Vad är den grundläggande principen för en inverterare med typer?
Grundläggande principer och typer av omvandlare
En omvandlare är en kraftteknisk enhet som konverterar likström (DC) till växelström (AC). Den används vidt och brett i förnybara energisystem, oavbrutna strömförsörjningar (UPS), elektriska fordon och andra tillämpningar. Beroende på den specifika tillämpningen och tekniska kraven kan omvandlare fungera enligt olika principer och finns i olika typer. Nedan följer några vanliga typer av omvandlare och deras arbetsprinciper:
1. Enfasomvandlare
Princip: En enfasomvandlare konverterar DC-ström till enfas AC-ström. Den används vanligtvis för hushållselström eller små utrustningar. Utgångsvågen för en enfasomvandlare kan vara en kvadratvåg, modifierad sinusvåg eller ren sinusvåg.
Kvadratvågsomvandlare: Utgångsvågen är en enkel kvadratvåg, lämplig för grundläggande belastningar men genererar betydande harmoniska störningar, vilket gör den olämplig för känsliga enheter.
Modifierad sinusvågsomvandlare: Utgångsvågen ligger mellan en kvadratvåg och en sinusvåg, med lägre innehåll av harmoniska vågor, lämplig för de flesta hushållsapparater.
Ren sinusvågsomvandlare: Utgångsvågen liknar nära en ideal sinusvåg, med minimalt innehåll av harmoniska vågor, lämplig för enheter som kräver högkvalitativ ström, såsom datorer och medicinsk utrustning.
Tillämpning: Solcellssystem i hem, små UPS-enheter, portabla strömkällor, etc.
2. Trefasomvandlare
Princip: En trefasomvandlare konverterar DC-ström till trefas AC-ström. Den används vanligtvis i industriella motorstyrningar, stora fotovoltaiska (PV) system och vindkraftsgenerering. Utgångsvågen för en trefasomvandlare är också en sinusvåg, vilket ger mer stabil ström för högeffektiva enheter.
Tillämpning: Industriella motorstyrningar, stora PV-kraftverk, vindkraftsgenerering, drivsystem för elektriska fordon, etc.
3. Spänningskälla omvandlare (VSI)
Princip: En spänningskälla omvandlare (VSI) ansluts till en fast DC-spänningskälla (som en batteri eller rektifiering) vid ingången och använder växlingsenheter (som IGBT eller MOSFET) för att styra utgångs-AC-spänningen. VSI reglerar amplituden och frekvensen av utgångsspänningen genom att justera växlingsfrekvensen och cykeltiden.
Egenskaper: Ger stabil utgångsspänning, lämplig för tillämpningar som kräver hög spänningskvalitet. Utgångsströmmen beror på lastegenskaperna och kan visa betydande variationer.
Tillämpning: Hemomvandlare, UPS-system, elektriska fordon, etc.
4. Strömkälla omvandlare (CSI)
Princip: En strömkälla omvandlare (CSI) ansluts till en fast DC-strömkälla vid ingången och styr utgångs-AC-strömmen med växlingsenheter. CSI reglerar amplituden och frekvensen av utgångsströmmen genom att justera växlingsfrekvensen och cykeltiden.
Egenskaper: Ger stabil utgångsström, lämplig för tillämpningar som kräver exakt strömbegränsning. Utgångsspänningen beror på lastegenskaperna och kan visa betydande variationer.
Tillämpning: Industriella motorstyrningar, induktionsuppvärmning, etc.
5. Pulsbreddmodulerad omvandlare (PWM-omvandlare)
Princip: En PWM-omvandlare styr amplituden och frekvensen av utgångsspänningen genom att justera ledningsdagen (dvs. pulsbredden) av växlingsenheterna. PWM-teknik kan producera en utgångsvåg som nästan liknar en sinusvåg, vilket minskar harmoniska störningar och förbättrar strömkvaliteten.
Egenskaper: Högkvalitativ utgångsvåg, hög effektivitet, lämplig för tillämpningar som kräver hög strömkvalitet. PWM-omvandlare kan uppnå olika AC-frekvenser genom att variera växlingsfrekvensen.
Tillämpning: Hemomvandlare, industriella motorstyrningar, UPS-system, PV-omvandlare, etc.
