Po zakupie falownika warto wiedzieć, jak działa falownik. Jak wszyscy wiemy, wiele urządzeń elektronicznych korzysta z zasilania 110V lub 220V AC za pomocą zasilacza impulsowego lub innego układu prostowniczego do konwersji AC na DC, a tak zwana inwersja to proces przekształcania DC na AC, który jest odwrotnym procesem do konwersji prostownika, stąd nazwa falownik. Falowniki przynoszą nam wiele wygód w życiu, takich jak grillowanie na zewnątrz, oświetlenie zewnętrzne, lodówki samochodowe itp., które wszystkie działają poprzez przekształcenie prądu stałego z akumulatorów na prąd zmienny za pomocą falowników. Tutaj chciałbym przedstawić podstawową zasadę działania falownika.
Zasada działania
Jak widać, jest to typowy schemat zastępczy falowników. Na rysunku cztery przełączniki od S1 do S4 tworzą dwa ramiona mostka, z których S1 i S2 należą do jednego ramienia, a S3 i S4 do drugiego. Gdy S1 i S4 są połączone, a S2 i S3 rozłączone, na rezystancji obciążenia można uzyskać Uo = Ud. Odwrotnie, gdy S2 i S3 są połączone, a S1 i S4 rozłączone, na rezystancji obciążenia pojawia się Uo = -Ud. Poprzez ciągłą pracę przełączników w ten sposób można uzyskać na obciążeniu przebieg prądu zmiennego, co kończy proces przekształcania DC na AC, jak pokazano na poniższym rysunku.
Należy pamiętać, że przełączniki w tym samym ramieniu mostka nie mogą być połączone jednocześnie, aby uniknąć zwarcia zasilania, a częstotliwość prądu zmiennego można zmieniać, zmieniając częstotliwość przełączania. Zazwyczaj cztery przełączniki na powyższym rysunku to modele idealne różnych półprzewodnikowych elementów przełączających, a powszechnie stosowane w falownikach elementy to tyrystory, tranzystory polowe i izolowane tranzystory bipolarne (IGBT). Na przykład poniższy rysunek przedstawia układ przełączający zbudowany z tranzystora polowego.
Jak widać na zdjęciu, element przełączający układu składa się z tranzystora polowego N-kanałowego oraz tranzystora polowego P-kanałowego wzmocnionego, tworząc wyjście push-pull. Gdy sygnał sterujący jest na poziomie niskim L, działa tranzystor polowy P-kanałowy, a gdy sygnał wejściowy jest na poziomie wysokim H, działa tranzystor polowy N-kanałowy. Ta naprzemienna przewodność zapobiega ryzyku zwarcia spowodowanego jednoczesnym przewodzeniem dwóch przełączników z tego samego ramienia mostka. Proces pracy jest następujący: tranzystory polowe TR3 i TR4 należą do jednego ramienia mostka, a TR5 i TR6 do drugiego. Przewodzenie czterech przełączników sterowanych sygnałami impulsowymi zamyka obwód, generując sygnały przemienne, które są podawane na niskonapięciowe uzwojenie transformatora, a wysokonapięciowe uzwojenie transformatora indukuje wysokie napięcie AC, co kończy proces inwersji z DC na AC.
Podsumowanie
Teraz znasz podstawową zasadę działania falowników. W praktyce zastosowanie falowników jest znacznie bardziej skomplikowane. Falownik solarny składa się całkowicie z obwodu głównego, obwodu sterującego, obwodu napędowego oraz zasilania pomocniczego.
- Obwód główny
Obwód główny obejmuje różne układy przełączające do realizacji inwersji, które składają się głównie z zasilania DC (kondensatora), bufora, mostka przełączającego, filtra i transformatora, aby zrealizować przetwarzanie poziomu energii. - Obwód napędowy
Steruje i zapewnia niezawodne włączanie/wyłączanie tranzystorów polowych i innych elementów przełączających zgodnie z sygnałem przełączania z płyty sterującej. - Obwód sterujący
Zbiera informacje zwrotne z obwodu głównego, realizuje algorytm sterowania i strategię ochrony oraz generuje sygnał przełączania. - Obwód pomocniczy
Zasilanie pomocnicze oraz obwód układu sterującego i układu napędowego.
Podsumowując, falownik to urządzenie, które przekształca prąd stały w prąd zmienny.
