në shtëpi vegël elektrike

Makinë saldimi DC. Inverter saldimi DC

Inverter autonom i tensionit është krijuar për të kthyer tensionin e drejtpërdrejtë në tension të alternuar. Ka edhe inverterë të rrymës, ata konvertojnë rrymën direkte në rrymë alternative. Megjithatë, invertorët e tensionit më të përdorur. Ato përdoren për shndërrimin e tensionit të drejtpërdrejtë, si ndreqës, bateri ose panele diellore, në tension alternativ, më së shpeshti me frekuencë 50 Hz ose çdo frekuencë tjetër me mundësi rregullimi të tij.

Inverter autonom i tensionit njëfazor. Parimi i funksionimit

Tensioni alternativ në ngarkesë formohet nga lidhjet alternative afatshkurtra të burimit të energjisë së tensionit DC me terminalet e kundërta të ngarkesës, domethënë, në një moment në kohë, burimi i energjisë me terminalet e veta 1-2 lidhur me terminalet e ngarkesës 3-4 , dhe tjetra - te terminalet 4-3 . (oriz. një ) Si rezultat, rryma përmes ngarkesës së pari rrjedh në një drejtim, dhe më pas në tjetrin. Me një rritje të frekuencës së një ndërrimi të tillë, frekuenca rritet. rrymë alternative në ngarkesë.

Oriz. 1 - Inverter autonom i tensionit. Parimi i funksionimit

Edhe më e lehtë për të kuptuar procesin e formimit Tensioni AC nga konstante është e mundur nëse imagjinoni se ka një rezistencë në njërën dorë dhe një bateri në tjetrën. Në këtë rast, rezistenca është gjithmonë në një pozicion fiks, dhe bateria është e lidhur ose me një shtyllë ose një minus në të njëjtin terminal të rezistencës. Kështu, rryma përmes rezistorit do të rrjedhë ose në një drejtim ose në drejtim të kundërt. Në fakt, rolin e ndërprerësve e kryejnë çelsat gjysmëpërçues.

Një diagram skematik i një inverteri autonom të tensionit është paraqitur në oriz. 2.

Oriz. 2 - Inverter autonom i tensionit. diagrami i qarkut

Konsideroni funksionimin e inverterit në shembullin e një ngarkese aktive-induktive, si më e zakonshme

Në një moment në kohë t 1 (oriz. 3 ) një palë tranzistorë diagonalisht të kundërt VT 1 , VT 4 hapur dhe tjetra VT 2 , VT 3 është e mbyllur. Rryma që rrjedh nëpër inverterin e tensionit dhe ngarkesa rritet në mënyrë eksponenciale me një konstante kohore τ= L H / R H përgjatë rrugës "+" U IP – VT 1 – L H R H – VT 4 – «-» U IP . Momentin tjetër t 2 (oriz. katër ) tranzistorë VT 1 , VT 4 mbyllur dhe VT 2 , VT 3 janë të hapura.

Oriz. 3 - Rruga e rrjedhjes së rrymës nëpër elementët e inverterit në intervalin kohor t1-t2

Oriz. 4 - Rruga e rrjedhjes së rrymës nëpër elementët e inverterit në intervalin kohor t 2- t 3

Megjithatë, për shkak të pranisë së induktivitetit L H rryma nuk mund të ndryshojë menjëherë drejtimin e saj. Prandaj, për momentin t 2 mbyllja e tranzistorëve VT 1 , VT 4 dhe zbulimet VT 2 , VT 3 rryma vazhdon të rrjedhë nëpër inverter në të njëjtin drejtim për aq kohë sa energjia e ruajtur në induktor fushë magnetike W L n = L H I 2 /2 nuk bie në zero (intervali kohor t 2 — t 3 ) (cm. oriz. katër ). Sepse transistorët VT 1 , VT 4 tashmë i mbyllur, atëherë rryma do të rrjedhë nëpër qarkun e mëposhtëm: L H R H – VD 2 – U IP – VD 3 . Gjatë këtij intervali kohor, energjia nga ngarkesa i jepet burimit të energjisë U IP .

Nëse një ndreqës përdoret si burim energjie, atëherë duhet të jetë kondensator shunt C. Kjo do të lejojë që rryma të rrjedhë në drejtim të kundërt.

Në këtë moment t 3 (oriz. 5 ), rryma do të bjerë në zero, pas së cilës drejtimi i saj do të ndryshojë. Në harkun kohor t 3 < t < t 4 rryma do të rritet, duke rrjedhur përgjatë shtegut: "+" U IP – VT 2 – L H R H – VT 3 – «-» U IP . Në monedha të kohës t 4 tranzistorë VT 2 , VT 3 do të mbyllet përsëri, VT 1 , VT 4 do të hapet. Aktuale me kalimin e kohës t 4 < t < t 5 do të vazhdojë të rrjedhë në të njëjtin drejtim derisa të bjerë në zero. Rruga aktuale: L H R H – VD 1 – U IP – VD 4 .

Oriz. 5 - Rruga e kalimit të rrymës përmes elementeve të inverterit në intervalin kohor t 3- t 4

Në momentin tjetër në kohë t 5 (oriz. 6 ) rryma do të bëhet e barabartë me zero, dhe më pas, duke ndryshuar drejtimin e saj, do të fillojë të rritet në intervalin kohor t 5 < t < t 6 . Në këtë moment t 6 tranzistorët do të kalojnë përsëri dhe proceset do të përsëriten.

Oriz. 6 - Rruga e kalimit të rrymës nëpër elementët e inverterit në intervalin kohor t 5- t 6

Rryma rrjedh nëpër qarkun "+". U IP – VT 2 –R H L H – VT 3 – «-» U IP . Pra tranzistorë VT 1 …VT 4 lidhni në mënyrë alternative furnizimin me energji elektrike U IP për të ngarkuar terminalet: së pari pozitive U IP lidhur me 3 - terminali, dhe minus për 4 - terminali, pastaj anasjelltas.

Algoritmi i kontrollit të transistorit i diskutuar më sipër ju lejon të mbani konstant tensionin e daljes së inverterit dhe, në përputhje me rrethanat, rrymën e ngarkesës, por në shumicën e rasteve është e nevojshme të ndryshoni tensionin në mënyrë që të merrni rrymën e kërkuar në ngarkesë.

Mënyrat për të rregulluar tensionin e një inverteri autonom

Ekzistojnë dy mënyra për të rregulluar tensionin e daljes së inverterit:

1) mënyra e parë është ndryshimi i madhësisë së tensionit të burimit të energjisë U IP;

2) metoda e dytë zbatohet duke përdorur të ashtuquajturat mjete të brendshme të inverterit, përkatësisht duke ndryshuar formën e tensionit të daljes.

Metoda e parë është mjaft e thjeshtë dhe kërkon vetëm një furnizim të rregulluar me energji elektrike. Thelbi i metodës së dytë është si më poshtë. Për të ndryshuar tensionin në daljen e inverterit, është e nevojshme të zhvendosni pulset e kontrollit të aplikuara në bazat e transistorëve VT 2 dhe VT 4 , në lidhje me pulset e kontrollit në VT 1 dhe VT 3 në këndin e kontrollit α (oriz. 7 ).

Oriz. 7 - Algoritme për kontrollin e transistorëve të një inverteri të tensionit njëfazor

Merrni parasysh funksionimin e inverterit të ndezur kur rregulloni tensionin e daljes

Në intervalin kohor t 1 < t < t 2 (oriz. tetë ).tranzistorë të hapur VT 1 dhe VT 4 voltazhi në ngarkesë është i barabartë me furnizimin me energji elektrike u n = U IP . Momentin tjetër t2 mbyllet VT 1 dhe hapet VT 3. Per nje kohe t 2 < t < t 3 (oriz. 9 ) rryma kalon nëpër qark R H L H – VT 4- VD 3 dhe ngarkesa është e shkurtuar, si rezultat i së cilës voltazhi në të është zero u n =0 . Në këtë moment t3 sinjali i këmbëzës aplikohet në bazën e tranzistorit VT 2 dhe hiqet nga baza VT 4 .

Si rezultat, tensioni i furnizimit me energji aplikohet në ngarkesë u n = — U IP . Prania e induktivitetit në qark çon në faktin se në intervalin kohor t 3 < t < t 4 (oriz. dhjetë ) rryma përmes inverterit vazhdon të rrjedhë në të njëjtin drejtim: L H R H – VD 2 – U IP – VD 3 , dhe pasi të bjerë në zero, do të ndryshojë drejtimin e tij dhe do të rrjedhë përgjatë zinxhirit: U IP – VT 2 – R H L H – VT 3 (oriz. njëmbëdhjetë ).

Oriz. 8 - Rruga e rrymës në intervalin kohor t 1- t 2

Oriz. 9 - Rruga e kalimit të rrymës në intervalin kohor t 2- t 3

Oriz. 10 - Rruga e rrymës në intervalin kohor t 3- t 4

Oriz. 11 - Rruga e rrymës në intervalin kohor t > t 4

Si rezultat i aplikimit të një algoritmi të tillë të kontrollit të transistorit, ndodh një pauzë në kurbën e tensionit, e cila sjell një ulje të vlerës së tensionit efektiv. Prandaj, për të rregulluar tensionin në daljen e inverterit, është e nevojshme të ndryshoni këndin e kontrollit α.

