Инвертор в электронике: Элементная база и схемотехника устройств силовой электроники

Силовая электроника — типы инверторов

Инвертор относится к силовому электронному устройству, которое преобразует мощность в форме постоянного тока в форму переменного тока с требуемой частотой и выходным напряжением.

Инверторы делятся на две основные категории –

• Инвертор источника напряжения (VSI) – Инвертор источника напряжения имеет жесткое напряжение источника постоянного тока, то есть напряжение постоянного тока имеет ограниченный или нулевой импеданс на входных клеммах инвертора.

• Инвертор источника тока (CSI) – Инвертор источника тока питается переменным током от источника постоянного тока с высоким сопротивлением. Результирующие волны тока не подвержены влиянию нагрузки.

Инвертор источника напряжения (VSI) – Инвертор источника напряжения имеет жесткое напряжение источника постоянного тока, то есть напряжение постоянного тока имеет ограниченный или нулевой импеданс на входных клеммах инвертора.

Инвертор источника тока (CSI) – Инвертор источника тока питается переменным током от источника постоянного тока с высоким сопротивлением. Результирующие волны тока не подвержены влиянию нагрузки.

Однофазный инвертор

Существует два типа однофазных инверторов – инвертор с полным мостом и инвертор с полным мостом.

Полумостовой инвертор

Этот тип инвертора является основным строительным блоком полного мостового инвертора. Он содержит два переключателя, и каждый из его конденсаторов имеет выходное напряжение, равное  fracVdc2. Кроме того, переключатели дополняют друг друга, то есть, если один включен, другой выключается.

Полный мостовой инвертор

Эта инверторная схема преобразует постоянный ток в переменный. Это достигается путем замыкания и размыкания переключателей в правильной последовательности. Он имеет четыре различных рабочих состояния, в зависимости от которых замкнуты переключатели.

Трехфазный инвертор

Трехфазный инвертор преобразует вход постоянного тока в выход трехфазного переменного тока. Его три плеча обычно задерживаются на угол 120 °, чтобы создать трехфазный источник переменного тока. Каждое из переключателей инвертора имеет коэффициент 50%, и переключение происходит после каждого T / 6 времени T (угловой интервал 60 °). Переключатели S1 и S4, переключатели S2 и S5 и переключатели S3 и S6 дополняют друг друга.

На рисунке ниже показана схема трехфазного инвертора. Это всего лишь три однофазных инвертора, подключенных к одному источнику постоянного тока. Напряжения полюсов в трехфазном инверторе равны напряжениям полюса в однофазном полумостовом инверторе.

Два приведенных выше типа инверторов имеют два режима проводимости – режим проводимости 180 ° и режим проводимости 120 ° .

Режим проводимости 180 °

В этом режиме проводимости каждое устройство находится в состоянии проводимости в течение 180 °, где оно включается с интервалами 60 °. Клеммы A, B и C являются выходными клеммами моста, которые подключены к трехфазному соединению треугольником или звездой нагрузки.

Работа сбалансированной подключенной звезды нагрузки описана на диаграмме ниже. Для периода 0 ° – 60 ° точки S1, S5 и S6 находятся в режиме проводимости. Клеммы A и C нагрузки подключены к источнику в его положительной точке. Терминал B подключен к источнику в его отрицательной точке. Кроме того, сопротивление R / 2 находится между нейтральным и положительным концом, тогда как сопротивление R находится между нейтральным и отрицательным полюсом.

Напряжения нагрузки даны следующим образом; V AN = V / 3, V BN = -2 В / 3, V CN = V / 3

Напряжения в сети даны следующим образом; V AB = V AN – V BN = V, V BC = V BN – V CN = -V, V CA = V CN – V AN = 0

Напряжения нагрузки даны следующим образом;

V _AN = V / 3,

V _BN = -2 В / 3,

V _CN = V / 3

Напряжения в сети даны следующим образом;

V _AB = V _AN – V _BN = V,

V _BC = V _BN – V _CN = -V,

V _CA = V _CN – V _AN = 0

Форма волны для режима проводимости 180 °

Режим проводимости 120 °

В этом режиме проводимости каждое электронное устройство находится в состоянии проводимости в течение 120 °. Он наиболее подходит для дельта-соединения в нагрузке, потому что он дает форму сигнала с шестью шагами по любой из его фаз. Следовательно, в любой момент времени только два устройства проводят, потому что каждое устройство проводит только при 120 °.

Клемма A на нагрузке подключена к положительному концу, а клемма B – к отрицательному концу источника. Терминал C на нагрузке находится в состоянии, называемом плавающим состоянием. Кроме того, фазные напряжения равны напряжениям нагрузки, как показано ниже.