6. Flernivåomvandlare
Princip: En flernivåomvandlare genererar en flernivåutgångsspänningsvåg genom att kombinera flera DC-källor eller flera växlingsenheter. Jämfört med traditionella tvånivåomvandlare producerar flernivåomvandlare en utgångsvåg som är mycket närmare en sinusvåg, med lägre innehåll av harmoniska vågor och minskade växlingsförluster.
Egenskaper: Extremt högkvalitativ utgångsvåg, lämplig för högeffektiva, högspänningsapplikationer. Flernivåomvandlare kan minska behovet av filter, vilket minskar systemkomplexiteten och kostnaden.
Tillämpning: Högspänningsdirektström (HVDC) transmission, stora industriella motorstyrningar, vindkraftsgenerering, etc.
7. Isolerad omvandlare
Princip: En isolerad omvandlare inkluderar en transformator mellan DC-sidan och AC-sidan, vilket ger elektrisk isolering. Denna design förhindrar fel på DC-sidan från att påverka AC-sidan och ökar systemets säkerhet.
Egenskaper: Utmärkt elektrisk isolering, lämplig för tillämpningar som kräver säker isolering. Isolerade omvandlare kan också använda transformer för att öka eller sänka spänningen, vilket anpassar dem till olika lastkrav.
Tillämpning: Medicinsk utrustning, industriella kontrollsystem, distribuerade genereringssystem, etc.
8. Oisolerad omvandlare
Princip: En oisolerad omvandlare har ingen inbyggd transformator, och DC-sidan är direkt ansluten till AC-sidan. Denna design förenklar kretsstrukturen, minskar kostnaden och storleken, men saknar elektrisk isolering, vilket kan påverka systemets säkerhet.
Egenskaper: Enkel struktur, låg kostnad, hög effektivitet, olämplig för tillämpningar som kräver elektrisk isolering.
Tillämpning: Solcellssystem i hem, små UPS-enheter, etc.
9. Dubbelriktad omvandlare
Princip: En dubbelriktad omvandlare kan konvertera DC till AC och även konvertera AC tillbaka till DC. Detta möjliggör dubbelriktad energiflöde, vilket gör att omvandlaren kan både avge energi från ett lagringssystem (som en batteri) och mata överflödig energi tillbaka till nätet eller ladda lagringssystemet.
Egenskaper: Stöder dubbelriktat energiflöde, lämplig för energilagringssystem, laddstationer för elektriska fordon, etc.
Tillämpning: Energilagringssystem, laddning av elektriska fordon, mikronät, etc.
10. Nätansluten omvandlare
Princip: En nätansluten omvandlare konverterar DC-ström (t.ex. från solpaneler) till AC-ström som synkroniserats med nätet och matas in i nätet. Nätanslutna omvandlare måste ha synkroniseringsförmåga för att säkerställa att utgångs-AC matchar nätets spänning, frekvens och fas.
Egenskaper: Kan sälja överflödig energi tillbaka till nätet, vilket möjliggör effektiv energianvändning. Nätanslutna omvandlare inkluderar vanligtvis skydd mot isolering för att förhindra drift under nätfel.
Tillämpning: Nätanslutna PV-system, vindkraftsgenerering, etc.
11. Off-grid omvandlare
Princip: En off-grid omvandlare fungerar oberoende av nätet och används vanligtvis med ett lagringssystem (som en batteri). Den konverterar DC-ström till AC-ström för lokala belastningar. Off-grid omvandlare behöver inte synkroniseras med nätet men måste ge stabil spänning och frekvens för att säkerställa högkvalitativ AC-utgång.
Egenskaper: Oberoende drift, lämplig för avlägsna områden eller platser utan tillgång till nät. Off-grid omvandlare inkluderar ofta batterihanteringssystem för att säkerställa korrekt drift av lagringssystemet.
Tillämpning: Strömförsörjning i avlägsna områden, nödstrom, oberoende kraftgenereringssystem, etc.
Sammanfattning
Omvandlare fungerar enligt olika principer och finns i olika typer beroende på den specifika tillämpningen och tekniska kraven. Enfas- och trefasomvandlare passar för olika typ av belastningar; spänningskälla och strömkälla omvandlare skiljer sig åt baserat på deras utgångsegenskaper; PWM- och flernivåteknologier förbättrar utgångsvågens kvalitet; isolerade och oisolerade omvandlare erbjuder olika nivåer av säkerhet; dubbelriktade omvandlare stöder dubbelriktat energiflöde; nätanslutna och off-grid omvandlare är utformade för nätansluten och oberoende drift, respektive.