Ky artikull diskuton parimin e funksionimit të një inverteri njëfazor të tensionit me dy nivele, megjithatë, ekzistojnë edhe inverterë shumëfazorë dhe shumë nivele, por baza e funksionimit të tyre është parimi i funksionimit të inverterit të konsideruar.

Për të kthyer rrymën direkte në rrymë alternative, përdoren pajisje speciale të energjisë elektronike të quajtura inverterë. Më shpesh, një inverter konverton një tension DC të një madhësie në një tension AC të një madhësie tjetër.

Në këtë mënyrë, një inverter është një gjenerator i tensionit që ndryshon periodikisht, ndërsa forma e tensionit mund të jetë sinusoidale, afër sinusoidale ose pulsuese.. Invertorët përdoren si pajisje të pavarura dhe si pjesë e sistemeve të furnizimit me energji të pandërprerë (UPS).

Në burimet furnizim me energji të pandërprerë(UPS), invertorët lejojnë, për shembull, të marrin furnizim të vazhdueshëm me energji në sistemet kompjuterike dhe nëse voltazhi zhduket papritur në rrjet, inverteri do të fillojë menjëherë të ushqejë kompjuterin me energjinë e marrë nga bateria rezervë. Të paktën përdoruesi do të ketë kohë për të fikur saktë dhe për të fikur kompjuterin.

Furnizimet më të mëdha me energji të pandërprerë përdorin inverterë më të mëdhenj me bateri të mëdha që mund të furnizojnë në mënyrë autonome konsumatorët për orë të tëra, pavarësisht nga rrjeti, dhe kur rrjeti të kthehet në normalitet, UPS do të kalojë automatikisht konsumatorët direkt në rrjet dhe bateritë do të fillojnë të ngarkohen.

Ana teknike

AT teknologjive moderne Për të konvertuar energjinë elektrike, një inverter mund të veprojë vetëm si një lidhje e ndërmjetme, ku funksioni i tij është të konvertojë tensionin duke e transformuar atë në një frekuencë të lartë (dhjetëra dhe qindra kilohertz). Për fat të mirë, sot është e lehtë të zgjidhet një problem i tillë, sepse për zhvillimin dhe projektimin e invertorëve, të dy çelsat gjysmëpërçues të aftë të përballojnë rrymat prej qindra amperash, dhe qarqet magnetike të parametrave të kërkuar, dhe mikrokontrolluesit elektronikë të krijuar posaçërisht për invertorët (përfshirë ato rezonante) janë në dispozicion.

Kërkesat për invertorët, si dhe për pajisjet e tjera të energjisë, përfshijnë: efikasitet të lartë, besueshmëri, dimensione të përgjithshme dhe peshë sa më të vogël të jetë e mundur. Është gjithashtu e nevojshme që inverteri të përballojë nivelin e lejuar të harmonikave më të larta në tensionin e hyrjes dhe të mos krijojë zhurmë impulse të papranueshme të forta për konsumatorët.

Në sistemet me burime "të gjelbërta" të energjisë elektrike (panele diellore, mullinj me erë) për furnizimin me energji elektrike direkt në rrjetin e përgjithshëm, përdoren inverterë me lidhje rrjeti - inverterë që mund të funksionojnë në mënyrë sinkrone me rrjetin industrial.

Gjatë funksionimit të inverterit të tensionit, në qarkun e ngarkesës lidhet periodikisht një burim tensioni konstant me alternim të polaritetit, ndërsa frekuenca e lidhjeve dhe kohëzgjatja e tyre formohet nga një sinjal kontrolli që vjen nga kontrollori.

Kontrolluesi në inverter zakonisht kryen disa funksione: rregullimin e tensionit të daljes, sinkronizimin e funksionimit të çelsave gjysmëpërçuese dhe mbrojtjen e qarkut nga mbingarkesa. Në parim, invertorët ndahen në: inverterë autonomë (inverterë të rrymës dhe inverterë të tensionit) dhe inverterë të varur (të drejtuar nga rrjeti, lidhje me rrjetin, etj.)

Qarku i inverterit

Ndërprerësit gjysmëpërçues të inverterit kontrollohen nga kontrolluesi dhe kanë dioda shunt të kundërt. Tensioni në daljen e inverterit, në varësi të fuqisë së ngarkesës aktuale, rregullohet nga një ndryshim automatik në gjerësinë e pulsit në njësinë e konvertuesit me frekuencë të lartë, në rastin më të thjeshtë është .

Gjysma valët e tensionit të daljes me frekuencë të ulët duhet të jenë simetrike në mënyrë që qarqet e ngarkesës në asnjë rast të mos marrin një komponent të rëndësishëm konstant (kjo është veçanërisht e rrezikshme për transformatorët), për këtë gjerësia e pulsit të njësisë me frekuencë të ulët (në rasti më i thjeshtë) bëhet konstant.

Në kontrollin e çelësave të daljes së inverterit, përdoret një algoritëm që siguron një ndryshim sekuencial në strukturat e qarkut të energjisë: direkt, me qark të shkurtër, invers.

Në një mënyrë apo tjetër, vlera e fuqisë së ngarkesës së menjëhershme në daljen e inverterit ka natyrën e valëzimeve me një frekuencë të dyfishtë, kështu që burimi parësor duhet të lejojë një mënyrë të tillë funksionimi kur rrymat pulsuese rrjedhin nëpër të dhe të përballojë nivelin përkatës. e interferencës (në hyrje të inverterit).

Nëse invertorët e parë ishin ekskluzivisht mekanikë, sot ka shumë opsione për qarqet e inverterit të bazuara në gjysmëpërçues, dhe ka vetëm tre qarqe tipike: një urë pa transformator, një shtytje-tërheqje me një dalje të transformatorit zero, një urë me një transformator.

Një qark urë pa një transformator gjendet në furnizimet me energji të pandërprerë me një kapacitet 500 VA ose më shumë dhe në invertorët e automobilave. Qarku push-tërheqës me dalje të transformatorit zero përdoret në UPS me fuqi të ulët (për kompjuterë) me fuqi deri në 500 VA, ku voltazhi në baterinë rezervë është 12 ose 24 volt. Një qark urë me një transformator përdoret në furnizimet me energji të pandërprerë të fuqishme (për njësi dhe dhjetëra kVA).

Në invertorët e tensionit me dalje drejtkëndore, një grup çelsash me dioda me rrota të lira ndërrohet në mënyrë që të merret një tension i alternuar në ngarkesë dhe të sigurohet një mënyrë qarkullimi të kontrolluar në qark.

Për proporcionalitetin e tensionit të daljes janë përgjegjëse: kohëzgjatja relative e pulseve të kontrollit ose zhvendosja e fazës midis sinjaleve të kontrollit të grupeve të çelësave. Në një mënyrë të pakontrolluar të qarkullimit të energjisë reaktive, konsumatori ndikon në formën dhe madhësinë e tensionit në daljen e inverterit.

Në invertorët e tensionit hapësinor, konverteri paraprak i frekuencës së lartë gjeneron një formë valore të tensionit të hapit unipolar që përafërsisht në formën e një sinusoidi me një periudhë të barabartë me gjysmën e periudhës së tensionit të daljes. Më pas qarku i urës LF konverton kurbën e hapit unipolar në dy gjysma të një kurbë bipolare të formës së përafërt si një valë sinus.

Në invertorët e tensionit me një dalje sinusoidale (ose pothuajse sinusoidale), konverteri paraprak me frekuencë të lartë gjeneron një tension konstant të afërt në madhësi me amplituda e sinusoidit të ardhshëm në dalje.

Pas kësaj, qarku i urës formon një tension alternativ me frekuencë të ulët nga një tension konstant, me anë të PWM të shumëfishtë, kur çdo palë tranzistorë hapet disa herë në çdo gjysmë cikël të formimit të sinusoidit të daljes për një kohë që ndryshon sipas ndaj ligjit harmonik. Pastaj filtri me kalim të ulët nxjerr sinusin nga forma që rezulton.

Skemat më të thjeshta për konvertimin paraprak me frekuencë të lartë në inverterë janë vetëlëkundje. Ato janë mjaft të thjeshta për sa i përket zbatimit teknik dhe janë mjaft efektive në fuqi të ulëta (deri në 10-20 W) ndaj ngarkesave të energjisë që nuk janë kritike për procesin e furnizimit me energji elektrike. Frekuenca e vetë-oshilatorëve nuk është më shumë se 10 kHz.

Reagimet pozitive në pajisje të tilla merren nga ngopja e qarkut magnetik të transformatorit. Por për invertorët e fuqishëm, skema të tilla nuk janë të pranueshme, pasi humbjet në çelësat rriten, dhe si rezultat, efikasiteti rezulton të jetë i ulët. Për më tepër, çdo qark i shkurtër në dalje prish vetë-lëkundjet.