Фазные напряжения = линейные напряжения

V _AB = V

V _BC = -V / 2

V _CA = -V / 2

Инвертор (электроника)

02.04.2021

Инвертор (лат. inverto — поворачивать, переворачивать) — элемент вычислительной машины, осуществляющий определённые преобразования сигнала. Различают два основных типа инверторов: аналоговые и цифровые.

Аналоговый инвертор

Инвертор в аналоговых вычислительных машинах — аналоговый функциональный блок, в котором выходная величина y ( t ) {displaystyle yleft(t ight)} и входная величина x ( t ) {displaystyle xleft(t ight)} связаны зависимостью: y ( t ) = − x ( t ) {displaystyle yleft(t ight)=-xleft(t ight)} . Применяется в АВМ структурного типа, когда при реализации структурной схемы модели необходимо изменить знак функции или величины на противоположный.

В качестве инвертора может применяться блок суммирования, в котором k 1 = 1 {displaystyle k_{1}=1} и k i = 0 , i = 2 , … , n {displaystyle k_{i}=0,i=2,dots ,n} , а напряжение на выходе определяется зависимостью:[прояснить]

U o u t ( t ) = − R 1 R U i n ( t ) = − U i n ( t ) {displaystyle U_{out}(t)=-{frac {R_{1}}{R}}U_{in}(t)=-U_{in}(t)} .

Цифровой инвертор

Инвертор в цифровых вычислительных машинах — логический элемент, выполняющий операцию логического отрицания — инверсии. Инверторы обычно изготавливают на активных элементах с одновременным усилением и формированием выходного сигнала. Наряду с другими логическими элементами используют как составную часть устройств, выполняющих определенную логическую функцию.

Типы

Различают потенциальные и импульсные инверторы.

Потенциальные инверторы

В потенциальных инверторах высокий уровень входного напряжения преобразуется в низкий, и наоборот.

Импульсные инверторы

В импульсных инверторах в момент подачи сигнала на вход, на выходе появляется сигнал противоположной полярности. Либо в момент подачи импульсов тактирующей серии на выходе появляется сигнал только при отсутствии сигнала на входе.

---

• Схендел, Артур ван
• Мышиная башня
• Рошкован, Людмила Романовна
• Псковская епархия
• SU Андромеды
• Домбровский, Вячеслав (министр)
• Кардозо, Эвертон
• Верхний Кунакбай
• Виртуальные азартные развлечения в клубе Вулкан
• Проводим досуг интересно — игровые автоматы онлайн бесплатно

Что делает инвертор? | Колонка продуктов Fuji Electric

Приводы переменного тока (низкое напряжение)

Что делает инвертор?

В последнее время люди все чаще видят дома и в офисах инверторные кондиционеры и инверторные холодильники. Инверторная техника широко представлена ​​в торговых центрах и интернет-магазинах. Клиенты покупают их, потому что они известны своей энергоэффективностью. Но торговые представители и даже рекламщики не объясняют, как работает инвертор.

• Что делает инвертор?
• Технология преобразования энергии и управления двигателем
• Преимущества
• Низкое и среднее напряжение
• Заключение

Что делает инвертор?

Инверторы

также называются приводами переменного тока или VFD (преобразователь частоты). Это электронные устройства, которые могут преобразовывать постоянный ток (постоянный ток) в переменный ток (переменный ток). Он также отвечает за контроль скорости и крутящего момента электродвигателей.

Электродвигатели используются в большинстве устройств, которые мы используем для работы, таких как мелкая электроника, транспорт и офисная техника. Этим двигателям для работы требуется электричество. Соответствие скорости двигателя требуемому процессу необходимо, чтобы избежать потерь энергии. На заводах бесполезная трата энергии и материалов может поставить под угрозу бизнес, поэтому инверторы используются для управления электродвигателями, повышая производительность и экономя энергию.

Технология преобразования энергии и управления двигателем

Привод переменного тока работает между источником питания и электродвигателем. Мощность поступает в привод переменного тока и регулирует его. Затем отрегулированная мощность передается на двигатель.

Привод переменного тока состоит из блока выпрямителя, промежуточной цепи постоянного тока и схемы обратного преобразования. Выпрямительный блок внутри привода переменного тока может быть однонаправленным или двунаправленным. Первый может разгонять и запускать двигатель, беря энергию из электрической сети. Двунаправленный выпрямитель может получать механическую энергию вращения от двигателя и возвращать ее в электрическую систему. Цепь постоянного тока будет хранить электроэнергию для использования блоком обратного преобразования.
Прежде чем регулируемая мощность будет получена двигателем, она проходит процесс внутри привода переменного тока. Входная мощность поступает в блок выпрямителя, и напряжение переменного тока преобразуется в напряжение постоянного тока. Промежуточная цепь постоянного тока сглаживает напряжение постоянного тока. Затем он проходит через схему обратного преобразования, чтобы преобразовать напряжение постоянного тока обратно в напряжение переменного тока.
Этот процесс позволяет приводу переменного тока регулировать частоту и напряжение, подаваемое на двигатель, в зависимости от требований процесса. Скорость двигателя увеличивается, когда выходное напряжение находится на более высокой частоте. Это означает, что скоростью двигателя можно управлять через интерфейс оператора.

