Introduktion til forskellige typer invertere

Vekselstrømsforsyning bruges til næsten alle boligbehov, kommercielle og industrielle behov. Men det største problem med AC er, at det ikke kan gemmes til fremtidig brug. Så AC konverteres til DC, og derefter lagres DC i batterier og ultra-kondensatorer. Og nu, når der er behov for AC, omdannes DC igen til AC for at køre de AC-baserede apparater. Så enheden, der konverterer DC til AC, kaldes Inverter. Inverteren bruges til at konvertere DC til variabel AC. Denne variation kan være i størrelsen af ​​spænding, antal faser, frekvens eller faseforskel.

Klassificering af inverter

Inverter kan klassificeres i mange typer baseret på output, kilde, belastningstype osv. Nedenfor er den komplette klassificering af inverterkredsløbene:

(I) I henhold til outputkarakteristikken

1. Square Wave inverter
2. Sine Wave inverter
3. Modificeret Sine Wave-inverter

(II) I henhold til kilden til inverteren

1. Nuværende kildeomformer
2. Spændingskilde inverter

(III) I henhold til belastningstypen

1. Enfaset inverter
   1. Halvbro inverter
   2. Fuld Bridge inverter
2. Tre-faset inverter
   1. 180 graders tilstand
   2. 120 graders tilstand

(IV) I henhold til forskellige PWM-teknikker

1. Enkel pulsbreddemodulation (SPWM)
2. Multipuls pulsbreddemodulation (MPWM)
3. Sinusformet pulsbreddemodulation (SPWM)
4. Modificeret sinusformet pulsbreddemodulation (MSPWM)

(V) I henhold til antal outputniveauer

1. Regelmæssig to-niveau inverter
2. Multi-niveau inverter

Nu vil vi diskutere dem alle en efter en. Du kan kontrollere et eksempel på 12v DC til 220v AC inverter Circuit design her.

(I) I henhold til outputkarakteristikken

Ifølge udgangskarakteristikken for en inverter kan der være tre forskellige typer omformere.

• Square Wave inverter
• Sine Wave inverter
• Modificeret Sine Wave-inverter

1) Firkantbølgeomformer

Udgangsbølgeformen for spændingen til denne inverter er en firkantbølge. Denne type inverter bruges mindst blandt alle andre typer inverter, fordi alle apparater er designet til sinusforsyning. Hvis vi leverer firkantbølger til sinusbølgeapparat, kan det blive beskadiget, eller tabene er meget høje. Omkostningerne ved denne inverter er meget lave, men applikationen er meget sjælden. Det kan bruges i enkle værktøjer med en universel motor.

2) Sinusbølge

Udgangsbølgeformen for spændingen er en sinusbølge, og den giver os en meget lignende output til forsyningsforsyningen. Dette er den største fordel ved denne inverter, fordi alle de apparater, vi bruger, er designet til sinusbølgen. Så dette er det perfekte output og giver garanti for, at udstyr fungerer korrekt. Denne type invertere er dyrere, men i vid udstrækning brugt i private og kommercielle applikationer.

3) Modificeret sinusbølge

Konstruktionen af ​​denne type inverter er kompleks end enkel firkantbølge inverter, men lettere sammenlignet med den rene sinusbølge inverter. Output fra denne inverter er hverken ren sinusbølge eller firkantbølge. Outputtet fra en sådan inverter er nogle af to firkantede bølger. Outputbølgeformen er ikke ligefrem sinusbølge, men den ligner formen på en sinusbølge.

(II) I henhold til kilden til inverteren

• Spændingskilde inverter
• Nuværende kildeomformer

1) Strømkildeinverter

I CSI er indgangen en aktuel kilde. Denne type invertere anvendes i den industrielle applikation til mellemspænding, hvor strømbølgeformer af høj kvalitet er obligatoriske. Men CSI'er er ikke populære.

2) Spændingskildeinverter

I VSI er indgangen en spændingskilde. Denne type inverter bruges i alle applikationer, fordi den er mere effektiv og har højere pålidelighed og hurtigere dynamisk respons. VSI er i stand til at køre motorer uden devaluering.

(III) I henhold til belastningstypen

• Enfaset inverter
• Tre-faset inverter

1) enfaset inverter

Generelt bruger boliger og kommerciel belastning enfaset strøm. Enfaset inverter bruges til denne type applikationer. Enfaset inverter er yderligere opdelt i to dele;

• Enfaset halvbro-inverter
• Enfaset fuldbro-inverter

A) Enfaset halvbroinverter

Denne type inverter består af to tyristorer og to dioder, og forbindelsen er som vist i nedenstående figur.