Qarqet më të mira të konvertuesve paraprak me frekuencë të lartë janë "flyback" (deri në 150 W), "push-pull" (deri në 500 W), gjysmë urë dhe urë (më shumë se 500 W) në kontrollorët PWM, ku frekuenca e konvertimit arrin qindra kilohertz. .

Llojet e inverterëve, mënyrat e funksionimit

Invertorët e tensionit njëfazor ndahen në dy grupe: me një dalje të pastër sinus dhe me një valë sinusi të modifikuar. Shumica aparate moderne lejojnë një formë të thjeshtuar të sinjalit të rrjetit (sinusoid i modifikuar).

Një valë e pastër sinusale është e rëndësishme për pajisjet që kanë një motor elektrik ose transformator në hyrje, ose nëse është një pajisje e veçantë që funksionon vetëm me një valë të pastër sinus në hyrje.

Invertorët trefazorë zakonisht përdoren për të krijuar rrymë trefazore për motorët elektrikë, për shembull, për energji. Në këtë rast, mbështjelljet e motorit lidhen drejtpërdrejt me daljen e inverterit. Për sa i përket fuqisë, inverteri zgjidhet bazuar në vlerën maksimale të tij për konsumatorin.

Në përgjithësi, ekzistojnë tre mënyra të punës së inverterit: fillimi, i vazhdueshëm dhe mbingarkesa. Në modalitetin e fillimit (karikimi i kapacitetit, ndezja e frigoriferit), fuqia mund të dyfishojë vlerësimin e inverterit për një pjesë të sekondës, kjo është e pranueshme për shumicën e modeleve. Modaliteti i vazhdueshëm - që korrespondon me vlerësimin e inverterit. Modaliteti i mbingarkesës - kur fuqia e konsumatorit është 1.3 herë më e lartë se vlera nominale - në këtë mënyrë, inverteri mesatar mund të punojë për rreth gjysmë ore.

Fjala "inverter" në lidhje me inxhinierinë elektrike do të thotë pajisje që konverton rrymën direkte në rrymë alternative. Në këtë rast, amplituda e tensionit mund të ndryshojë lart ose poshtë.

Invertorët mund të jenë ose pajisje të veçanta (konvertues i saldimit ose i tensionit të rrjetit në bord të makinës në 220 V AC), ose një njësi e veçantë ose pjesë e qarkut (furnizimi me energji elektrike për një kompjuter, TV). Tani do të flasim për pajisjet e përdorura për furnizimin me energji elektrike në situata emergjente që lidhen me humbjen e tensionit të rrjetit.

Ku shkon tensioni dhe kur do të kthehet?

Asnjë rrjet nuk është 100% i besueshëm. Papritur, dritat në apartament ose shtëpi fiken. Kjo është për shkak të dëmtimit të kabllove ose linjave ajrore, pajisjeve elektrike të nënstacioneve. Aksidentet brenda qytetit, nëse nuk kanë të bëjnë me fatkeqësi natyrore, eliminohen relativisht shpejt. Për këtë punojnë shërbimet e dispeçimit dhe ekipet operative. Dhe është e mundur të përjashtoni seksionin e dëmtuar dhe ta zëvendësoni atë me një tjetër për shkak të tepricës së tyre të ndërsjellë.

Në zonat rurale dhe vilat verore, gjithçka është ndryshe. Ka vetëm një linjë furnizimi, brigada duhet të shkojë larg. Pas uraganeve ose stuhive, numri i pemëve të rrëzuara në linjat e telit rrit shanset për të qëndruar në errësirë për një kohë të gjatë. Dhe nëse transformatori i energjisë është i dëmtuar, do të duhet të prisni më shumë se një ditë.

Koha kalon, ushqimi në frigorifer prishet. Mos e zieni kazanin - është elektrik. Asgjë për të gatuar darkë. Bateria e celularit është shkarkuar - është e pamundur të telefononi Ministrinë e Situatave Emergjente. Në errësirë, nuk mund të gjesh kurë për gjyshen. Ftohen aparatet e ngrohjes dhe bashkë me to edhe vetë shtëpia.

Për të parandaluar që kjo të ndodhë keni nevojë për një burim personal, të pavarur nga rrjeti i furnizimit me energji elektrike. Për këtë, përdoret një inverter.

Parimi i funksionimit të furnizimit me energji të pandërprerë

Inverteri më i thjeshtë Furnizimi me energji i pandërprerë i kompjuterit (UPS). Brenda saj është një bateri që ruan energji. Punon në modalitetin e ngarkimit të vazhdueshëm. Për këtë qëllim, UPS përfshin Ngarkues, i cili monitoron nivelin e tensionit në bateri. Në varësi të tij, ai rregullon rrymën e karikimit ose fiket baterinë.

Sapo tensioni i furnizimit të zhduket, pajisja e kontrollit shkëput ngarkesën nga rrjeti. Në të njëjtën kohë, ajo lidhet me baterinë përmes një inverter, i cili është pjesë e UPS-së.

Bateritë 220 V ekzistojnë, por ato zënë një dhomë sa një dhomë. Prandaj, në të gjitha UPS-të, bateritë janë bërë për tension të ulët. Inverteri, duke e kthyer atë në një sinusoidal, e rrit njëkohësisht këtë vlerë në tensionin nominal të rrjetit.

Një furnizim i tillë me energji elektrike është i mirë sepse gjithmonë gati për të punuar dhe për të kaluar menjëherë. Por këtu janë disavantazhet e tij kryesore, të cilat nuk lejojnë përdorimin e një UPS për furnizim të pandërprerë të energjisë në një shtëpi ose një pjesë të saj:

Inverter për furnizim të pandërprerë në shtëpi

Inverteri është një zhvillim logjik i një furnizimi me energji të pandërprerë kompjuteri, pa disavantazhet e tij të qenësishme.

Rritja e kapacitetit të baterisë lidhet drejtpërdrejt me të dimensionet e përgjithshme. Vendosja e tij në kutinë e inverterit bëhet jopraktike. Prandaj, dallohet si një pajisje e pavarur që zgjidh tre detyra kryesore:

ngarkimi i baterisë dhe kontrolli i tensionit të rrjetit;
ndërrimi i burimeve të furnizimit;
konvertimi i tensionit të baterisë në 220 V AC.

Karakteristika kryesore e inverterit është e tij pushtet. Por kur e zgjidhni atë, merret parasysh një nuancë. Ne kemi thënë tashmë se UPS nuk mund të funksionojë me mbingarkesë. E njëjta gjë vlen edhe për inverterin. Nëse një frigorifer, motorët elektrikë të pompave të bojlerit të ngrohjes janë planifikuar si pjesë e ngarkesës, atëherë merren parasysh rrymat e tyre fillestare. Në momentin e nisjes, motorët elektrikë konsumojnë rrymë 3-5 herë më shumë se ajo nominale. Nëse rryma totale e ngarkesës kur frigoriferi është i ndezur tejkalon rrymën nominale të inverterit, mbrojtja do ta fikur atë.

Një karakteristikë tjetër e inverterit, në të cilën ia vlen të fokusohemi, është cilësia e shndërrimit të rrymës direkte në rrymë alternative. Tensioni në rrjet ndryshon në kohë sipas një ligji sinusoidal. Asnjë pajisje gjysmëpërçuese shtëpiake nuk do të gjenerojë një tension sinusoidal në mënyrë që të përsërisë saktësisht tensionin e rrjetit. Tensioni i daljes nuk ndryshon pa probleme, por në mënyrë diskrete, me hapa. Sa më shpesh të ndodhë ky ndryshim (më i lartë frekuenca e marrjes së mostrave), aq më saktë sinjali i gjeneruar përsërit atë sinusoidal.

Por një rritje në shkallën e marrjes së mostrave çon në një rritje të kostos së pajisjes. Dhe forma e tensionit të shkallëzuar është e papranueshme për funksionimin e motorëve elektrikë dhe disa pajisjeve gjysmëpërçuese. Invertorët e tillë, të cilët prodhojnë të ashtuquajturat sinusoid i modifikuar, përdoren vetëm për të fuqizuar një ngarkesë aktive: elemente ngrohjeje, llamba inkandeshente. Për pajisjet që janë kritike për formën e tensionit të furnizimit, do t'ju duhet të blini një inverter më të shtrenjtë.

Zgjedhja e baterive për inverterin

Bateritë për inverter shiten veçmas. Por këtu ka një veçori: bateritë janë acide ose alkaline. Ata kanë parime të ndryshme të karikimit, kështu që çdo inverter është i përshtatshëm vetëm për funksionim me një lloj të caktuar baterie. Përndryshe, do të përcaktojë gabimisht shkallën e ngarkimit të baterive dhe do t'i ngarkojë ato.

Përdorimi i baterive të makinave si pjesë e inverterëve nuk është i justifikuar. Edhe pse ata janë në gjendje të japin një impuls të fuqishëm aktual për një kohë të shkurtër (në një makinë kjo është e nevojshme që motori të funksionojë), ata nuk tolerojnë shkarkime të thella. Dhe shkarkimet janë të pashmangshme gjatë funksionimit afatgjatë të inverterit. Prandaj, burimi i baterive të tilla në sistemet e furnizimit me energji elektrike është i kufizuar.