Преимущества

1. Энергосберегающий

Вентиляторы и насосы значительно выигрывают от приводов переменного тока. Преимущество демпферов и средств управления включением/выключением, использование приводов переменного тока может снизить потребление энергии на 20-50 процентов за счет управления вращением двигателя. Это похоже на снижение скорости автомобиля. Вместо тормозов можно снизить скорость автомобиля, слегка нажав на педаль акселератора.

2. Устройства плавного пуска

Преобразователь частоты запускает двигатель, подавая мощность на низкой частоте. Он постепенно увеличивает частоту и скорость двигателя, пока не будет достигнута желаемая скорость. Операторы могут установить ускорение и замедление в любое время, что идеально подходит для эскалаторов и конвейерных лент, чтобы избежать падения груза.

3. Контролируемый пусковой ток

Для запуска двигателя требуется в семь-восемь раз больше тока полной нагрузки двигателя переменного тока. Привод переменного тока снижает пусковой ток, что приводит к меньшему количеству перемоток двигателя, что продлевает срок службы двигателя.

4. Уменьшение помех в линии электропередач

Запуск двигателя переменного тока через линию может привести к колоссальному потреблению энергии в системе распределения электроэнергии, что приведет к падению напряжения. Чувствительное оборудование, такое как компьютеры и датчики, срабатывает при запуске большого двигателя. Привод переменного тока устраняет это падение напряжения, отключая питание двигателя вместо отключения.

5. Легко меняет направление вращения

Преобразователи частоты

могут выполнять частые операции пуска и останова. Требуется только небольшой ток, чтобы изменить направление вращения после изменения команды вращения. Настольные миксеры могут выдавать правильную мощность в зависимости от направления вращения, а количество оборотов можно регулировать с помощью инверторного привода

.

6. Простая установка

Преобразователи частоты

предварительно запрограммированы. Питание управления вспомогательными устройствами, линиями связи и проводами двигателя уже подключено на заводе. Подрядчику необходимо только подключить линию к источнику питания, который будет питать привод переменного тока.

7. Регулируемый предел крутящего момента

Приводы переменного тока

могут защитить двигатели от повреждений, точно контролируя крутящий момент. Например, в машинном заторе двигатель будет продолжать вращаться до тех пор, пока не сработает устройство перегрузки. Привод переменного тока можно настроить на ограничение величины крутящего момента, прикладываемого к двигателю, чтобы избежать превышения предела крутящего момента.

8. Исключение компонентов механического привода

Привод переменного тока может обеспечивать низкую или высокую скорость, требуемую нагрузкой, без повышающих или понижающих устройств и редукторов. Это экономит затраты на техническое обслуживание и требования к площади пола.

Низкое и среднее напряжение

Приводы переменного тока

классифицируются как низковольтные (LV) и средневольтные (MV). При приобретении приводов переменного тока необходимо учитывать несколько факторов.

Низковольтный привод имеет выходное напряжение от 240 до 600 вольт переменного тока (В переменного тока). Они обычно используются в конвейерных лентах, компрессорах и насосах. Поскольку низковольтные приводы вызывают меньшую нагрузку на двигатель, требуется минимальное техническое обслуживание. Он также потребляет меньше энергии. Привод низкого напряжения обеспечивает высокую частоту и лучшую производительность двигателя при низком напряжении, что снижает производственные затраты.

С другой стороны, низкое напряжение создает больший ток. Если приводы низкого напряжения используются с машинами высокой мощности (HP), они выделяют больше тепла и повышают температуру в помещении. Больше ток означает больше выделяемого тепла. Необходимо установить вентиляцию и дополнительное кондиционирование воздуха.

Огромные электродвигатели мощностью в несколько мегаватт на электростанциях и металлообрабатывающих заводах используют приводы среднего напряжения. Они имеют выходное напряжение 4160 В переменного тока, но могут достигать 69 000 В переменного тока. Им требуется высокое входное напряжение для достижения высокого выходного напряжения. С точки зрения затрат, для приводов среднего напряжения требуются более крупные и дорогие выключатели и трансформаторы. Они физически больше по сравнению с приводами LV. Приводы среднего напряжения также проходят регулярное техническое обслуживание под наблюдением инженера OEM, в отличие от приводов низкого напряжения, которые могут обслуживаться собственной командой по обслуживанию электрооборудования.