I dette tilfælde er den samlede jævnstrømsspænding Vs og opdelt i to lige store dele Vs / 2. Tiden til en cyklus er T sek.

I halv cyklus på 0

I anden halvdel af T / 2

Vo = Vs / 2

Ved denne operation kan vi få alternerende spændingsbølgeform med 1 / T Hz frekvens og Vs / 2 topamplitude. Outputbølgeformen er en firkantbølge. Det vil blive ført gennem filteret og fjerne uønskede harmoniske, som giver os ren sinusbølgeform. Frekvensen af ​​bølgeformen kan styres af tyristorens ON-tid (Ton) og OFF-tid (Toff).

Den Størrelsen af udgangsspændingen er halvdelen af forsyningsspændingen og kilde udnyttelse periode er 50%. Dette er en ulempe ved halvbroinverter, og løsningen på dette er fuldbroinverter.

B) Enfaset fuldbro-inverter

I denne type inverter anvendes fire tyristorer og fire dioder. Kredsløbsdiagrammet for enfaset fuldbro er som vist i nedenstående figur.

Ad gangen udfører to tyristorer T1 og T2 i første halvdel cyklus 0 <t <T / 2. I denne periode er belastningsspændingen Vs, der svarer til jævnstrømsforsyningsspændingen.

I anden halvdel cyklus T / 2 <t <T leder to tyristorer T3 og T4. Belastningsspændingen i denne periode er -Vs.

Her kan vi få AC-udgangsspænding samme som DC-forsyningsspænding, og kildeanvendelsesfaktoren er 100%. Udgangsspændingsbølgeformen er firkantet bølgeform, og filtrene bruges til at konvertere den til en sinusbølge.

Hvis alle tyristorer opfører sig på samme tid eller i et par (T1 og T3) eller (T2 og T4), bliver kilden kortsluttet. Dioderne er forbundet i kredsløbet som feedback-diode, fordi den bruges til energitilbageføringen til jævnstrømskilden.

Hvis vi sammenligner fuldbroinverter med halvbroinverter, for den givne DC-forsyningsspændingsbelastning er udgangsspændingen to gange, og output er effekt er fire gange i fuld broinverter.

2) Tre-faset broomformer

I tilfælde af industriel belastning anvendes trefaset vekselstrømforsyning, og til dette er vi nødt til at bruge en trefaset inverter. I denne type inverter anvendes seks tyristorer og seks dioder, og de er forbundet som vist i nedenstående figur.

Det kan fungere i to tilstande i henhold til graden af ​​portimpulser.

• 180 graders tilstand
• 120 graders tilstand

A) 180 graders tilstand

I denne driftsform er ledningstiden for tyristor 180 grader. På ethvert tidspunkt af perioden er tre tyristorer (en tyristor fra hver fase) i ledningstilstand. Formen på fasespændingen er tre trinformede bølgeformer, og formen på linjespændingen er en kvasi-firkantet bølge som vist i figuren.

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

Fase A	T1	T4	T1	T4
Fase B	T6	T3	T6	T3	T6
Fase C	T5	T2	T5	T2	T5
Grad	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Thyristor dirigerer	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

I denne operation er tidsforskellen mellem kommuteringen af ​​udgående tyristor og ledning af indgående tyristor nul. Så samtidig ledning af indgående og udgående tyristor er mulig. Det resulterer i en kortslutning af kilden. For at undgå denne vanskelighed anvendes 120 graders driftsform.

B) 120 graders tilstand

I denne operation udfører ad gangen kun to tyristorer. En af faserne i tyristoren er hverken forbundet til den positive terminal eller til den negative terminal. Ledningstiden for hver tyristor er 120 grader. Formen på linjespænding er tre-trins bølgeform, og fasespændingens form er en kvasi-firkantet bølgeform.

Fase A	T1		T4		T1		T4
Fase B	T6		T3		T6		T3		T6
Fase C		T2		T5		T2		T5
grad	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Thyristor dirigerer	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	6 5	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	5 6

Bølgeformen for tyristors linjespænding, fasespænding og portpuls er som vist i ovenstående figur.

I enhver effektelektronisk afbryder er der to typer tab; ledningstab og koblingstab. Ledningstab betyder ON-tilstandstab i kontakten, og koblingstab betyder OFF-tilstandstab i switch. Generelt er ledningstabet større end koblingstabet i det meste af operationen.

Hvis vi overvejer 180 graders tilstand til en 60-graders drift, er tre kontakter åbne og tre kontakter er lukkede. Det samlede tab svarer til tre gange ledningstab plus tre gange skiftetab.

