Nachdem Sie einen Wechselrichter erhalten haben, sollten Sie besser wissen, wie ein Wechselrichter funktioniert. Wie wir alle wissen, werden viele elektronische Produkte über 110V oder 220V Wechselstrom mit Schaltnetzteilen oder anderen Gleichrichterschaltungen betrieben, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Die sogenannte Inversion ist der Prozess der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, also der umgekehrte Vorgang der Gleichrichterumwandlung, daher stammt auch der Name Wechselrichter. Wechselrichter bringen uns viele Annehmlichkeiten im Alltag, wie zum Beispiel beim Grillen im Freien, bei der Außenbeleuchtung, im Auto-Kühlschrank usw., die alle durch die Umwandlung von Gleichstrom aus Speicherbatterien in Wechselstrom über Wechselrichter betrieben werden. Hier möchte ich das grundlegende Funktionsprinzip eines Wechselrichters vorstellen.
Funktionsprinzip
Wie Sie sehen können, ist dies ein typisches Ersatzschaltbild von Wechselrichtern. In der Abbildung bilden vier Schalter von S1 bis S4 zwei Brückenarme, wobei S1 und S2 denselben Brückenarm teilen und S3 und S4 den anderen Brückenarm. Wenn S1 und S4 verbunden sind und S2 und S3 getrennt, kann an ihrem Lastwiderstand Uo = Ud gemessen werden. Umgekehrt, wenn S2 und S3 verbunden sind und S1 und S4 getrennt, ergibt sich Uo = -Ud am Lastwiderstand. Durch kontinuierliches Umschalten der Schalter auf diese Weise kann eine Wechselstromwelle am Ausgang erzeugt werden, womit der Prozess der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom abgeschlossen ist, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Sie sollten wissen, dass die Schalter desselben Brückenarms nicht gleichzeitig geschlossen werden dürfen, um einen Kurzschluss der Stromversorgung zu vermeiden, und dass die Frequenz des Wechselstroms durch Ändern der Schaltfrequenz verändert werden kann. Im Allgemeinen sind die vier Schalter in der obigen Abbildung ideale Modelle für verschiedene Halbleiterschaltgeräte. Übliche Halbleiterschaltgeräte in Wechselrichtern sind Thyristoren, Feldeffekttransistoren und isolierte Gate-Bipolartransistoren (IGBT). Zum Beispiel zeigt die folgende Abbildung eine Schaltung mit Feldeffekttransistoren.
Wie Sie auf dem Bild sehen können, besteht das Schaltgerät der Schaltung aus einem N-Kanal-Feldeffekttransistor und einem P-Kanal-Verstärkungs-Feldeffekttransistor, die eine Push-Pull-Ausgabe bilden. Wenn das Steuersignal auf niedrigem Pegel L ist, ist der P-Kanal-Feldeffekttransistor aktiv, und wenn das Eingangssignal auf hohem Pegel H ist, ist der N-Kanal-Feldeffekttransistor aktiv. Diese abwechselnde Leitung vermeidet das Risiko eines Kurzschlusses, das durch gleichzeitiges Leiten von zwei Schaltern desselben Brückenarms entstehen könnte. Der Arbeitsprozess ist wie folgt: Die Feldeffekttransistoren TR3 und TR4 gehören zum selben Brückenarm, TR5 und TR6 zum anderen Brückenarm. Das Schalten der vier durch Impulssignale gesteuerten Schalter erzeugt abwechselnde Signale, die auf die Niederspannungswicklung des Transformators angewendet werden. Die Hochspannungswicklung des Transformators induziert dann Wechselspannung, wodurch die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom abgeschlossen wird.
Fazit
Nun kennen Sie das grundlegende Funktionsprinzip von Wechselrichtern. In der Praxis ist die Anwendung von Wechselrichtern jedoch wesentlich komplexer. Ein Solarwechselrichter besteht vollständig aus Hauptschaltung, Steuerungsschaltung, Ansteuerschaltung und Hilfsstromversorgung.
- Hauptschaltung
Die Hauptschaltung umfasst verschiedene Schaltkreise zur Durchführung der Inversion, die hauptsächlich aus Gleichstromversorgung (Kondensator), Puffer, Schaltbrückenschaltung, Filter und Transformator bestehen, um die Energieumwandlung zu vollziehen. - Ansteuerschaltung
Steuert und gewährleistet das zuverlässige Ein- und Ausschalten der Feldeffekttransistoren und anderer Schaltgeräte entsprechend dem Schaltsignal der Steuerplatine. - Steuerungsschaltung
Erfasst Rückmeldungen aus der Hauptschaltung, realisiert Steueralgorithmen und Schutzstrategien und erzeugt Schaltsignale. - Hilfsschaltung
Hilfsstromversorgung und Schaltungen für Steuer- und Treiberchips.
Zusammenfassend ist der Wechselrichter ein Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.
