Ievads dažādu veidu invertoros

Maiņstrāvas (maiņstrāvas) barošanas avots tiek izmantots gandrīz visām mājokļa, komerciālajām un rūpnieciskajām vajadzībām. Bet vislielākā AC problēma ir tā, ka to nevar uzglabāt izmantošanai nākotnē. Tātad maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu un pēc tam līdzstrāva tiek uzglabāta akumulatoros un ultrakondensatoros. Un tagad, kad ir nepieciešama maiņstrāva, līdzstrāva atkal tiek pārveidota par maiņstrāvu, lai darbinātu maiņstrāvas bāzes ierīces. Tātad ierīci, kas pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā, sauc par invertoru. Invertoru izmanto, lai pārveidotu līdzstrāvu mainīgā maiņstrāvā. Šī variācija var būt sprieguma lielums, fāžu skaits, frekvence vai fāžu starpība.

Invertora klasifikācija

Invertoru var klasificēt daudzos veidos, pamatojoties uz izeju, avotu, slodzes veidu utt. Zemāk ir pilnīga invertora ķēžu klasifikācija:

(I) Saskaņā ar produkcijas raksturlielumu

1. Kvadrātveida viļņu pārveidotājs
2. Sinusa viļņu invertors
3. Modificēts sinusa viļņu pārveidotājs

(II) Saskaņā ar invertora avotu

1. Pašreizējais avota pārveidotājs
2. Sprieguma avota pārveidotājs

(III) Pēc kravas veida

1. Vienfāzes pārveidotājs
   1. Puse tilta pārveidotājs
   2. Pilna tilta invertors
2. Trīsfāzu pārveidotājs
   1. 180 grādu režīms
   2. 120 grādu režīms

(IV) Saskaņā ar atšķirīgu PWM tehniku

1. Vienkārša impulsa platuma modulācija (SPWM)
2. Vairāku impulsu platuma modulācija (MPWM)
3. Sinusoidālā impulsa platuma modulācija (SPWM)
4. Modificēta sinusoidāla impulsa platuma modulācija (MSPWM)

(V) Pēc izejas līmeņa skaita

1. Regulārs divu līmeņu invertors
2. Daudzlīmeņu invertors

Tagad mēs tos visus apspriedīsim pa vienam. Šeit varat pārbaudīt 12 V līdz 220 V maiņstrāvas pārveidotāja shēmas paraugu.

(I) Saskaņā ar produkcijas raksturlielumu

Saskaņā ar invertora izejas raksturlielumiem var būt trīs dažādi invertoru veidi.

• Kvadrātveida viļņu pārveidotājs
• Sinusa viļņu invertors
• Modificēts sinusa viļņu pārveidotājs

1) Kvadrātveida viļņu invertors

Šī invertora sprieguma izejas viļņu forma ir kvadrātveida vilnis. Šāda veida invertoru vismazāk izmanto starp visiem citiem invertoru veidiem, jo ​​visas ierīces ir paredzētas sinusa viļņu padevei. Ja mēs piegādājam kvadrātveida viļņu sinusoidālajai ierīcei, tā var sabojāties vai zaudējumi ir ļoti lieli. Šī invertora izmaksas ir ļoti zemas, bet lietojums ir ļoti reti. To var izmantot vienkāršos instrumentos ar universālu motoru.

2) Sinusa vilnis

Sprieguma izejas viļņu forma ir sinusoidāls, un tas dod mums ļoti līdzīgu jaudu kā komunālo avotu. Šī ir šī invertora galvenā priekšrocība, jo visas ierīces, kuras mēs izmantojam, ir paredzētas sinusoidālajam vilnim. Tātad, tas ir ideāls rezultāts un dod garantiju, ka aprīkojums darbosies pareizi. Šāda veida invertori ir dārgāki, bet plaši izmantoti dzīvojamās un komerciālajās lietojumprogrammās.

3) Modificēts sinusa vilnis

Šāda veida invertora uzbūve ir sarežģīta nekā vienkāršs kvadrātveida viļņu invertors, bet vieglāk salīdzināms ar tīra sinusa viļņu invertoru. Šī invertora izeja nav ne tīrs sinusoidāls, ne kvadrātveida vilnis. Šāda invertora izeja ir daži no diviem kvadrātveida viļņiem. Izejas viļņu forma nav precīzi sinusoidāls, bet tas atgādina sinusa viļņa formu.