Për punë me inverter aplikim optimal xhel ose tekstil me fije qelqi bateritë. Ato janë bërë sipas teknologji të veçantë dhe janë në gjendje të transferojnë në mënyrë të përsëritur shkarkime të thella pa humbje. Dhe përsëri: ngarkuesi i inverterit duhet të mbështesë mënyrën e ngarkimit të baterive të tilla.

Kur zgjidhni kapacitetin e baterisë, vazhdoni nga jetëgjatësia e dëshiruar e baterisë pajisje (T). Është e lehtë për ta llogaritur atë, duke ditur kapacitetin (C), fuqinë e ngarkesës së planifikuar (P) dhe tensionin e baterisë (U):

Shembull i llogaritjes së jetëgjatësisë së baterisë
Tensioni i baterisë, V	Kapaciteti i baterisë, Ah	Koha e punës, h
12	55	150	4
12	190	150	15

Numrat në kolonën e fundit nuk janë mbresëlënës. Dhe kostoja e invertorëve dhe baterive për ta nuk është aq e vogël.

Pra, a ka kuptim një inverter?

Avantazhet dhe disavantazhet e invertorëve

Një alternativë ndaj invertorëve janë gjeneratorët me naftë ose benzinë. Prandaj, ne do të identifikojmë avantazhet e tyre duke i krahasuar me prodhimin e energjisë elektrike duke përdorur motorë me djegie të brendshme. Le të listojmë disavantazhet e gjeneratorëve, të cilat mund të eliminohen me ndihmën e invertorëve:

nevoja për të ndërtuar një dhomë të veçantë me ventilim dhe ngrohje në dimër;
ruajtja e rezervave të karburantit (dhe për një motor nafte - zëvendësimi i karburantit të verës me karburantin e dimrit kur fillon moti i ftohtë);
zhurma në punë, duke shkaktuar bezdi jo vetëm për pronarët, por edhe për fqinjët;
nevoja për mirëmbajtje periodike (kontrollimi i nivelit të vajit, zëvendësimi i qirinjve, filtrave);
fillimi manual, nevoja për të kontrolluar parametrat gjatë funksionimit.

Inverteri nuk kërkon një dhomë të veçantë, nuk krijon zhurmë gjatë funksionimit (funksionimi i tifozëve ftohës nuk llogaritet). Ndërhyrja e përdoruesit në proces nuk kërkohet. Kur bateria shkarkohet (tensioni në bateri bie në nivelin minimal të mundshëm), pajisja do të fiket vetë dhe do të ngrijë, duke pritur që tensioni i rrjetit të rikuperohet. Më pas do të ngarkojë baterinë dhe do të presë derisa të jetë e dobishme përsëri.

Dhe kalimi automatik nga energjia elektrike në energjinë e baterisë është magjepsës. Por kohëzgjatje e shkurtër e inverterit. Edhe nëse ulni ngarkesën në minimumin e mundshëm, herët a vonë bateria do të shkarkohet. "Fundi i botës" është i vonuar, por i pashmangshëm.

Prandaj, kur vendosni se çfarë të përdorni për furnizimin me energji emergjente të një banese - një gjenerator ose një inverter, merret parasysh një kompleks faktorësh.

Inverter apo gjenerator?

Të fillosh mbledhin të dhëna statistikore rreth asaj se sa shpesh dhe për sa kohë voltazhi zhduket në një qytet ose fshat. Nëse këto ngjarje ndodhin shumë rrallë, atëherë nuk ka kuptim të blini një gjenerator, të ndërtoni një dhomë të veçantë për të, ku do të qëndrojë boshe duke pritur në krahë.

Pastaj përcaktoni fuqinë totale të pajisjeve elektrike, të cilat janë planifikuar të furnizohen me energji nga një inverter në funksionim emergjent. Nuk ka kuptim të përfshihet ndriçimi i jashtëm dhe i bodrumit në këtë listë dhe nëse në shtëpi ka tre televizorë, mjafton një. Për të kursyer para, ata dhurojnë ato pajisje elektrike pa të cilat mund të mbijetosh një ose dy ditë. Pjesa tjetër, në rast të një ndërprerjeje të energjisë, do të duhet të shkëputet manualisht nga rrjeti ose duhet të sigurohet automatizimi për këtë qëllim.

Por nga ana tjetër, ata marrin parasysh sistemin e furnizimit me ngrohje (kaldaja e ngrohjes), nëse ka. Për më tepër, duke marrë parasysh të gjitha rrymat e fillimit të motorëve të tij elektrikë, është e mundur që ai të fillojë kur shtëpia të mundësohet nga një inverter.

Dhe mos harroni gjënë kryesore - frigoriferin me rrymën e tij fillestare, nëse është kompresor. Shtoni në listë edhe një furrë me mikrovalë ose një sobë elektrike, një kazan elektrik.

Sipas fuqisë totale të ngarkesës zgjidhni modelin e inverterit, duke marrë parasysh gjithashtu se çfarë cilësie do të prodhojë tensioni sinusoidal.

Pastaj janë zgjedhur bateritë duke marrë parasysh kohën e dëshiruar të funksionimit të inverterit për ngarkesën e llogaritur më parë. Dhe këtu nevojitet një qasje e arsyeshme. Nëse financat nuk mjaftojnë, atëherë do të duhet të mendoni paraprakisht se çfarë mund të dhuroni. Në ballë janë ato ngarkesa që kërkojnë punë të vazhdueshme: një frigorifer, një kazan, pajisje ngrohëse. Kompjuterët dhe televizori do të duhet të fiken në një moment në mënyrë që bateria e inverterit të zgjasë më gjatë.

Mbetet për të mbledhur çmimet, duke marrë shumën totale. Dhe bëni të njëjtën gjë llogaritja për grupin e gjeneratorit. Këtu, gjithashtu, mund të kurseni para: me ndërprerje të rralla nga rrjeti, nuk është aspak e nevojshme të ndërtoni një dhomë për të. Mund ta ruani në hambar dhe nëse është e nevojshme, nxirreni jashtë dhe lidheni me rrjetin duke përdorur kabllo fleksibël dhe lidhje të shkëputshme. Sigurohuni që të shtoni në listë pjesët e këmbimit të nevojshme për shërbimin e instalimit gjatë jetës së inverterit alternativ. Kjo është mënyra e vetme për të llogaritur efektin ekonomik, dhe jo kostot fillestare të blerjes së pajisjeve. Inverteri nuk do të kërkojë investime shtesë gjatë gjithë jetës së tij të shërbimit, por motori me djegie të brendshme gjithmonë ka nevojë për mirëmbajtje.

Tani krahasojmë shumat që rezultojnë dhe marrim një vendim. Dhe mbani mend: Ju gjithmonë duhet të paguani për rehati. Nëse jeni gati për të apo jo, varet nga ju.

Invertorët e tiristorit - këto janë pajisje që funksionojnë me një ngarkesë autonome dhe janë krijuar për të kthyer tensionin DC në tension AC të një frekuence të caktuar ose të rregullueshme. duke përmbysur quaj procesin e shndërrimit të energjisë së rrymës së vazhduar në energji të rrymës alternative (Fig. 1).

Fig.1 Diagrami i rrymës direkte dhe alternative.

Aplikacion:

1. Në sistemet e furnizimit me energji elektrike për konsumatorët AC, kur burimi i vetëm i energjisë është një burim i tensionit DC (për shembull: një bateri ose bateri diellore).

2. Në sistemet e furnizimit të garantuar me energji elektrike në rast të ndërprerjes së energjisë (p.sh.: për nevoja personale të termocentraleve, kompjuterëve).

3. Për rregullimin e frekuencës së shpejtësisë së motorëve asinkron.

4. Furnizimi i konsumatorëve AC nga linjat e energjisë DC.

5. Në konvertuesit për shndërrimin e një tensioni konstant të një vlere në një tension konstant të një vlere tjetër.

Elementet komutuese në inverterë janë tiristorët ose tranzistorët e fuqisë.

Invertorët ndahen në:

1. Invertorët autonome dhe konvertuesit e frekuencës.

2. Invertorët e drejtuar nga rrjeti.

Invertorët autonome dhe konvertuesit e frekuencës.

Inverterë autonome - këto janë pajisje që konvertojnë rrymën direkte në rrymë alternative me një frekuencë konstante ose të rregullueshme dhe funksionojnë me një ngarkesë autonome. Ndryshe nga inverterët e drejtuar nga rrjeti, inverteri i pavarur nga ana AC nuk ka asnjë burim tjetër energjie të së njëjtës frekuencë përveç vetë inverterit.