Samlet tab i 180 grader = 3 (ledningstab) + 3 (koblingstab)

Hvis vi overvejer 120 graders tilstand til en 60-graders drift, er to kontakter åbne, og resten af ​​de fire kontakter er lukket. Betyder samlet tab er lig med to gange ledningstab plus fire gange skiftetab.

Samlet tab i 120 grader = 2 (ledningstab) + 4 (koblingstab)

(IV) Klassificering i henhold til kontrolteknik

• Enkelt pulsbreddemodulation (enkelt PWM)
• Multipuls pulsbreddemodulation (MPWM)
• Sinusformet pulsbreddemodulation (SPWM)
• Modificeret sinusformet pulsbreddemodulation (MSPWM)

Omformerens output er firkantbølgesignal, og dette signal bruges ikke til belastningen. PWM-teknik (pulsbreddemodulation) bruges til at kontrollere vekselstrømsudgangsspænding. Denne kontrol opnås ved at styre ON- og OFF-perioden for switches. I PWM-teknik anvendes to signaler; den ene er referencesignal, og den anden er trekantet bæresignal. Portpulsen til afbrydere genereres ved at sammenligne disse to signaler. Der findes forskellige typer PWM-teknikker.

1) Enkelt pulsbreddemodulation (enkelt PWM)

For hver halve cyklus er den eneste puls tilgængelig i denne kontrolteknik. Referencesignalet er firkantbølgesignal, og bæresignalet er trekantet bølgesignal. Portpulsen til afbryderne genereres ved at sammenligne referencesignalet og bæresignalet. Frekvensen af ​​udgangsspændingen styres af frekvensen af ​​referencesignalet. Amplituden af ​​referencesignalet er Ar, og amplituden af ​​bæresignalet er Ac, så kan moduleringsindekset defineres som Ar / Ac. Den største ulempe ved denne teknik er højt harmonisk indhold.

2) Multipuls pulsbreddemodulation (MPWM)

Ulempen ved moduleringsteknik med en enkelt pulsbredde løses ved flere PWM. I denne teknik anvendes i stedet for en puls flere impulser i hver halve cyklus af udgangsspændingen. Porten genereres ved at sammenligne referencesignalet og bæresignalet. Udgangsfrekvensen styres ved at styre frekvensen af ​​bæresignalet. Modulationsindekset bruges til at kontrollere udgangsspændingen.

Antallet af impulser pr. Halv cyklus = fc / (2 * f0)

Hvor fc = frekvens af bæresignal

f0 = frekvens af udgangssignalet

3) Sinusformet pulsbreddemodulation (SPWM)

Denne kontrolteknik anvendes i vid udstrækning i industrielle applikationer. Ovenfor begge metoder er referencesignalet et firkantbølgesignal. Men i denne metode er referencesignalet et sinusbølgesignal. Portimpulsen til afbryderne genereres ved at sammenligne sinusbølgereferencesignalet med den trekantede bærebølge. Bredden af ​​hver impuls varierer med variationen i sinusbølgens amplitude. Frekvensen af ​​udgangsbølgeformen er den samme som frekvensen af ​​referencesignalet. Udgangsspændingen er en sinusbølge, og RMS-spændingen kan styres ved hjælp af moduleringsindeks. Bølgeformer er som vist i nedenstående figur.

4) Modificeret sinusformet pulsbreddemodulation (MSPWM)

På grund af karakteristikken ved sinusbølge kan pulsbredden ikke ændres med variation i moduleringsindekset i SPWM-teknik. Derfor introduceres MSPWN-teknik. I denne teknik påføres bæresignalet i det første og sidste interval på 60 grader i hver halvcyklus. På denne måde forbedres dens harmoniske egenskaber. Den største fordel ved denne teknik er øget grundlæggende komponent, reduceret antal koblingsenheder og nedsat koblingstab. Bølgeformen er som vist i nedenstående figur.

(V) I henhold til antallet af niveauer ved output

• Regelmæssig to-niveau inverter
• Multi-niveau inverter

1) Almindelig to-niveau inverter

Disse omformere har kun spændingsniveauer ved udgangen, som er positive spids og negativ spids. Nogle gange er det at have et nul-spændingsniveau også kendt som en to-niveau inverter.

2) Multilevelomformere

Disse invertere kan have flere spændingsniveauer ved udgangen. Multiniveauomformeren er opdelt i fire dele.

- Flyvende kondensatoromformer

- Diode-fastspændt inverter

- Hybrid inverter

- Kaskade H-type inverter

Hver inverter har sit eget design til drift, her har vi kort forklaret disse inverter for at få en grundlæggende idé om dem.