Po zakupie inwertera warto wiedzieć, jak działa inwerter. 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 inwerter. Inwertery przynoszą nam wiele wygód w życiu, takich jak grillowanie na zewnątrz, oświetlenie zewnętrzne, lodówki samochodowe itp., które działają dzięki przekształceniu prądu stałego z akumulatorów na prąd zmienny przez inwertery. Tutaj chciałbym przedstawić podstawową zasadę działania inwertera mocy.
Zasada działania
Jak widać, jest to typowy schemat zastępczy inwerterów mocy. 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 uzyskuje się Uo = Ud. Odwrotnie, gdy S2 i S3 są połączone, a S1 i S4 rozłączone, na rezystancji obciążenia uzyskuje się Uo = -Ud. Poprzez ciągłą pracę przełączników w ten sposób można uzyskać przebieg AC na obciążeniu, 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 przez zmianę częstotliwości przełączania. Zazwyczaj cztery przełączniki na powyższym rysunku to modele idealne różnych półprzewodnikowych elementów przełączających, a powszechnie stosowane w inwerterach elementy to tyrystory, tranzystory polowe i izolowane tranzystory bipolarnych bramkowych (IGBT). Na przykład poniższy rysunek przedstawia układ przełączający złożony z tranzystora polowego.
Jak widać na zdjęciu, element przełączający układu składa się z tranzystora polowego N-kanałowego i 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 na wysokonapięciowym uzwojeniu transformatora indukuje się wysokie napięcie AC, co kończy proces inwersji z DC na AC.
Podsumowanie
Teraz znasz podstawową zasadę działania inwerterów. W praktyce zastosowanie inwerterów jest zdecydowanie bardziej skomplikowane. Inwerter 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 (kondensator), bufora, mostka przełączającego, filtra i transformatora, aby zrealizować przetwarzanie poziomu energii. - Obwód napędowy
Napędza 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, inwerter to urządzenie przekształcające prąd stały w prąd zmienny.
