Różnica między odwzorowaczem napięcia a odwzorowaczem prądu

Napędnik napięciowy (VSI) i napędnik prądowy (CSI) reprezentują dwie różne kategorie inwerterów, oba zaprojektowane do przekształcania prądu stałego (DC) w prąd zmienny (AC). Pomimo ich wspólnego celu, wykazują one znaczące różnice w działaniu i służą różnym wymaganiom aplikacyjnym.

Elektronika energetyczna koncentruje się na badaniu i wdrażaniu różnych przetworników mocy — urządzeń lub obwodów elektronicznych, które przekształcają jedną formę energii elektrycznej w inną odpowiednią dla określonego obciążenia. Te przetworniki są klasyfikowane na wiele typów, w tym AC-to-AC, AC-to-DC, DC-to-AC i DC-to-DC, każdy dostosowany do różnych potrzeb przekształcania energii.

Inwerter to specjalizowany przetwornik mocy zaprojektowany do przekształcania prądu stałego (DC) w prąd zmienny (AC). Wejściowy prąd stały ma stałe, ustalone napięcie, podczas gdy wyjściowy prąd zmienny może mieć swoją amplitudę i częstotliwość dostosowaną do określonych wymagań. Ta elastyczność sprawia, że inwertery są niezwykle przydatne do generowania zasilania awaryjnego z baterii, ułatwiania transmisji wysokiego napięcia prądem stałym (HVDC) oraz umożliwiania sterowników częstotliwości zmiennych (VFD), które regulują prędkość silników poprzez kontrolowanie częstotliwości wyjściowej.

Inwerter służy wyłącznie do przekształcania energii elektrycznej z jednej formy na drugą, bez samodzielnego generowania mocy. Zwykle składa się z tranzystorów takich jak MOSFETy lub IGBT, które umożliwiają to przekształcenie.

Istnieją dwa główne typy inwerterów: napędniki napięciowe (VSIs) i napędniki prądowe (CSIs), każdy z nich ma swoje unikalne zalety i ograniczenia.

Napędnik napięciowy (VSI)

VSI jest zaprojektowany tak, aby jego wejściowe napięcie DC pozostawało stałe, niewzruszone przez zmiany obciążenia. Podczas gdy prąd wejściowy fluktuuje w odpowiedzi na obciążenie, źródło DC ma zaniedbywalną wewnętrzną impedancję. Ta cecha sprawia, że VSIs są odpowiednie dla czysto opornych lub lekko indukcyjnych obciążeń, w tym systemów oświetleniowych, silników AC i grzejników.

Duża kondensator jest połączona równolegle z wejściowym źródłem DC, aby utrzymać stałe napięcie, zapewniając minimalne wahania nawet wtedy, gdy prąd DC adaptuje się do zmian obciążenia. VSIs zwykle wykorzystują MOSFETy lub IGBT połączone z diodami zwrotnymi (diodami swobodnego przepływu), które są niezbędne do zarządzania przepływem mocy reaktywnej w obwodach indukcyjnych.

Napędnik prądowy (CSI)

W CSI prąd DC wejściowy pozostaje stały (nazywany prądem wiązanym DC), podczas gdy napięcie fluktuuje w zależności od zmian obciążenia. Źródło DC ma wysoką wewnętrzną impedancję, co sprawia, że CSIs są idealne dla wysoko indukcyjnych obciążeń, takich jak silniki indukcyjne. W porównaniu z VSIs, CSIs oferują lepszą odporność na przeciążenia i zastawy, co jest kluczową zaletą operacyjną w solidnych instalacjach przemysłowych.

Duży cewnik jest połączony szeregowo ze źródłem DC, aby stworzyć stałe źródło prądu, ponieważ cewnik naturalnie opiera się zmianom przepływu prądu. Ta konstrukcja zapewnia, że w CSI prąd wejściowy pozostaje stabilny, podczas gdy napięcie adaptywnie reaguje na zmiany obciążenia.

CSIs zwykle stosują thyristory w swojej konfiguracji i nie wymagają diod swobodnego przepływu, co odróżnia je od VSIs zarówno w projekcie komponentów, jak i mechanice działania.

Główne różnice między napędnikiem napięciowym a napędnikiem prądowym

Poniższa tabela przedstawia kluczowe porównania między VSIs a CSIs: