Шта је претварач напона, како ради, употреба претварача

За претварање једносмерне струје у наизменичну струју користе се посебна електронска напајања која се називају инвертори. Најчешће, претварач претвара једносмерни напон једне величине у наизменични напон друге величине.

Дакле, инвертер је генератор периодично променљивог напона, док таласни облик напона може бити синусоидан, скоро синусоидан или импулсни... Инвертори се користе и као самостални уређаји и као део система за непрекидно напајање (УПС).

Као део извора непрекидног напајања (УПС), инвертори омогућавају, на пример, континуирано напајање рачунарских система, а ако напон изненада нестане у мрежи, претварач ће одмах почети да снабдева рачунар енергијом добијеном из резервне батерије. Бар ће корисник имати времена да искључи и искључи рачунар.

Већа беспрекидна напајања користе моћније претвараче са батеријама великог капацитета који могу самостално да напајају потрошаче сатима без обзира на мрежу, а када се мрежа врати у нормалу, УПС ће аутоматски пребацити потрошаче директно на мрежу и батерије ће почети да се пуне.

Техничка страна

У савременим технологијама конверзије електричне енергије, претварач може да делује само као средња јединица, где је његова функција да претвара напон кроз трансформацију високе фреквенције (десетине и стотине килохерца). На срећу, данас се овај проблем може лако решити, јер су за развој и пројектовање инвертора на располагању оба полупроводничка прекидача способна да издрже струје од стотине ампера, магнетна језгра са потребним параметрима и електронски микроконтролери специјално дизајнирани за инверторе (укључујући и резонантне).

Захтеви за претвараче, као и за друге енергетске уређаје, укључују: високу ефикасност, поузданост, што мање димензије и тежину. Такође је неопходно да претварач издржи дозвољени ниво виших хармоника у улазном напону и да не ствара недопустиво гласан импулсни шум за кориснике.

У системима са „зеленим“ изворима електричне енергије (соларни панели, ветрењаче) за снабдевање електричном енергијом директно у општу мрежу користе се Грид-тие инвертори, који могу да раде синхроно са индустријском мрежом.

У току рада претварача напона, извор константног напона се периодично укључује у коло оптерећења са променљивим поларитетом, док се учесталост веза и њихово трајање формирају управљачким сигналом који долази из контролера.

Контролер у претварачу обично обавља неколико функција: регулише излазни напон, синхронизује рад полупроводничких прекидача, штити коло од преоптерећења. Уопштено, претварачи се деле на: самосталне претвараче (струјни и напонски претварачи) и зависне претвараче (на мрежу, на мрежу итд.)

Инвертерско коло

Полупроводнички прекидачи инвертера контролишу се од стране контролера и имају реверзне шант диоде. Излазни напон претварача, у зависности од тренутне снаге оптерећења, подешава се аутоматским променом ширине импулса у високофреквентном претварачу, у најједноставнијем случају ПВМ (ширинска импулсна модулација).

Полуталаси излазног нискофреквентног напона морају бити симетрични тако да кола оптерећења ни у ком случају не добију значајну константну компоненту (за трансформаторе је то посебно опасно), за то је ширина импулса ЛФ блока (у најједноставнији случај) постаје константан .

У контроли излазних прекидача претварача користи се алгоритам који обезбеђује секвенцијалну промену у структурама струјног кола: директан, кратак спој, обрнуто.

На овај или онај начин, тренутна вредност снаге оптерећења на излазу претварача има карактер двофреквентних таласа, стога примарни извор мора да омогући такав начин рада када кроз њега протичу таласасте струје, и да издржи одговарајући ниво сметњи. (на улазу претварача).

Ако су први претварачи били искључиво механички, данас постоји много опција за полупроводничка инвертерска кола и постоје само три типичне шеме: мост без трансформатора, потискивање са нултим терминалом трансформатора, мост са трансформатором.

Мостно коло без трансформатора налази се у изворима непрекидног напајања од 500 ВА и аутомобилским инвертерима. Клизно коло са неутралним терминалом трансформатора се користи у УПС-у мале снаге (за рачунаре) капацитета до 500 ВА, где је напон резервне батерије 12 или 24 волта. Мостно коло са трансформатором се користи у моћним изворима непрекидног напајања (за јединице и десетине кВА).

Таласни облик излазног напона

У правоугаоним претварачима напона, група реверзних диодних прекидача се укључује на излазу како би се произвео наизменични напон на оптерећењу и обезбедио контролисани режим циркулације у колу. реактивна енергија.

За пропорционалност излазног напона одговорни су: релативно трајање контролних импулса или фазни помак између контролних сигнала кључних група. У неконтролисаном режиму циркулације реактивне снаге, корисник утиче на облик и величину излазног напона претварача.

У претварачима напона са степенастим излазом, високофреквентни пред-конвертор формира униполарну криву степена напона, приближно приближног облика синусном таласу чији је период упола мањи од периода излазног напона. ЛФ мостно коло затим конвертује униполарну криву корака у две половине биполарне криве која отприлике подсећа на синусни талас.

У претварачима напона са синусоидним (или скоро синусоидним) обликом излаза, високофреквентни пред-конвертор генерише константан напон по амплитуди близак будућем синусоидном излазу.

Мостно коло затим формира променљиву ниске фреквенције од константног напона, помоћу више ПВМ-ова, када се сваки пар транзистора у сваком полуциклусу формирања излазног синусног таласа отвара неколико пута за време које варира у складу са хармонијским законом. . Нископропусни филтер затим издваја синус из резултујућег таласног облика.

ВФ кола за претходну конверзију у инвертерима

Најједноставнија високофреквентна кола за претконвертовање у инверторима су самогенеришућа. Они су прилично једноставни у смислу техничке имплементације и прилично су ефикасни при малим снагама (до 10-20 В) за снабдевање оптерећења која нису критична за процес напајања. Фреквенција осцилатора није већа од 10 кХз.

Позитивна повратна информација у таквим уређајима се добија засићењем магнетног кола трансформатора. Али за моћне претвараче такве шеме нису прихватљиве, јер се губици у прекидачима повећавају, а ефикасност је на крају ниска.Такође, сваки кратки спој на излазу прекида самоосцилације.

Боља кола прелиминарних високофреквентних претварача су флибацк (до 150 В), пусх-пулл (до 500 В), полумост и бридге (више од 500 В) ПВМ контролера, где фреквенција конверзије достиже стотине од килохерца.

Врсте претварача, начини рада

Монофазни претварачи напона се деле у две групе: са чистим синусним таласом на излазу и са модификованим синусним таласом Већина савремених уређаја омогућава поједностављени облик мрежног сигнала (модификовани синусни талас).

Чисти синусни талас је важан за уређаје који на улазу имају електромотор или трансформатор или ако је у питању посебан уређај који ради само са чистим синусним таласом на улазу.

Трофазни претварачи се углавном користе за генерисање трофазне струје за електромоторе, на пример за напајање трофазни асинхрони мотор… У овом случају, намотаји мотора су директно повезани на излаз претварача. Што се тиче снаге, претварач се бира на основу његове вршне вредности за корисника.

Генерално, постоје три начина рада претварача: старт, континуиран и преоптерећење. У режиму покретања (пуњење капацитета, покретање фрижидера) снага може да удвостручи назив инвертора за делић секунде, што је прихватљиво за већину модела. Континуирани режим - одговара номиналној вредности претварача. Режим преоптерећења — када је снага корисника 1,3 пута већа од номиналне — у овом режиму просечан претварач може да ради око пола сата.