Konvertuesit e frekuencës - Këto janë pajisje që konvertojnë rrymën alternative të një frekuence në rrymë alternative të një frekuence tjetër.

për të invertorët autonome dhe konvertuesit e frekuencës, duke punuar në një instalim të veçantë, zbatohen kërkesat e mëposhtme:

1) sigurimi i efikasitetit maksimal;

2) kapacitetin minimal të instaluar të nyjeve dhe elementeve individuale;

3) mundësia e rregullimit të gjerë të tensionit të daljes;

4) sigurimi i qëndrueshmërisë së tensionit në dalje gjatë ndryshimit të madhësisë dhe natyrës së ngarkesës, si dhe tensionit të hyrjes;

5) sigurimi i një lakore të tensionit të daljes sinusoidale ose afër sinusoidale;

6) mundësia e rregullimit brenda kufijve të caktuar të frekuencës së daljes, e cila është kryesisht e nevojshme në instalimet e makinës elektrike të valvulës;

7) mungesa e dështimeve të përmbysjes gjatë mbingarkesave;

8) aftësia për të punuar në gjendje boshe;

9) sigurimi i besueshmërisë dhe stabilitetit maksimal. Natyrisht, kërkesat për qarqet autonome të inverterit varen nga qëllimi specifik i inverterit. Kjo është arsyeja pse opsioni më i mirë Qarqet e inverterit duhet të zgjidhen duke marrë parasysh mënyrën e funksionimit të ngarkesave të ushqyera prej tij.

Invertorët e pavarur mund të klasifikohen sipas karakteristikave kryesore të mëposhtme:

1) sipas skemës së konvertimit;

2) sipas metodës së ndërrimit (kyçjes);

3) sipas mënyrës së menaxhimit;

4) nga natyra e rrjedhës së proceseve elektromagnetike.

Ka kryesoret e mëposhtme skemat e konvertimit:

1) me një valvul (Fig. 2.1, a);

2) njëfazor me dalje zero (Fig. 2.1, b);

3) njëfazor me një dalje zero të burimit të energjisë (Fig. 2.1, në);

4) urë njëfazore (Fig. 2.1, d);

5) ura trefazore (Fig. 2.1, e);

6) trefazor me dalje zero (Fig. 2.1, e).

Të gjitha skemat e tjera janë derivate të grupeve të listuara. Qarqet e urave janë më të përdorurat në teknologjinë e konvertuesve. Sipas metodës së ndërrimit, invertorët autonome mund të ndahen në disa grupe.

Oriz. 2.1. Skemat e konvertimit

Invertorët me komutim individual. Pajisja komutuese e inverterit shërben për të bllokuar një tiristor (krahu i valvulës) të inverterit. Ky lloj inverter përfshin inverterë të bazuar në porta plotësisht të kontrolluara - tiristorë me dy funksione dhe transistorë fuqie.

Inverterët me ndërrim fazor. Pajisja komutuese e inverterit përdoret për mbylljen alternative të tiristorëve të dy krahëve të valvulave që i përkasin një faze të inverterit.

Invertorët e ndërrimit të grupeve. Në inverterë të tillë, një pajisje e veçantë komutuese përdoret për të bllokuar të gjithë krahët e valvulave të një grupi (anodë ose katodë).

Invertorët e zakonshëm komutues. Pajisja komutuese është e zakonshme për të gjithë krahët e valvulave të inverterit. Pajisja komutuese e inverterit përmban një kondensator komutues.

Invertorët e ndërrimit nga valvula në portë. Në inverterë të tillë, mbyllja e secilit tiristor funksionues ndodh kur zhbllokohet tiristori tjetër në rendin e funksionimit të një faze tjetër, por të të njëjtit grup.

Invertorët e ndërrimit të fazës në fazë. Pajisja komutuese e inverterit përdoret për mbylljen alternative të dy tiristorëve të fazave të ndryshme.

Sipas metodës së kontrollit, invertorët ndahen në invertorët me vetëngacmim dhe me ngacmim të jashtëm (të pavarur)..

Në invertorët me vetë-ngacmim, impulset e kontrollit të aplikuara në tiristorët formohen nga tensioni i daljes së inverterit. Frekuenca e tensionit të daljes përcaktohet nga parametrat e ngarkesës.

Në invertorët me ngacmim të pavarur, pulset e kontrollit gjenerohen nga një gjenerator i jashtëm, i cili përcakton frekuencën e tensionit të daljes. Për shkak të faktit se frekuenca e tensionit të daljes nuk varet nga parametrat e ngarkesës, ky lloj inverteri është më i përdoruri në teknologjinë e konvertuesve.

Në varësi të karakteristikave të rrjedhës së proceseve elektromagnetike, invertorët autonome mund të ndahen në tre lloje kryesore: invertorët aktualë(Fig. 2.2, a); inverterat e tensionit(Fig. 2.2, c); invertorët rezonantë(Fig. 2.2, e).

Për invertorët e rrymës, është karakteristikë që ata formojnë një rrymë në ngarkesë ( i jashtë) dhe forma dhe faza e tensionit varen nga parametrat e ngarkesës.

Burimi DC funksionon në modalitetin e një gjeneratori aktual, për të cilin qarku i hyrjes reaktori ndizet L d me induktivitet të lartë. Përveç kësaj, reaktori L d kryen funksionet e një filtri me tensione harmonike më të larta, pasi ndryshimi midis tensionit konstant të burimit të energjisë dhe tensionit pulsues në hyrjen e inverterit aplikohet në të në çdo kohë; parandalon shkarkimin e kondensatorit në burimin e energjisë gjatë ndërrimit të rrymës në tiristorë dhe siguron një mënyrë aperiodike të funksionimit të inverterit, të karakterizuar nga valëzime të vogla të rrymës hyrëse. Duhet të theksohet se kur inverteri furnizohet me energji nga burime me karakteristika afër burimit aktual, induktori L d mund të mungojë.

Inverteri aktual duhet të sigurojë një mënyrë funksionimi në të cilën një tension negativ mbahet midis anodës dhe katodës së tiristorit të mbyllur për ca kohë, gjë që është e nevojshme për të rivendosur vetitë bllokuese të tiristorit. Kësaj radhe t off quhet koha e bllokimit (Fig. 2.2, b).

Me natyrën aktive-induktive të konsumatorit, bilanci i fuqisë reaktive sigurohet nga kondensatorët ndërrues dhe kompensues. Kondensatorët në lidhje me ngarkesën mund të lidhen paralelisht, në seri, në seri-paralele.

Invertorët e rrymës karakterizohen nga shkëmbimi i energjisë midis kondensatorëve komutues dhe kompensues të përfshirë në qarqet AC, reaktancat e qarkut të ngarkesës dhe një mbytje L d në qarkun e hyrjes.

Në modalitetin boshe, inverteri aktual nuk funksionon për shkak të rritjes së amplitudës së tensioneve të kundërta dhe të përparme në tiristorët. Kur mbingarkohet, puna e tij është e vështirë për shkak të kohës së pamjaftueshme për të rivendosur vetitë e mbylljes së tiristorëve. Invertorët e rrymës kanë një tension daljeje afër valëzimeve sinusoidale, relativisht të vogla të rrymës hyrëse, aftësinë për të ndryshuar drejtimin e rrjedhës së energjisë pa ndryshuar drejtimin e rrymës (kur kaloni në modalitetin e ndreqësit). Karakteristika e jashtme e inverterit aktual është e butë.

Oriz. 2.2. Qarku i urës së inverterit të rrymës njëfazore ( a) dhe inverter i tensionit ( në); diagramet kohore të rrymës dhe tensionit në daljen e inverterit aktual ( b), inverter i tensionit ( G) dhe inverter rezonant ( d) me ngarkesë aktive-induktive

Invertorët e tensionit formojnë tension në ngarkesë, dhe forma dhe faza e rrymës varen nga natyra e ngarkesës. Furnizimi me energji inverter i tensionit funksionon në modalitetin e gjeneratorit të tensionit. Nëse inverteri mundësohet nga një ndreqës, atëherë në hyrje të tij vendoset një kondensator me kapacitet të mjaftueshëm për të siguruar përçueshmërinë e burimit të tensionit DC në drejtim të kundërt. Kjo është e nevojshme kur ngarkesa përmban elementë reaktivë të çdo lloji. Përmes ndreqësit të kundërt (D1...D4) energjia shkëmbehet ndërmjet ngasjeve që janë pjesë e ngarkesës dhe burimit të energjisë ose kondensatorit Nga 0, dhe në inverterët shumëfazorë - gjithashtu shkëmbimi i energjisë midis fazave të ngarkesës. Kondensator Nga 0 kryen funksionet e një filtri me rryma harmonike më të larta, pasi ndryshimi midis rrymës së daljes dhe rrymës konstante hyrëse brenda gjysmë cikleve rrjedh nëpër të. Inverteri i tensionit mund të funksionojë në gjendje boshe. Performanca e një inverteri të tensionit në një modalitet afër një qarku të shkurtër përcaktohet nga vetitë e kalimit të valvulave plotësisht të kontrolluara ose nga metoda e miratuar e kalimit dhe parametrat e elementeve komutues të tiristorëve konvencionalë. Invertorët e tensionit janë funksionalë, kanë ndryshime të vogla në formën e kurbës dhe në madhësinë e tensionit të daljes kur frekuenca e daljes ndryshon në një gamë të gjerë. Proceset e ndërrimit në to kanë pak efekt në formën e kurbës së tensionit të daljes, dhe fuqia e instaluar e elementeve komutues është relativisht e vogël. Karakteristika e jashtme e inverterit të tensionit është e ngurtë.