(II) Saskaņā ar invertora avotu

• Sprieguma avota pārveidotājs
• Pašreizējais avota pārveidotājs

1) strāvas avota pārveidotājs

CSI ievads ir pašreizējais avots. Šāda veida invertorus izmanto vidēja sprieguma rūpnieciskos nolūkos, kur augstas kvalitātes strāvas viļņu formas ir obligātas. Bet CSI nav populāri.

2) Sprieguma avota pārveidotājs

VSI ieeja ir sprieguma avots. Šis invertora tips tiek izmantots visās lietojumprogrammās, jo tas ir efektīvāks, ar lielāku uzticamību un ātrāku dinamisko reakciju. VSI spēj darbināt motorus bez reitinga samazināšanas.

(III) Pēc kravas veida

• Vienfāzes invertors
• Trīsfāžu invertors

1) vienfāzes invertors

Parasti dzīvojamās un komerciālās slodzes izmanto vienfāzes strāvu. Šāda veida lietošanai tiek izmantots vienfāzes invertors. Vienfāzes invertoru tālāk sadala divās daļās;

• Vienfāzes pus tilta invertors
• Vienfāzes pilna tilta invertors

A) Vienfāzes pus tilta invertors

Šāda veida invertoru veido divi tiristori un divas diodes, un savienojums ir parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Šajā gadījumā kopējais līdzstrāvas spriegums ir Vs un sadalīts divās vienādās daļās Vs / 2. Viena cikla laiks ir T sek.

Puses 0 ciklam

T / 2 otrā pusgada ciklam

Vo = Vs / 2

Ar šo darbību mēs varam iegūt mainīgu sprieguma viļņu formu ar 1 / T Hz frekvenci un Vs / 2 maksimālo amplitūdu. Izejas viļņu forma ir kvadrātveida vilnis. Tas tiks izlaists caur filtru un noņems nevēlamās harmonikas, kas mums nodrošina tīru sinusa viļņu formu. Viļņu formas frekvenci var kontrolēt ar tiristora ON laiku (Ton) un OFF laiku (Toff).

Izejas sprieguma lielums ir puse no sprieguma un avotu izmantošanas periodā ir 50%. Tas ir puse tilta invertora trūkums, un tā risinājums ir pilna tilta invertors.

B) Vienfāzes pilna tilta invertors

Šāda veida invertorā tiek izmantoti četri tiristori un četras diodes. Vienfāzes pilna tilta shēma ir parādīta zemāk redzamajā attēlā.

Vienlaikus divi tiristori T1 un T2 veic pirmā pusgada ciklu 0 <t <T / 2. Šajā periodā slodzes spriegums ir Vs, kas ir līdzīgs līdzstrāvas barošanas spriegumam.

Otrā puslaika ciklam T / 2 <t <T vada divi tiristori T3 un T4. Slodzes spriegums šajā periodā ir -Vs.

Šeit mēs varam iegūt maiņstrāvas izejas spriegumu tādu pašu kā līdzstrāvas barošanas spriegumu, un avota izmantošanas koeficients ir 100%. Izejas sprieguma viļņu forma ir kvadrātveida, un filtri tiek izmantoti, lai to pārveidotu par sinusa viļņu.

Ja visi tiristori darbojas vienlaicīgi vai pa pāriem (T1 un T3) vai (T2 un T4), avots būs īssavienots. Diodes ir savienotas ķēdē kā atgriezeniskās saites diode, jo to izmanto enerģijas atgriezeniskajai saitei uz līdzstrāvas avotu.

Ja mēs salīdzinām pilnu tilta invertoru ar pusi tilta invertoru, norādītajai līdzstrāvas barošanas sprieguma slodzei izejas spriegums ir divas reizes un izejas jauda ir četras reizes pilnā tilta invertorā.

