Инверторы

Инвертор (преобразователь) — устройство для получения заданных выходных параметров вне зависимости от входных. По типу параметра, который является основным, различают инверторы:

  • по току (сварочные инверторы);
  • по напряжению (стабилизаторы напряжения);
  • по частоте (преобразование одной частоты в другую для управления частотой вращения асинхронного электродвигателя).

В чистом виде инверторы не применяются, т.к. зачастую требуется изменение нескольких параметров электрического тока для оптимизации процесса инвертирования.

Современный инвертор настолько сложное устройство, что требует особого внимания при выборе и приобретении модели, которая будет отвечать Вашим энерготребованиям.

Принцип работы инвертора

Инвертор работает по схеме двойного преобразования входных параметров. На первом этапе происходит преобразование постоянного тока в переменный. На втором повышение напряжения с помощью трансформатора. В качественных инверторах применяют трансформаторы с сердечником в виде тора для снижения потерь.

Принцип работы преобразователя напряжения

На Рис.1 показана принципиальная блок-схема, где генератор импульсов — обобщенное название. В зависимости от способа генерации управляющих импульсов инверторы различаются на:

  • Автономные инверторы.
  • Сетевые инверторы.
  • Гибридные инверторы.

Гибридный инвертор

Гибридный инвертор (hybrid) сочетает в себе функции автономного и сетевого инвертора без возможности передачи излишков в сеть, т.к. этого не требуется. Сеть в данной конфигурации, в зависимости от мощности альтернативного генерирующего устройства, может быть основным или вспомогательным источником энергии. Для расширения функциональности и управления потоками энергии инвертор оснащен программируемой функцией выбора приоритета AC-DC (переменный/постоянный ток). В режиме АС устройство работает как сетевой инвертор, причем программой можно задать множество условий (например, включение на зарядку батарей АКБ, если выполняются определенные условия). В режиме DC инвертор работает в автономном режиме от альтернативного источника через АКБ с отключением всех или группы потребителей от сети.  Программирование инвертора позволяет сформировать различные варианты последовательностей включения/отключения режимов работы инвертора в зависимости от количественных или временных условий.

Гибридный инвертор сам по себе дорогая вещь и требует к себе взвешенного, профессионального подхода. Его эффективное применение возможно при мощности, одновременно работающих потребителей, не менее 3 КВт и при наличии достаточно мощной системы с альтернативными источником энергии.

Сетевой инвертор

Сетевой инвертор (grid-tie, on-grid) использует для генерации управляющего сигнала частоту сети. Синхронизация частот позволяет значительно упростить схему инвертора, сократить количество электронных элементов, а значит и цену устройства.

Сетевой инвертор работает:
•    под управлением таймера (включение в определенный час, день недели);
•    под управлением программы (зависимость от напряжения потребителей, генерируемой мощности или состояния АКБ).
Сетевой инвертор имеет возможность отдавать излишки энергии в сеть, и оснащен устройством, регистрирующим количество электроэнергии переданной сети. Функция очень хорошая, но в России это пока не работает.

Автономный инвертор

Автономный инвертор (off-grid — задающий) с собственным генератором управляющих импульсов. Предназначен для автономных систем энергоснабжения от альтернативных возобновляемых источников энергии. Работает от блока аккумуляторных батарей, которые заряжаются через контроллер заряда батареи. 
Автономные инверторы, в свою очередь, в зависимости от формы осциллограммы выходного тока (напряжения) разделятся на инверторы:
•    с меандровой синусоидой;
•    с «чистой» синусоидой.

Меандровая синусоида

Инверторы с такой формой выходного тока (напряжения) получается с помощью электрической схемы без использования электронных и цифровых технологий (Рис. 2). Другие названия формы осциллограммы выходного тока (напряжения): модифицированная синусоида, квазисинусоидальная, меандр.

meandrovaya-sinusoida

Очевидно, что форма меандра далека от эталонной синусоиды. Кроме этого, на участке 1-2 возникает постоянный ток, который не работает в приборах с индуктивностью или в электродвигателях. В течение этого периода вся энергия расходуется в качестве активной составляющей (омическое сопротивление), что приводит к нагреву прибора и падению мощности до 30%, т.к. при постоянном токе нет крутящего момента на роторе электродвигателя. Пауза на участке 3-4 (нулевой ток) и площадка участка меандра 1-2 (постоянный ток) вызывает разрывы в потоках индукции, т.е. формирует помехи в акустических системах, искажения радио или телевизионного сигнала. 

«Чистая» синусоида

Получение «чистой» синусоиды стало возможным с развитием силовой электроники и микропроцессорной техники. На практике чистую синусоиду можно получит только от генератора переменного тока, т.к. генерация и смена полярности происходит непрерывно. При всех остальных способах получения синусоиды получаемая форма является приближенной к эталону. Для генерации «чистого» синуса применяется технология широтно-импульсной модуляции под управлением процессора.

«Чистая» синусоида

Степень приближенности к эталону зависит от следующих факторов:

  • Тактовой частоты генерации сигнала. На практике она составляет порядка 10…20 КГц у разных производителей. С увеличением тактовой частоты увеличивается степень приближения к эталону.
  • Алгоритма формирования управляющего сигнала процессором. При постоянной тактовой частоте (ad=const) должен изменяться угол наклона наклонной части (ac) пилообразного управляющего импульса (acd), а при постоянном угле наклонной части меняется длительность импульса (ad).

Производители применяют различные алгоритмы, что не является определяющим для потребителя. Важна элементная база и решения по схемотехнике, которые определяют надежность устройства в эксплуатации.

Связь с администрацией сайта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Яндекс.Метрика