Fushat kryesore të aplikimit të invertorëve të rrymës dhe invertorëve të tensionit janë: konvertuesit e frekuencës të stabilizuar për sa i përket parametrave të daljes; furnizime dytësore me rrymë AC; instalimet e makinës elektrike të kontrolluar nga frekuenca.

Në invertorët rezonantë, ngarkesa, e cila, si rregull, ka një induktivitet të rëndësishëm, formon një qark oscilues me rezonancë tensioni me elementët reaktivë të qarkut të inverterit. Fikja e tiristorëve të inverterit ndodh për shkak të rënies së qetë në zero të rrymës së anodës së tiristorit (rryma e qarkut oscilues) në çdo gjysmë cikël (Fig. 2.2. e). Frekuenca natyrore e qarkut në invertorët rezonantë duhet të jetë më e lartë ose e barabartë me frekuencën e funksionimit të inverterit. Kondensatorët që janë pjesë e qarkut oshilator mund të lidhen në seri me ngarkesën, paralelisht me të ose në seri-paralele, dhe mbytet - në qarkun e rrymës hyrëse, në qarqet anode të valvulave ose në seri me ngarkesën.

Invertorët rezonantë karakterizohen nga shkëmbimi intensiv i energjisë midis disqeve që janë pjesë e qarkut. Invertorët rezonantë mund të mundësohen nga burime që funksionojnë në modalitetin e gjeneratorit e. d.s. ose aktuale. Invertorët e mundësuar nga një gjenerator e. etj., quhen inverterë me hyrje të hapur dhe ata që mundësohen nga një gjenerator i rrymës quhen me hyrje të mbyllur.

Invertorët rezonantë kanë një tension dhe rrymë në ngarkesë afër sinusoidale, një rritje të qetë (në shumicën e qarqeve pa dioda kthimi) dhe një ulje të rrymës përmes valvulave, gjë që siguron humbje të ulëta të fuqisë komutuese në këtë të fundit. Këshillohet përdorimi i këtij lloji të invertorëve në frekuenca të larta të tensionit të daljes (njësi kHz, dhjetëra kHz).

Duhet theksuar se skemat specifike të invertorëve autonome shpesh kanë njëkohësisht shenja të grupeve të ndryshme të klasifikimit, në varësi të raportit të parametrave, mënyrës së funksionimit, etj.

Inverterë të drejtuar nga rrjeti.

Inverter skllav(VI) punë për një rrjet në të cilin ka burime të tjera të energjisë elektrike. Valvulat e ndërrimit në to kryhen për shkak të energjisë së këtij rrjeti. Frekuenca në daljen e VI është e barabartë me frekuencën e rrjetit, dhe voltazhi është i barabartë me tensionin e rrjetit.

Parimi i punës së inverterit të drejtuar nga rrjeti, mund të shihet në shembullin e funksionimit të më të thjeshtëve inverter njëfazor treguar në fig. 3, a. Qarku përmban një burim konstante të përmbysur e . d.s. U d. serial në të cilin përfshihet tiristori AT, mbyt L d dhe transformatorin e daljes Tr. Dredha-dredha primare Tr i lidhur me një rrjet të rrymës alternative që krijon një tension në mbështjelljen dytësore ju 2. Në raport me tiristorin AT ky tension ndryshon periodikisht shenjën, duke shtuar tensionin në një pjesë të periudhës U d tek tjetri - duke zbritur prej tij. Në lidhje me tiristorin e tensionit të përmbysur AT gjithmonë në drejtimin përcjellës.

Energjia transferohet nga inverteri në rrjetin AC kur drejtimet e rrymës së përmbysur unë B dhe tensionit AC ju 2; e kundërta, pra kur ju 2 dhe U d kundër.

Procesi i konvertimit është i mundur nëse U 2m >U d . Për të përmbysur, është e nevojshme të zhbllokoni tiristorin deri në moment O 1 kur tensioni i anodës është edhe më i madh se zero. Ky është rasti për të gjitha këndet e kontrollit r< < 0 , ku r është këndi i kontrollit kufitar në të cilin arrihet modaliteti kufizues i inverterit.

Oriz. 3 Skemat e një inverteri njëfazor (a) dhe dyfazor (c) të drejtuar nga rrjeti; diagramet kohore të rrymave dhe tensioneve (b, d), një familje karakteristikash hyrëse të inverterit (e).

Duke neglizhuar humbjet në qark, mund të shkruajmë

ku x d - reaktancën e ciklit.

Nga ekuacioni rezulton se shkalla e ndryshimit të rrymës unë Bdo të jetë drejtpërdrejt proporcional me diferencënU d -ju 2.

Nëse , , aktuale unë B rritet (Fig. 3b). Në U d -u 2 = 0 unë B arrin maksimumin në U d -ju 2 < 0 unë B zvogëlohet dhe mbahet nga energjia e ruajtur në induktivitetin e induktorit L d. Kohëzgjatja e tiristorit pas pikës O 1 përcaktohet nga koha gjatë së cilës kjo energji do të shpërndahet. Sasia e energjisë së akumuluar është proporcionale me sipërfaqet S1 dhe S2, dhe të shpërndara - S 1' dhe S2'. Prandaj, ndërprerja e rrymës në qarkun e inverterit do të përcaktohet nga momenti kur, për një kënd të caktuar kontrolli, të dy zonat ( S1 dhe S 1' ose S2 dhe S2') bëhen të barabartë me njëri-tjetrin.

Kur ndryshoni këndin e kontrollit në drejtim të uljes së tij, zona S1 do të rritet gjatë gjithë kohës. Prandaj, zona gjithashtu duhet të rritet. S 1'. Megjithatë, rritja e kësaj zone në vlerat e treguara U 2m dhe U d kufizuar në një seksion të një sinusoidi O 1...O 1". Sapo të harxhohet e gjithë rezerva e kësaj zone, tiristori, pasi të ndizet, nuk do të jetë më në gjendje të fiket, dhe nga pika O 1' rryma e saj do të fillojë të rritet përsëri nën ndikimin e tensionit U d -ju 2> 0, inverteri do të kalojë në modalitetin e qarkut të shkurtër. Pika O 1', që përcakton kufirin e funksionimit të qëndrueshëm të inverterit, quhet kufi,

Humbja e qëndrueshmërisë nga ana e inverterit (rrokullisja) në invertorët real ndodh më herët se sa përcaktohet nga pika O 1", meqenëse për të rivendosur vetitë e kyçjes së tiristorit pasi të jetë fikur, kërkohet një periudhë e caktuar kohore () për thithjen e ngarkesave elektrike në p-n- tranzicionet. Prandaj, në një qark të vërtetë inverter, tiristori duhet të fiket më herët me një kënd sesa të arrihet pika O 1", dhe ky avancim duhet të korrespondojë gjithmonë me mënyrën më të rëndë të funksionimit të tiristorit, në të cilin = max.

Një pamje e ngjashme mund të merret nëse = konst, a U d= var.

Qarku i konsideruar përmban të njëjtat elementë si një ndreqës i kontrolluar që vepron në kundër-e. d.s. Megjithatë, roli i kundër-e. d.s. në modalitetin inverter nuk ka U d , dhe tensionit AC. Në mënyrë që kjo të ndodhë, është e nevojshme të ndryshoni shenjën gjatë kalimit nga ndreqësi në modalitetin e inverterit. U d dhe rrisin këndin e kontrollit përtej kufirit.

Marrëdhënia midis parametrave kryesorë të qarkut nuk ndryshon, dhe, për rrjedhojë, mënyra e funksionimit të inverterit do të përshkruhet nga të njëjtat ekuacione si mënyra e funksionimit të ndreqësit të kontrolluar, me ndryshimin që burimi U d vepron në këtë rast jo si konsumator, por si gjenerues i fuqisë aktive. Për shkak të këtij burimi, të gjitha humbjet në inverter mbulohen. Kështu, duke treguar e-në tuaj. d.s. inverter në gjendje boshe përmes U d marrim:

ku U x dhe U a - humbjet e tensionit reaktive dhe aktive.

Në një inverter të drejtuar nga rrjeti, U x >> U a. Inverteri më i thjeshtë njëfazor i drejtuar nga rrjeti elektrik ka performancë shumë të dobët të energjisë për shkak të përdorimit të dobët të transformatorit të daljes dhe shtrembërimit të konsiderueshëm të formës së valës së rrymës në të dy anët AC dhe DC. Për këtë arsye, invertorët e drejtuar nga rrjeti janë zakonisht polifazorë.

Në fig. 3, c, g të përfaqësuar qark inverter dyfazor dhe diagramet e kohës së rrymave dhe tensioneve që shpjegojnë funksionimin e tij.

