Назначение и особенности работы инверторов. Принцип инвертирования
Инвертор — это устройство, которое предназначено для преобразования постоянного электрического тока в переменный, а также для изменения частоты переменного тока
Пример схемы автономного инвертора изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема автономного инвертора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: Ф1 - входной фильтр; И - инвертор с диодами с тиристорами, диодами и коммутирующими составляющими; Тр - трансформатор; Ф2 - выходной фильтр
Современные инверторы применяются в ряде случаев. Использование инверторов необходимо в том случае, если в сети присутствует только химический источник постоянного тока, а для некоторых приемников энергии необходим переменный. Еще одним случаем необходимости применения инвертора является необходимость преобразования переменного напряжения одной частоты в напряжение другой. Также инвертор используется, когда необходимо увеличение качества выпрямленного ранее напряжения посредством преобразования выпрямленного напряжения промышленной частоты в переменное напряжение повышенной частоты с последующим выпрямлением с целью уменьшения коэффициента пульсации.
Схема инвертирования – это схема соединения вентильных элементов и составляющих коммутации, а также трансформатора и (иногда) выходного и входного фильтров.
Сущность процесса инвертирования постоянного электрического тока заключается в том, что при помощи использования полупроводниковых переключателей, которые входят в состав схемы инвертирования, а также соответствующего чередования разомкнутого и замкнутого их состояния осуществляется подключение резистора нагрузки к источнику постоянного электрического тока, обеспечивающее изменение направления тока в нем, подобное протеканию по нему переменного электрического тока. Благодаря данному процессу создается возможность электропитания приемников переменного электрического тока от первичного источника постоянного тока. Данные переключатели (контроллеры могут решать следующие дополнительные задачи:
- Защита от перегрузок.
- Регулирование напряжения.
- Синхронизация частоты переключений ключей.
Ключи инверторов должны быть управляемыми и обладать двусторонней проводимостью электрического тока. Такие ключи получают посредством шунтирования транзисторов диодами, исключение полевые транзисторы, потому что в них диод является внутренней составляющей полупроводниковой структуры. Регулирование напряжения на выходе инвертора достигается за счет изменения площади импульсов. Это может достигаться благодаря регулировки ширины импульса полуволны. Для того, чтобы получить управляемый режим работы инвертора его ключи и алгоритм управления ими должны обеспечивать последовательную смену структуры силовой цепи.
Классификация инверторов
Инверторы классифицируются по:
- Количеству импульсов противоположной полярности за один период. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на однотактные и двухтактные.
- Схеме инвертирования. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на инверторы с однофазной мостовой, однофазной однотактной, однофазной двухтактной, трехфазной мостовой и трехфазной однотактной с нулевым выводом схемой.
- Количеству фаз вторичной обмотки трансформатора. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные.
- Типу переключающих ключей. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на транзисторные и тиристорные. Транзисторные инверторы используются для получения выходной мощности до 1000 ватт. Для получения большей выходной мощности, до 100 киловатт используются тиристорные инверторы.
- Способу управления переключающими устройствами. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на автономные (инверторы с самовозбуждением) и ведомые сетью (инверторы с независимым возбуждением). Автономный инвертор представляет собой полупроводниковый инвертор, в котором коммутация составляющих под действием напряжения. Инверторы с независимым возбуждением представляют собой инверторы, в которых коммутация полупроводниковых приборов осуществляется под действием напряжения, которое обусловлено внешними источниками электроэнергии.
Современные инверторы также могут классифицироваться в зависимости от требований, которые предъявляются к ним. Согласно данному способу классификации инверторы делятся на инверторы с бестрансформаторными и трансформаторными выходами. Трансформаторные инверторы используются, когда есть необходимость в изменении величины выходного напряжения относительно источников питания или обеспечении электроразвязки цепей переменного и постоянного электрического тока.
