Яка основна принципова дія інвертора з типами

Основні принципи та типи інверторів

Інвертор - це електронний пристрій, який перетворює постійний струм (DC) на змінний струм (AC). Він широко використовується в системах відновлюваної енергії, безперервних джерел живлення (UPS), електромобілях та інших застосуваннях. Залежно від конкретного застосування та технічних вимог, інвертори можуть працювати на основі різних принципів та бути різних типів. Нижче наведені деякі типові інвертори та їхні принципи роботи:

1. Однофазний інвертор

• Принцип: Однофазний інвертор перетворює постійний струм на однофазний змінний струм. Він зазвичай використовується для домашнього електропостачання або малого обладнання. Форма вихідного сигналу однофазного інвертора може бути квадратною, модифікованою синусоїдою або чистою синусоїдою.

• Квадратний інвертор: Форма вихідного сигналу - простий квадрат, підходить для базових навантажень, але генерує значну гармонічну інтерференцію, що робить його непридатним для чутливого обладнання.

• Модифікований синусоїдальний інвертор: Форма вихідного сигналу знаходиться між квадратом і синусоїдою, з нижчим вмістом гармонік, підходить для більшості домашніх приладів.

• Чистий синусоїдальний інвертор: Форма вихідного сигналу близька до ідеальної синусоїди, з мінімальним вмістом гармонік, підходить для приладів, які потребують високоякісного живлення, таких як комп'ютери та медичне обладнання.

• Застосування: Домашні сонячні системи, малі UPS, портативні джерела живлення тощо.

2. Трифазний інвертор

• Принцип: Трифазний інвертор перетворює постійний струм на трифазний змінний струм. Він часто використовується в приводах промислових двигунів, великих фотovoltaic (PV) системах та виробництві вітрової енергії. Форма вихідного сигналу трифазного інвертора також є синусоїдою, що забезпечує більш стабільне живлення для потужних приладів.

• Застосування: Приводи промислових двигунів, великі PV електростанції, виробництво вітрової енергії, приводи електромобілів тощо.

3. Інвертор напівпровідникового джерела (VSI)

• Принцип: Інвертор напівпровідникового джерела (VSI) підключений до фіксованого джерела постійного напруги (наприклад, акумулятора або выпрямляча) на вході та використовує комутаційні пристрої (наприклад, IGBT або MOSFET) для контролю вихідної напруги AC. VSI регулює амплітуду та частоту вихідної напруги, змінюючи частоту комутації та коефіцієнт заповнення.

• Особливості: Забезпечує стабільну вихідну напругу, підходить для застосувань, які потребують високої якості напруги. Вихідний струм залежить від характеристик навантаження та може мати значні коливання.

• Застосування: Домашні інвертори, системи UPS, електромобілі тощо.

4. Інвертор струмового джерела (CSI)

• Принцип: Інвертор струмового джерела (CSI) підключений до фіксованого джерела постійного струму на вході та контролює вихідний струм AC за допомогою комутаційних пристроїв. CSI регулює амплітуду та частоту вихідного струму, змінюючи частоту комутації та коефіцієнт заповнення.

• Особливості: Забезпечує стабільний вихідний струм, підходить для застосувань, які потребують точного контролю струму. Вихідна напруга залежить від характеристик навантаження та може мати значні коливання.

• Застосування: Приводи промислових двигунів, індукційне нагрівання тощо.

5. Інвертор широтно-імпульсної модуляції (PWM інвертор)

• Принцип: PWM інвертор контролює амплітуду та частоту вихідної напруги, змінюючи час проводження (тобто ширину імпульсу) комутаційних пристроїв. Технологія PWM може створити вихідну форму, близьку до синусоїди, зменшуючи гармонічні спотворення та покращуючи якість живлення.

• Особливості: Високоякісна вихідна форма, висока ефективність, підходить для застосувань, які потребують високої якості живлення. PWM інвертори можуть досягати різних AC частот, змінюючи частоту комутації.

• Застосування: Домашні інвертори, приводи промислових двигунів, системи UPS, інвертори PV тощо.

6. Багаторівневий інвертор

• Принцип: Багаторівневий інвертор генерує багаторівневу вихідну форму напруги, комбінуючи кілька DC джерел або кілька комутаційних пристроїв. Порівняно з традиційними дворівневими інверторами, багаторівневі інвертори створюють вихідну форму, ближчу до синусоїди, з нижчим вмістом гармонік та зниженням втрат при комутації.