2) Trīsfāzu tilta pārveidotājs

Rūpnieciskas slodzes gadījumā tiek izmantota trīsfāžu maiņstrāvas padeve, un tam mums jāizmanto trīsfāzu invertors. Šāda veida invertorā tiek izmantoti seši tiristori un sešas diodes, un tie ir savienoti, kā parādīts attēlā.

Tas var darboties divos režīmos atbilstoši vārtu impulsu pakāpei.

• 180 grādu režīms
• 120 grādu režīms

A) 180 grādu režīms

Šajā darbības režīmā tiristora vadīšanas laiks ir 180 grādi. Jebkurā laika posmā trīs tiristori (viens tiristors no katras fāzes) ir vadīšanas režīmā. Fāzes sprieguma forma ir trīs pakāpienu viļņu forma, un līnijas sprieguma forma ir gandrīz kvadrātveida vilnis, kā parādīts attēlā.

Vab = Va0 - Vb0 Vbc = Vb0 - Vc0 Vca = Vc0 - Va0

A fāze	T1	T4	T1	T4
B fāze	T6	T3	T6	T3	T6
C fāze	T5	T2	T5	T2	T5
Grāds	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Tiristors vada	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6

Šajā operācijā laika starpība starp izejošā tiristora komutāciju un ienākošā tiristora vadīšanu ir nulle. Tātad ir iespējama ienākošā un izejošā tiristora vienlaicīga vadīšana. Tā rezultātā rodas avota īssavienojums. Lai izvairītos no šīm grūtībām, tiek izmantots 120 grādu darbības režīms.

B) 120 grādu režīms

Šajā operācijā vienlaikus darbojas tikai divi tiristori. Viena no tiristora fāzēm nav savienota ne ar pozitīvo, ne ar negatīvo spaili. Katra tiristora vadīšanas laiks ir 120 grādi. Līnijas sprieguma forma ir trīspakāpju viļņu forma, un fāzes sprieguma forma ir gandrīz kvadrātveida viļņu forma.

A fāze	T1		T4		T1		T4
B fāze	T6		T3		T6		T3		T6
C fāze		T2		T5		T2		T5
grāds	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Tiristors vada	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	6 5	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	5 6

Tiristora līnijas sprieguma, fāzes sprieguma un vārtu impulsa viļņu forma ir parādīta iepriekšējā attēlā.

Jebkuros strāvas elektroniskajos slēdžos ir divu veidu zaudējumi; vadīšanas zudums un komutācijas zudums. Vadīšanas zaudējumu līdzekļi PAR valsts zaudējumu ar slēdzi un komutācijas zaudējumu līdzeklis pie valsts zuduma slēdzi. Parasti vadīšanas zudums ir lielāks nekā komutācijas zudums lielākajā daļā darbības.

Ja ņemam vērā 180 grādu režīmu vienai 60 grādu darbībai, trīs slēdži ir atvērti un trīs slēdži ir aizvērti. Nozīmē, ka kopējie zaudējumi ir vienādi ar trim vadītspējas zudumiem plus trīs reizes pārslēgšanās zudumiem.

Kopējie zaudējumi 180 grādos = 3 (vadītspējas zudumi) + 3 (pārslēgšanās zudumi)

Ja ņemam vērā 120 grādu režīmu vienai 60 grādu darbībai, divi slēdži ir atvērti un pārējie četri slēdži ir aizvērti. Nozīmē, ka kopējie zaudējumi ir vienādi ar divām vadītspējas zudumiem plus četrām pārslēgšanās zudumiem.

Kopējais zaudējums 120 grādos = 2 (vadītspējas zudums) + 4 (pārslēgšanās zudums)

(IV) Klasifikācija saskaņā ar kontroles tehniku

• Viena impulsa platuma modulācija (viena PWM)
• Vairāku impulsu platuma modulācija (MPWM)
• Sinusoidālā impulsa platuma modulācija (SPWM)
• Modificēta sinusoidālā impulsa platuma modulācija (MSPWM)

Invertora izeja ir kvadrātveida viļņu signāls, un šis signāls netiek izmantots slodzei. Impulsu platuma modulācijas (PWM) metodi izmanto, lai kontrolētu maiņstrāvas izejas spriegumu. Šo vadību iegūst, kontrolējot slēdžu ieslēgšanas un izslēgšanas periodu. PWM tehnikā tiek izmantoti divi signāli; viens ir atsauces signāls un otrais ir trīsstūrveida nesējsignāls. Slēdžu vārtu impulss tiek ģenerēts, salīdzinot šos divus signālus. Ir dažādi PWM paņēmienu veidi.

