en batteri) og tilføre overskuddsenergi tilbake til nettet eller lade lagringssystemet.
Egenskaper: Støtter toveis energiflyt, egnet for energilagringsystemer, ladestasjoner for elektriske kjøretøy, etc.
Applikasjon: Energilagringsystemer, ladestasjoner for elektriske kjøretøy, mikronett, etc.
10. Nettkoblet inverter
Prinsipp: En nettkoblet inverter konverterer DC-strøm (f.eks. fra solceller) til AC-strøm som er synkronisert med nettet og matet inn i nettet. Nettkoblede invertere må ha synkroniseringskapasitet for å sikre at utdatastrømmen matcher nettets spenningsnivå, frekvens, og fase.
Egenskaper: Kan selge overskuddsenergi tilbake til nettet, muliggjør effektiv energiutilisering. Nettkoblede invertere inkluderer typisk anti-øyingbeskyttelse for å forhindre drift under nettfeil.
Applikasjon: Nettkoblede solcellersystemer, vindkraftproduksjon, etc.
11. Uten-nettinverter
Prinsipp: En uten-nettinverter opererer uavhengig av nettet og brukes typisk sammen med et lagringssystem (som en batteri). Den konverterer DC-strøm til AC-strøm for lokale laster. Uten-nettinverter trenger ikke å synkronisere med nettet, men må gi stabil spenningsnivå og frekvens for å sikre høykvalitativ AC-utdata.
Egenskaper: Uavhengig drift, egnet for fjerne områder eller lokasjoner uten netttilgang. Uten-nettinverter inkluderer ofte batterihanteringssystemer for å sikre riktig drift av lagringssystemet.
Applikasjon: Strømforsyning i fjerne områder, nødstrom, uavhengige kraftgenereringssystemer, etc.
Oppsummering
Invertere opererer basert på ulike prinsipper og kommer i forskjellige typer avhengig av den spesifikke applikasjonen og tekniske krav. Enfase- og trefaseinvertere er egnet for ulike lasttyper; spennings- og strømkildeinverter skiller seg basert på deres utdataegenskaper; PWM- og flernivåteknologier forbedrer utdataformens kvalitet; isolerte og ikke-isolerte invertere tilbyr ulike nivåer av sikkerhet; toveisinvertere støtter toveis energiflyt; nettkoblede og uten-nettinvertere er designet for nettbasert og uavhengig drift, henholdsvis.