• Особливості: Екстремально високоякісна вихідна форма, підходить для застосувань з високою потужністю та напругою. Багаторівневі інвертори можуть знизити потребу у фільтрах, зменшуючи складність та вартість системи.

• Застосування: Передача високого напруги постійного струму (HVDC), великі приводи промислових двигунів, виробництво вітрової енергії тощо.

7. Ізольований інвертор

• Принцип: Ізольований інвертор має трансформатор між DC стороной та AC стороной, що забезпечує електричну ізоляцію. Цей дизайн запобігає впливу аварій на DC стороні на AC сторону та підвищує безпеку системи.

• Особливості: Відмінна електрична ізоляція, підходить для застосувань, які потребують безпечного розділення. Ізольовані інвертори також можуть використовувати трансформатори для підвищення або зниження напруги, адаптування до різних вимог навантаження.

• Застосування: Медичне обладнання, промислові системи керування, розподілені системи генерації тощо.

8. Неізольований інвертор

• Принцип: Неізольований інвертор не має вбудованого трансформатора, і DC сторона прямо підключена до AC сторони. Цей дизайн спрощує структуру схеми, зменшує вартість та розмір, але не має електричної ізоляції, що може вплинути на безпеку системи.

• Особливості: Проста структура, низька вартість, висока ефективність, непридатний для застосувань, які потребують електричної ізоляції.

• Застосування: Домашні сонячні системи, малі UPS тощо.

9. Двобічний інвертор

• Принцип: Двобічний інвертор може перетворювати DC на AC та також перетворювати AC назад на DC. Це дозволяє двобічний потік енергії, що дозволяє інвертору видавати енергію з системи зберігання (наприклад, акумулятора) та підсилювати надлишкову енергію назад до мережі або заряджати систему зберігання.

• Особливості: Підтримує двобічний потік енергії, підходить для систем зберігання енергії, станцій заряджання електромобілів тощо.

• Застосування: Системи зберігання енергії, заряджання електромобілів, мікромережі тощо.

10. Інвертор, зв'язаний з мережею

• Принцип: Інвертор, зв'язаний з мережею, перетворює DC-енергію (наприклад, від сонячних панелей) на AC-енергію, синхронізовану з мережею, та підсилює її в мережу. Інвертори, зв'язані з мережею, повинні мати здатність синхронізації, щоб забезпечити, що вихідний AC відповідає напрузі, частоті та фазі мережі.

• Особливості: Може продавати надлишкову енергію назад до мережі, забезпечуючи ефективне використання енергії. Інвертори, зв'язані з мережею, зазвичай включають захист від "острова", щоб запобігти роботі під час аварій у мережі.

• Застосування: Системи PV, зв'язані з мережею, виробництво вітрової енергії тощо.

11. Інвертор, не зв'язаний з мережею

• Принцип: Інвертор, не зв'язаний з мережею, працює незалежно від мережі та зазвичай використовується з системою зберігання (наприклад, акумулятором). Він перетворює DC-енергію на AC-енергію для локальних навантажень. Інвертори, не зв'язані з мережею, не повинні синхронізуватися з мережею, але повинні забезпечувати стабільну напругу та частоту, щоб забезпечити високоякісний вихід AC.

• Особливості: Незалежна робота, підходить для віддалених районів або місць без доступу до мережі. Інвертори, не зв'язані з мережею, часто включають системи управління акумуляторами, щоб забезпечити правильну роботу системи зберігання.

• Застосування: Постачання електроенергії в віддалених районах, аварійне живлення, незалежні системи генерації тощо.

Підсумок

Інвертори працюють на основі різних принципів та бувають різних типів, залежно від конкретного застосування та технічних вимог. Однофазні та трифазні інвертори підходять для різних типів навантажень; інвертори напівпровідникового та струмового джерела відрізняються за вихідними характеристиками; технології PWM та багаторівневі інвертори покращують якість вихідної форми; ізольовані та неізольовані інвертори забезпечують різні рівні безпеки; двобічні інвертори підтримують двобічний потік енергії; інвертори, зв'язані з мережею, та не зв'язані з мережею, розроблені для роботи, пов'язаної з мережею та незалежно відповідно.