1) Viena impulsa platuma modulācija (viena PWM)

Katram pusciklam šajā vadības tehnikā ir pieejams vienīgais impulss. Atsauces signāls ir kvadrātveida viļņu signāls, un nesējs signāls ir trīsstūra viļņu signāls. Slēdžu vārtu impulss tiek ģenerēts, salīdzinot atskaites signālu un nesēja signālu. Izejas sprieguma frekvenci kontrolē atsauces signāla frekvence. Atsauces signāla amplitūda ir Ar un nesēja signāla amplitūda ir Ac, tad modulācijas indeksu var definēt kā Ar / Ac. Šīs tehnikas galvenais trūkums ir augsts harmonikas saturs.

2) vairāku impulsu platuma modulācija (MPWM)

Viena impulsa platuma modulācijas tehnikas trūkums tiek atrisināts ar vairākiem PWM. Šajā tehnikā viena impulsa vietā katrā izejas sprieguma pusciklā tiek izmantoti vairāki impulsi. Vārti tiek ģenerēti, salīdzinot atskaites signālu un nesēja signālu. Izejas frekvenci kontrolē, kontrolējot nesēja signāla frekvenci. Modulācijas indeksu izmanto, lai kontrolētu izejas spriegumu.

Impulsu skaits pusciklā = fc / (2 * f0)

Kur fc = nesēja signāla frekvence

f0 = izejas signāla frekvence

3) Sinusoidālā impulsa platuma modulācija (SPWM)

Šo vadības paņēmienu plaši izmanto rūpnieciskos pielietojumos. Abās metodēs atsauces signāls ir kvadrātveida viļņu signāls. Bet šajā metodē atskaites signāls ir sinusa viļņu signāls. Slēdžu vārtu impulss tiek ģenerēts, salīdzinot sinusa viļņu atskaites signālu ar trīsstūrveida nesēju viļņu. Katra impulsa platums mainās atkarībā no sinusa viļņa amplitūdas izmaiņām. Izejas viļņu formas frekvence ir tāda pati kā atsauces signāla frekvence. Izejas spriegums ir sinusoidāls, un RMS spriegumu var kontrolēt ar modulācijas indeksu. Viļņu formas ir tādas, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

4) Modificēta sinusoidāla impulsa platuma modulācija (MSPWM)

Sinusa viļņa raksturojuma dēļ viļņa impulsa platumu nevar mainīt ar modulācijas indeksa izmaiņām SPWM tehnikā. Šī iemesla dēļ tiek ieviesta MSPWN tehnika. Šajā tehnikā nesēja signāls tiek pielietots katra puscikla pirmajā un pēdējā 60 grādu intervālā. Tādā veidā tiek uzlabota tā harmoniskā īpašība. Šīs tehnikas galvenā priekšrocība ir palielināts pamatkomponents, samazināts komutācijas barošanas ierīču skaits un samazināti komutācijas zudumi. Viļņa forma ir tāda, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

(V) Atbilstoši izejas līmeņu skaitam

• Regulārs divu līmeņu invertors
• Daudzlīmeņu invertors

1) Regulārs divu līmeņu invertors

Šiem invertoriem pie izejas ir tikai sprieguma līmeņi, kas ir pozitīvs maksimālais spriegums un negatīvs maksimālais spriegums. Dažreiz nulles sprieguma līmeni sauc arī par divu līmeņu invertoru.

2) Daudzlīmeņu invertori

Šiem invertoriem izejā var būt vairāki sprieguma līmeņi. Daudzlīmeņu invertors ir sadalīts četrās daļās.

- Lidojošā kondensatora invertors

- invertoru ar diodēm

- Hibrīds invertors

- Kascade H tipa invertors

Katram invertoram ir savs darbības dizains, šeit mēs īsumā esam paskaidrojuši šos invertorus, lai iegūtu pamatidejas par tiem.