Знакомство с инверторами: устройство, принципы работы и функции

Что такое инвертор?

Инвертор — это преобразователь, который преобразует постоянный ток (от батареи или аккумуляторной батареи) в переменный ток с фиксированной частотой, постоянным напряжением или регулируемой частотой и напряжением. Он состоит из инверторного моста, управляющей логики и схемы фильтра. Он состоит из полупроводниковых силовых приборов и схем управления и привода. С развитием технологий микроэлектроники и силовой электроники появились новые мощные полупроводниковые приборы и усовершенствованные схемы управления приводом. В настоящее время в инверторах обычно используются следующие устройства: Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), силовые полевые транзисторы (MOSFET), управляемые МОП-тиристоры (MCT) и интеллектуальные силовые модули (IPM), которые являются передовыми и простыми в управлении. Примеры мощных технологий. Схемы управления эволюционировали от аналоговых интегральных схем до использования однокристальных микропроцессоров или цифровых сигнальных процессоров (DSP) для управления, что позволяет инверторам продолжать совершенствоваться с точки зрения систематизации, всестороннего управления, экономии энергии и многофункциональности.

Компоненты инвертора

Вход постоянного тока: на вход постоянного тока инвертора подается питание постоянного тока от источника питания или аккумулятора. Эта часть обычно включает в себя входные разъемы, схемы защиты входов и т. д.

Схема инвертора: Схема инвертора является основной частью инвертора и отвечает за преобразование мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Схемы инверторов обычно состоят из силовых полупроводниковых приборов (таких как тиристоры, IGBT, MOSFET и т. д.) и соответствующих схем управления для преобразования напряжения и частоты.

Схема управления: Схема управления используется для управления и регулирования инвертора, чтобы обеспечить стабильность и точность выходного напряжения и частоты. Схема управления обычно реализуется микроконтроллером или процессором цифровых сигналов, включая системы управления с обратной связью и функции защиты.

Схема выходного фильтра: Схема выходного фильтра используется для фильтрации гармоник и помех на выходе инвертора для улучшения качества и стабильности выходного напряжения. Схема выходного фильтра обычно включает в себя такие компоненты, как катушки индуктивности и конденсаторы.

Система отвода тепла: инвертор выделяет тепло во время работы, поэтому необходима эффективная система отвода тепла для охлаждения электронных устройств и цепей, чтобы обеспечить их нормальную рабочую температуру. Система охлаждения обычно включает в себя радиаторы, охлаждающие вентиляторы или системы жидкостного охлаждения.

Схема защиты: Схема защиты используется для защиты инвертора от ненормальных условий, таких как перегрузка, перенапряжение, перегрузка по току, короткое замыкание и т. д., а также для обеспечения безопасности и стабильности инвертора и подключенного оборудования.

Выходная клемма: Выходная клемма инвертора обеспечивает преобразованную выходную мощность переменного тока и подключается к соответствующему нагрузочному оборудованию, например, бытовой технике, двигателям и т. д. Выход обычно включает в себя выходной разъем и схему защиты выхода.

Как работает инвертор

Инвертор работает по тому же принципу, что и импульсный источник питания. Он использует колебательный чип или специальную схему для регулирования выходного колебательного сигнала. Затем этот сигнал усиливается для непрерывного переключения полевой трубки. Регулируя свойства переменного тока, инвертор может генерировать синусоидальный переменный ток, аналогичный тому, который наблюдается в электросети.

Инвертор начинает работу с получения постоянного тока (DC) от источника питания постоянного тока, такого как батарея, аккумуляторная батарея или солнечная панель.

Преобразование постоянного тока в переменный:

Импульсное преобразование: силовые полупроводниковые устройства (такие как MOSFET, IGBT и т. д.) внутри инвертора работают по принципу высокочастотного переключения, преобразуя мощность постоянного тока в высокочастотный переменный ток (AC). Схема управления затвором трубки переключателя мощности может управляться логической схемой или специальной микросхемой управления, микроконтроллером общего назначения или микросхемой DSP и т. д. и имеет возможность стабилизации напряжения на выходе инвертора.

Модуляция и контроль:

Затем сигнал ШИМ генерируется инвертором ШИМ-управления для обеспечения запаса. Амплитуда может варьироваться от 10% до 20%, причем изменение от низкого к высокому не ограничено; просто уменьшите рабочий цикл ШИМ. Таким образом, диапазон колебаний входного постоянного напряжения инвертора составляет от -15% до 20%. Пока позволяет напряжение устройства, ограничений нет. Требуются лишь умеренные корректировки ширины выходного импульса (эквивалентные прерыванию). ШИМ регулирует время включения и выключения переключающих элементов для управления формой выходного сигнала переменного тока. Технология ШИМ приближает форму выходного сигнала к синусоидальной и позволяет регулировать выходное напряжение и частоту.

Фильтрация и формирование:

Схема фильтра: преобразованный высокочастотный переменный ток фильтруется схемой фильтра (включая катушки индуктивности и конденсаторы) для удаления высокочастотных составляющих и сглаживания формы сигнала, приближая его к чистой синусоидальной волне. Функция схемы фильтра заключается в устранении высокочастотного шума и гармонических составляющих во время процесса переключения для получения плавного выходного переменного тока.