Zgjedhja e seksioneve të kërkuara të tensionit të funksionimit, në të cilin sigurohet kalimi vijues i rrymës nga tiristorët NË 1 dhe NË 2 brenda secilës prej periudhave të tensionit të alternuar, arrihet duke zgjedhur momentin e zhbllokimit të tiristorëve duke përdorur impulse kontrolli. Kur një impuls kontrolli aplikohet në tiristor NË 1 pak para tensionit fazor POR bëhet negativ, ky tiristor zhbllokohet dhe kalon rrymë kryesisht në një tension fazor negativ POR.

Tension negativ kundër drejtimit e 21 në lidhje me rrymën e anodës i 21 tregon se kjo fazë po merr energji nga një burim DC. Kjo fuqi në procesin e transformimit të rrymës transmetohet përmes mbështjelljeve dytësore dhe parësore të transformatorit në rrjetin aktual njëfazor. I njëjti transferim i fuqisë ndodh në gjysmë ciklin e ardhshëm përmes fazës AT dredha-dredha dytësore, kur përmes saj dhe tiristorit NË 2 rrjedhat e rrymës.

Kalimi (ndërrimi) i rrymës nga tiristori NË 1 për tiristorin NË 2 ndodh në të njëjtën mënyrë si në mënyrën e korrigjimit, për një periudhë të caktuar kohore, e quajtur këndi i ndërrimit .

Roli i tiristorëve gjatë përmbysjes së rrymës zvogëlohet në rolin e çelsave që mbyllin në mënyrë alternative qarkun e burimit DC në një nga mbështjelljet dytësore, përkatësisht atë që siguron tensionin më negativ në një pjesë të caktuar të periudhës. Në mënyrë që të ndodhë ndërrimi natyror i rrymës, i karakterizuar nga kalimi i rrymës nga një tiristor në tjetrin, zhbllokimi i tiristorit tjetër duhet të ndodhë me njëfarë plumbi kundër fillimit të gjysmëciklit negativ. Ky plumb në matjen këndore quhet kënd i plumbit.

Këndi i avancimit duhet të jetë i mjaftueshëm jo vetëm që të mund të bëhet ndërrimi natyral i rrymave të tiristorit (këndi ), por edhe që pas ndërrimit të rrymave të mbetet një kënd i mjaftueshëm përpara shfaqjes së një tensioni pozitiv, gjatë të cilit tiristori që ka përfunduar punën e tij duhet të ketë kohë për të rikuperuar vetitë e tij mbyllëse.

Nëse këndi i pas-ndërrimit është më i vogël se sa kërkohet për të rivendosur vetitë bllokuese të tiristorit, atëherë me shfaqjen e një tensioni pozitiv në anodën e tiristorit që ka përfunduar punën, ai zhbllokohet përsëri dhe rryma vazhdon të rrjedhë me një gjysmë cikël pozitiv i tensionit të alternuar, i cili çon në përmbysjen e inverterit.

Pra për funksionimin normal inverteri është i nevojshëm për të

ku është këndi i plumbit (kontrollit), i matur nga pika e kryqëzimit të tensioneve fazore drejt plumbit; t voss - koha e rikuperimit të vetive të kontrollit të tiristorit.

Raporti ndërmjet rrymave dhe tensioneve për inverterin skllav mund të merret nga raportet për një qark të ngjashëm ndreqës të kontrolluar, në të cilin vlera ( - ) është zëvendësuar.

Shprehja për llogaritjen e rrymës së inverterit është:

Vlera mesatare e tensionit të hyrjes së inverterit (mbrapa-emf i brendshëm) përmblidhet nga tensioni pa ngarkesë dhe rritja e tensionit gjatë periudhës së ndërrimit:

Tensioni i qarkut të hapur përcaktohet nga shprehja:

(1)

Rritja e tensionit për shkak të fenomenit të ndërrimit është:

ose në funksion të rrymës hyrëse

(2)

Nga shprehjet (1) dhe (2) marrim shprehjen për karakteristikën hyrëse të inverterit:

Nga shprehja (3) shihet se, ndryshe nga karakteristika e jashtme e ndreqësit, ku termi i dytë përcakton rënien e tij me rritjen e rrymës, për inverterin termi i dytë përcakton ngritjen e karakteristikës hyrëse. Rritja e tensionit të hyrjes U d b me rritjen e rrymës hyrëse Unë d b është për shkak të shtimit të një blloku komutues në tensionin dalës të qarkut të hapur sinusoidal.

Në fig. 3, d jepet familja e karakteristikave hyrëse të inverterit. Pikat e fillimit në boshtin y korrespondojnë me tensionin e qarkut të hapur. Kufiri i sipërm i karakteristikave përcaktohet nga vlerat e rrymave në të cilat këndi i pas-ndërrimit në një kënd të caktuar bëhet min, d.m.th., një kënd i mjaftueshëm për të rivendosur në mënyrë të besueshme vetitë bllokuese të tiristorëve (). pikë A 1,A 2, A 3 në karakteristikat hyrëse korrespondojnë me rrymat kufizuese të ngarkesës Unë d b sforcimet maksimale dhe kufitare U d bmax. Përcaktimi i karakteristikës kufizuese të inverterit.

X Karakteristikat tipike të modalitetit të inverterit në vijim:

a) inverteri mund të ndërtohet vetëm në valvola të kontrolluara, pasi një tension pozitiv aplikohet në to për pjesën më të madhe të intervalit jo-pune;

b) këndi i hapjes a duhet të kalojë 90°;

c) polariteti i tensionit në anën DC është i kundërt me polaritetin e ndreqësve;

d) në të gjithë diapazonin e ndryshimit të rrymës së ngarkesës dhe tensionit të hyrjes, duhet të plotësohet kushti i mëposhtëm: > + min .

INVERTERË TË VETËM

inverter quhet një pajisje për shndërrimin e rrymës direkte në rrymë alternative me tension dhe frekuencë dalëse konstante ose të rregullueshme. Nëse inverteri punon në një ngarkesë që nuk ka një burim tjetër energjie, ai quhet autonom. Invertorët autonome (AI) përdoren për të furnizuar konsumatorët me rrymë alternative nga bateritë ose burime të tjera të rrymës direkte, për një makinë elektrike me rregullim të frekuencës, në sistemet e konvertimit të energjisë direkte, për shembull, nga qelizat e karburantit, gjeneratorët MHD, etj.

Kërkesat themelore për AI: efikasiteti maksimal i konvertimit, treguesit e peshës dhe madhësisë minimale dhe kostoja, kontrollueshmëria U n dhe I dalje brenda një diapazoni mjaft të gjerë, duke siguruar një formë të caktuar të tensionit të daljes, mungesën e ndërprerjeve në rast të mbingarkesës dhe boshtit, etj.

Si elementë komutues në invertorët autonome, janë përdorur tranzistorë, tiristorë konvencionalë dhe me dy funksione. Të parat përdoren në pajisje me fuqi relativisht të ulët, këto të fundit janë më të përshtatshmet në AI të tensionit dhe invertorët e rregulluar. Tiristorët e zakonshëm ndonjëherë duhet të përdoren në lidhje me qarqet e ndërrimit të detyruar.

E gjithë AI mund të ndahet në një sërë llojesh. Sipas skemës së konvertimit, AI-të ndryshojnë në numrin e fazave, qarkun e fuqisë dhe disa parametra të tjerë, të cilët do të përmenden më poshtë. Sipas metodës së ndërrimit të valvulave, ato mund të jenë si më poshtë:

inverterë, të kyçur plotësisht nga qarqet e kontrollit (në transistorë dhe bunkerë);

inverterë me kondensatorë komutues të lidhur paralelisht me ngarkesën;

invertere serike;

AI me ndërrim me dy faza, duke lejuar rregullimin e tensionit të daljes.

Sidoqoftë, ndarja më e rëndësishme e invertorëve autonomë në dy lloje janë invertorët autonome të tensionit (AVI) dhe rryma AI (ANT) në varësi të natyrës së burimit të energjisë dhe lidhjes së tij me AI (përveç kësaj, ka AI rezonante, por ato janë përdoret rrallë).

Inverter autonom i tensionit.

AIP gjeneron një tension të alternuar në ngarkesë duke e lidhur periodikisht me një burim tensioni për shkak të ndërrimit alternativ të valvulave në çifte (Fig. 1, a).

Furnizimi me energji elektrike funksionon në modalitetin e gjeneratorit të tensionit (bateri ose ndreqës me një filtër kapacitiv), qëllimi i kondensatorit do të shpjegohet më tej.

Oriz. 1. Inverter autonom i tensionit (a) dhe diagrami i funksionimit të tij (b)

Valvulat duhet të jenë plotësisht të kontrolluara (DOT) ose çdo tiristor furnizohet me një qark ndërrimi të detyruar. Kur qarku funksionon në ngarkesë, formohen impulse të tensionit drejtkëndor (Fig. 1, b), dhe forma e rrymës varet nga natyra e saj. Nëse ngarkesa është thjesht aktive, atëherë forma e rrymës përkon me formën e tensionit (vija me pika në Fig. 1, b), nëse ngarkesa është aktive-induktive, rryma i n ndryshon në mënyrë eksponenciale me konstante kohore

. Kur mbyllni një palë tjetër valvulash (për shembull, VD1 dhe VD4 ) dhe zhbllokimin e çiftit të dytë të tensionit U n ndryshon papritur, dhe rryma për ca kohë

mban drejtimin e saj. Për të siguruar kalimin e kësaj rryme, përdoren të ashtuquajturat dioda flyback. VD5... VD8, atëherë rryma mbyllet përmes kondensatorit NGA.