Заключение

Компании и обычные потребители стремятся экономить энергию. Это способствовало развитию инверторов в машинах и обычных бытовых приборах. Инверторы прячут и хранят в помещениях с достаточной вентиляцией. Тем не менее, они играют большую роль в энергосбережении. Возможность точного управления офисными устройствами в зависимости от спроса позволяет значительно снизить потребление энергии и производственные отходы.

Фейсбук
Твиттер

Сопутствующие товары

Связанный столбец

Что такое инвертор? — Sunpower UK

Что такое инвертор?

Инвертор преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. В большинстве случаев входное постоянное напряжение обычно ниже, а выходное переменное напряжение равно напряжению сети 120 или 240 вольт в зависимости от страны.

Инвертор может быть построен как автономное оборудование для таких приложений, как солнечная энергия, или для работы в качестве резервного источника питания от батарей, которые заряжаются отдельно.

Другая конфигурация — это когда он является частью более крупной цепи, такой как блок питания или ИБП. В этом случае входной постоянный ток инвертора поступает от выпрямленного сетевого переменного тока в блоке питания, либо от выпрямленного переменного тока в ИБП, когда есть питание, и от батарей при сбое питания.

Существуют различные типы инверторов в зависимости от формы импульса переключения. Они имеют различные конфигурации цепей, эффективность, преимущества и недостатки.

Инвертор обеспечивает переменное напряжение от источников питания постоянного тока и полезен для питания электроники и электрического оборудования, рассчитанного на напряжение сети переменного тока. Кроме того, они широко используются в инвертирующих каскадах импульсных источников питания. Схемы классифицируются по технологии переключения и типу переключателя, форме сигнала, частоте и форме выходного сигнала.

Базовый режим инвертора

Основные схемы включают в себя генератор, схему управления, схему управления силовыми устройствами, переключающие устройства и трансформатор.

Преобразование постоянного тока в переменное напряжение достигается путем преобразования энергии, хранящейся в источнике постоянного тока, таком как батарея, или на выходе выпрямителя, в переменное напряжение. Это осуществляется с помощью коммутационных устройств, которые непрерывно включаются и выключаются, а затем повышаются с помощью трансформатора. Хотя есть некоторые конфигурации, в которых трансформатор не используется, они не получили широкого распространения.

Входное напряжение постоянного тока включается и выключается силовыми устройствами, такими как МОП-транзисторы или силовые транзисторы, и импульсами, подаваемыми на первичную сторону трансформатора. Переменное напряжение в первичной обмотке индуцирует переменное напряжение во вторичной обмотке. Трансформатор также работает как усилитель, увеличивая выходное напряжение в соотношении, определяемом коэффициентом трансформации. В большинстве случаев выходное напряжение повышается со стандартных 12 вольт, обеспечиваемых батареями, до 120 вольт или 240 вольт переменного тока.

Три обычно используемых выходных каскада инвертора: двухтактный с трансформатором с центральным отводом, двухтактный полумост или двухтактный полный мост. Двухтактный с центральным отводом наиболее популярен благодаря своей простоте и гарантированным результатам; однако он использует более тяжелый трансформатор и имеет более низкий КПД.

Простой двухтактный инвертор постоянного тока в переменный со схемой трансформатора с центральным отводом показан на рисунке ниже.

Рис. 1. Базовая схема включения инвертора

Выходные сигналы инвертора

Инверторы классифицируются в соответствии с их формами выходных сигналов с тремя распространенными типами: прямоугольная волна, чистая синусоида и модифицированная синусоида.

Прямоугольная волна проста и дешевле, однако имеет низкое качество мощности по сравнению с двумя другими. Модифицированная прямоугольная волна обеспечивает лучшее качество питания (THD ~ 45%) и подходит для большинства электронных устройств. Они имеют прямоугольные импульсы с мертвыми зонами между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом (THD около 24%).

Рисунок 2: Модифицированный синусоидальный сигнал

Истинный синусоидальный инвертор имеет наилучшую форму сигнала с самым низким THD около 3%. Однако он является самым дорогим и используется в таких приложениях, как медицинское оборудование, стереосистемы, лазерные принтеры и другие приложения, требующие синусоидальных сигналов. Они также используются в инверторах сетевых связей и оборудовании, подключенном к сети.

Рисунок 3: Чистая синусоида

Приложения

Инверторы используются для различных приложений, от небольших автомобильных адаптеров до бытовых или офисных приложений, а также для больших сетевых систем.