Регулирование напряжения:

Управление с обратной связью: встроенная система управления с обратной связью инвертора постоянно контролирует выходное напряжение и ток и регулирует их в соответствии с заданными значениями, чтобы обеспечить стабильность выходного напряжения и частоты. Система управления с обратной связью может быстро реагировать на изменения нагрузки и поддерживать стабильную производительность.

Выход:

Выход переменного тока: модулированная, преобразованная и отфильтрованная мощность переменного тока выводится через выходную клемму и подается на различные нагрузки переменного тока, такие как бытовая техника, электронное оборудование и т. д. Выходная мощность переменного тока обычно представляет собой синусоидальную волну 220 В, 50 Гц (или 110 В). , 60 Гц, в зависимости от конкретного применения и региона).

Особенности инвертора

1. High conversion efficiency and fast startup. Nowadays, with the development of technology, the energy conversion efficiency of inverters is usually higher, generally above 90%. The conversion efficiency of inverters produced by JCPOWER can reach up to 94%.

2. Он оснащен механизмами защиты: защита от пониженного напряжения, защита от короткого замыкания, защита от обратного подключения, защита от перегрузки, защита от высокого напряжения и защита от перегрузки по току.

3. В большинстве инверторов используются полностью антиокислительные алюминиевые корпуса с хорошими характеристиками рассеивания тепла.

4. Стабильное напряжение и частота: инвертор может выдавать стабильное напряжение и частоту, чтобы обеспечить нормальную работу подключенной нагрузки.

5. Интеллектуальное управление:

• Цифровое управление. Для управления используйте микроконтроллер или процессор цифровых сигналов (DSP), что повышает точность управления и скорость реакции.
• Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT): в солнечных фотоэлектрических системах инвертор способен динамически регулировать входное напряжение, чтобы максимизировать выходную мощность солнечной панели.

Сильная совместимость:

Адаптация к различным типам нагрузок. Инверторы могут адаптироваться к резистивным нагрузкам (например, осветительным приборам и электронагревателям), индуктивным нагрузкам (например, двигателям и трансформаторам) и емкостным нагрузкам (например, компьютерам и электронному оборудованию).
Совместимость с различными типами батарей: он совместим со свинцово-кислотными батареями, литиевыми батареями и другими типами батарей для удовлетворения потребностей различных систем хранения энергии.

Модульная конструкция:

Простота расширения и обслуживания. Многие инверторы имеют модульную конструкцию, облегчающую расширение и обслуживание системы.

Сценарии применения инвертора

• Бытовое применение: домашние фотоэлектрические системы, системы бесперебойного питания (ИБП), аварийные резервные источники питания и источники питания для бытовой техники.
• Промышленное применение: управление промышленной автоматизацией, промышленные системы бесперебойного питания, системы возобновляемых источников энергии, системы хранения энергии, электропитание промышленного оборудования, центры связи и обработки данных.
• Мобильные приложения: автомобильные инверторы, инверторы для лодок, активный отдых и кемпинг, мобильные магазины и грузовики с едой.

Меры предосторожности при использовании инвертора

1. Напряжение батареи должно соответствовать входному напряжению постоянного тока инвертора. Например, инвертор на 12 В необходимо подключить к аккумулятору на 12 В.
2. Выходная мощность инвертора должна быть больше общей мощности всех нагрузок, оставляя запас 20%. Электроприборы большой мощности и электроприборы с электродвигателями требуют большего запаса для обеспечения нормального использования.
3. Соединительные клеммы на входе постоянного напряжения инвертора отмечены положительным и отрицательным полюсами. Красный — положительный полюс (+), а черный — отрицательный полюс (-). Аккумулятор также имеет маркировку положительного и отрицательного полюсов; красный — положительный полюс (+), а черный — отрицательный полюс (-). При подключении необходимо соединить положительный полюс (красный с красным) и отрицательный полюс. Подключите минус (черный соединяется с черным). Диаметр соединительного провода должен быть достаточно толстым, а длину соединительного провода необходимо максимально уменьшить.
4. Инвертор следует размещать в прохладном, вентилируемом и сухом месте во избежание контакта с дождем, вдали от легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов, а также размещать отдельно и вдали от других объектов.
5. Категорически запрещается использовать инвертор с поврежденным корпусом.
6. Пожалуйста, держите руки сухими при подключении аккумулятора и убедитесь, что на ваших руках нет других металлических предметов.
7. Для чистки инвертора используйте сухую тряпку или антистатическую ткань.
8. Если инвертор невозможно использовать нормально, обратитесь к руководству пользователя для устранения неполадок.

Заключение

Инверторная технология всегда будет обновляться и улучшаться, пока она существует. Инверторы, важнейший компонент преобразования энергии, будут использоваться во все большем количестве приложений, способствуя разумному и эффективному использованию энергии. Но чтобы предотвратить нарушения безопасности, вам также необходимо использовать инвертор стандартным образом.

Часто задаваемые вопросы