Frekuenca e rrymës në ngarkesë përcaktohet nga qarku i kontrollit, karakteristika e ngarkesës së AVI është e ngurtë, pasi voltazhi në ngarkesë është pothuajse i barabartë me U n = E.

Meqenëse rryma hyrëse e vetë inverterit bëhet (në RL- ngarkesa) e alternuar, atëherë kur AVI funksionon nga një ndreqës, kërkohet një kondensator NGA kapacitet të madh. AIN mund të funksionojë në një gamë të gjerë ngarkesash - nga boshe deri në vlerën në të cilën është e mundur mbingarkesa e valvulave.

Vlera maksimale e rrymës së ngarkesës me natyrë simetrike të tensionit të daljes është

Ku

;

;T- periudhë.

Është e mundur të rregulloni tensionin në daljen e AIN, qoftë duke ndryshuar E, ose me ndihmën e rregullimit të gjerësisë së pulsit. Kjo e fundit kryhet në disa mënyra: 1) çdo impuls i tensionit në ngarkesë formohet nga disa, duke ndryshuar kohëzgjatjen e tyre (Fig. 2, a); 2) zvogëlimi i kohës së funksionimit AVI në çdo gjysmë cikël për shkak të mbylljes së një palë valvulash dhe ndezjes së çiftit të dytë me vonesë (Fig. 2, b); 3) përdorimi i dy invertorëve që funksionojnë për një ngarkesë të përbashkët përmes një transformatori me një shtim gjeometrik të tensioneve të daljes duke rregulluar fazën në qarqet e kontrollit (Fig. 2, c). Në dy rastet e para, amplituda e harmonikave më të larta rriten, por në variantin e parë është e mundur të merret një tension i daljes afër formës me një sinusoidal.

Oriz. 2. Rregullimi i tensionit në AIN

Inverter autonom i rrymës.

AIT (Fig. 3) merr energji nga burimi i energjisë përmes një induktiviteti mjaft të madh, kështu që rryma e konsumuar nga inverteri praktikisht nuk ndryshon. Kur ndërrohen në mënyrë alternative çiftet e tiristorëve (jo të kyçur), impulset e rrymës drejtkëndore formohen në ngarkesë, dhe forma e tensionit varet nga natyra e ngarkesës, e cila, si rregull, është aktive-kapacitive. Sipas mënyrës së lidhjes së kondensatorit me ngarkesën, AIT quhen paralele.

Siç shihet nga fig. 3, në ndërrimin tjetër të çifteve të tiristorëve (për shembull, ata funksionuan VD1 dhe VD4, dhe ndizen nga qarku i kontrollit VD2 dhe VD3 ) përmes ngarkesës, rryma ndryshon befas dhe për shkak të rimbushjes së kondensatorit NGA për një interval të caktuar kohor, tiristorët e mëparshëm të punës janë nën tension të kundërt dhe, natyrisht, janë të kyçur. Është e nevojshme që ky interval të jetë më i gjatë se koha e fikjes së tiristorit. Sa më e madhe të jetë konstanta kohore

, Sa më i ngadalshëm të ndryshojë tensioni në ngarkesë, ligji i ndryshimit të tij i afrohet atij linear dhe forma i afrohet trekëndëshit. Karakteristika e jashtme e AIT është e butë (në rënie të madhe), modaliteti i papunë është i pamundur.

Oriz. 3. Inverter autonom i rrymës (a) dhe diagrami i funksionimit të tij (b)

Vlera relative e tensionit në ngarkesë dhe lloji i karakteristikës së jashtme mund të gjenden afërsisht nga formula

ku - Efikasiteti AIT;

.

Duhet të theksohet se me një ngarkesë aktive-induktive, AIT nuk funksionon dhe një ngarkesë e tillë duhet të shuhet me një kondensator.

Meqenëse në praktikë është e vështirë të sigurohet

për AIT ose

NGA për AIN, qarqet reale kanë disa cilësi të ndërmjetme.

Për të fuqizuar një ngarkesë njëfazore relativisht me fuqi të ulët me një tension që ndryshon dukshëm nga tensioni i furnizimit, është i përshtatshëm të përdorni një qark në të cilin një palë tiristorë zëvendësohet nga gjysmë-mbështjelljet e transformatorit, dhe ju lejon të ndeshje U n dhe U n(Fig. 4).

Oriz. 4. Inverter i tranzistorit paralel

Kur aktivizohet, për shembull, VD1 rryma rrjedh nga furnizimi me energji elektrike përmes L, gjysmë dredha-dredha W1 transformator Tr dhe VD1. Një EMF induktohet në mbështjelljen dytësore dhe një rrymë shfaqet në ngarkesë. Kondensator komutues NGA ngarkohet pothuajse për të dyfishuar tensionin e rrjetit (për shkak të EMF të vetë-induksionit në mbështjellje W2). Kur qarku i kontrollit SU ndizet VD2, Kondensatori është i lidhur paralelisht VD1, bllokohet menjëherë (pasi voltazhi aplikohet në drejtimin e kyçjes) dhe procesi përsëritet.

Një tension gjenerohet në ngarkesë me një frekuencë të përcaktuar nga qarku i kontrollit. Forma e tensionit varet nga R n(për të mëdha R nështë më afër trekëndëshit, më i vogël R n - në drejtkëndëshe), vlera - nga E, raporti dhe vlera e transformimit R n .

Tensioni i ndezur L e barabartë me diferencën ndërmjet U c (rillogaritet në gjysmën e mbështjelljes parësore) dhe E. Në mënyrat afër boshtit, kondensatori ngarkohet me një rrymë konstante dhe U c mund të arrijë të mëdha (shumë më shumë E) vlerat, gjë që është e rrezikshme për tiristorët.

Si qark kontrolli, mund të përdorni një multivibrator simetrik tranzitor me pasues emetues të lidhur me elektrodat e kontrollit të tiristorëve, të mundësuar nga i njëjti burim energjie. Skema është e përshtatshme për E= 12...250 V, I n= 1...50A, f=10...2000 Hz.

Invertorët e serisë përdoren në disa raste për të prodhuar rrymë alternative me frekuencë të rritur ( f= 2...50 kHz). Ata kanë një zinxhir rezonant, me ndihmën e të cilit ndërrohen valvulat. Qarku funksionon si më poshtë (Fig. 5). Kur jepet një sinjal kontrolli, ai hapet VD1, kalon rryma L1, R n , NGA. Në gjysmë ciklin e ardhshëm, VD2 dhe kondensator NGA, ngarkohet gjatë gjysmë ciklit të parë, shkarkohet pas R n , L2 dhe VD2. Qarku mund të funksionojë në disa mënyra.

Oriz. 5. Inverteri sekuencial (a) dhe mënyrat e tij të funksionimit (b-d)

Në modalitetin e rrymës së ndërprerë (Fig. 5, b) VD1 fiket pasi të bjerë rryma e ngarkimit të kondensatorit NGA, pra deri në momentin kur qarku i kontrollit përfshin VD2 (dhe anasjelltas). Si rezultat, ekziston një interval kohor kur të dy valvulat nuk po përçojnë rrymë dhe I n = 0.

Në modalitetin e rrymës së vazhdueshme (Fig. 5, d) VD1 fiket kur ndizet VD2, dmth ekziston një gjendje kur të dy portat kryejnë rrymë. Fike VD1 në këtë rast, ajo kryhet për faktin se kur të VD2 dhe kalimi i rrymës së shkarkimit NGA përmes L2 në L1 është formuar prapa-EMF, e mjaftueshme për të reduktuar rrymën e hapjes VD1 deri në zero. Kjo kërkon që përfshirja VD2 ndodhi kur rryma kalon VD1 tashmë ka filluar të bjerë. Përndryshe, mënyra e "përmes" aktuale përmes VD1, L1, L2 dhe VD2 , pra modaliteti i qarkut të shkurtër.

Optimumi është mënyra kufitare (Fig. 5, c), në të cilën forma e rrymës në ngarkesë është afër një sinusoidi. Është e përshtatshme të përdoren inverterë të tillë në vlera konstante të të gjithë parametrave, përfshirë ngarkesën, duke siguruar një karakteristikë të jashtme mjaft të ngurtë. Meqenëse inverteri mund të dalë nga modaliteti në ngarkesa të ulëta, paralelisht R n përfshijnë NGA 0 dhe inverteri bëhet seri-paralel.

Nëse shtoni një kondensator tjetër NGA 1 , atëherë inverteri nga një cikël i vetëm kthehet në dy-stroke, në momentin kur karikohet NGA, i shkarkuar NGA 1 dhe anasjelltas. Kjo përmirëson efikasitetin e qarkut.

Invertorët e serisë mund të jenë gjithashtu shumëfazorë.