전압 인버터 란 무엇이며 작동 원리, 인버터 사용

인버터라고 하는 특수 전자 전원 공급 장치는 직류를 교류로 변환하는 데 사용됩니다. 대부분의 경우 인버터는 한 크기의 DC 전압을 다른 크기의 AC 전압으로 변환합니다.

따라서 인버터는 주기적으로 변하는 전압의 발생기이며 전압 파형은 정현파, 거의 정현파 또는 펄스... 인버터는 독립 장치 및 무정전 전원 공급 장치(UPS)의 일부로 사용됩니다.

무정전 전원(UPS)의 일부인 인버터는 예를 들어 컴퓨터 시스템에 지속적인 전력 공급을 허용하고 네트워크에서 전압이 갑자기 사라지면 인버터는 즉시 백업 배터리에서 얻은 에너지를 컴퓨터에 공급하기 시작합니다. 적어도 사용자는 컴퓨터를 끄고 끌 시간이 있습니다.

더 큰 무정전 전원 공급 장치는 그리드에 관계없이 몇 시간 동안 소비자에게 자율적으로 전력을 공급할 수 있는 대용량 배터리가 있는 더 강력한 인버터를 사용하며 그리드가 정상으로 돌아오면 UPS가 자동으로 소비자를 주 전원으로 직접 전환하고 배터리가 충전을 시작합니다.

기술적 측면

현대 전기 변환 기술에서 인버터는 고주파 변환(수십 및 수백 kHz)을 통해 전압을 변환하는 중간 장치로만 작동할 수 있습니다. 다행스럽게도 오늘날이 문제는 인버터의 개발 및 설계를 위해 수백 암페어의 전류를 견딜 수있는 반도체 스위치, 필요한 매개 변수가있는 자기 코어 및 인버터 용으로 특별히 설계된 전자 마이크로 컨트롤러 (공진 포함)를 모두 사용할 수 있기 때문에 쉽게 해결할 수 있습니다.

인버터 및 기타 전원 장치에 대한 요구 사항에는 고효율, 신뢰성, 가능한 가장 작은 크기 및 무게가 포함됩니다. 또한 인버터는 입력 전압에서 더 높은 고조파의 허용 가능한 수준을 견디고 사용자에게 허용할 수 없을 정도로 큰 임펄스 노이즈를 생성하지 않는 것이 필요합니다.

일반 그리드에 직접 전기를 공급하는 "친환경" 전기 공급원(태양광 패널, 풍차)이 있는 시스템에서는 산업용 그리드와 동시에 작동할 수 있는 그리드 타이 인버터가 사용됩니다.

전압 인버터가 작동하는 동안 정전압 소스는 가변 극성으로 부하 회로에 주기적으로 연결되는 반면 연결 빈도와 지속 시간은 컨트롤러에서 나오는 제어 신호에 의해 형성됩니다.

인버터의 컨트롤러는 일반적으로 출력 전압 조절, 반도체 스위치 작동 동기화, 과부하로부터 회로 보호 등 여러 기능을 수행합니다. 일반적으로 인버터는 독립형 인버터(전류 및 전압 인버터)와 종속형 인버터(그리드 구동, 그리드 구동 등)로 구분됩니다.

인버터 회로

인버터의 반도체 스위치는 컨트롤러에 의해 제어되며 역 분로 다이오드가 있습니다. 부하의 현재 전력에 따라 인버터의 출력 전압은 가장 간단한 경우 고주파 변환기의 펄스 폭을 자동으로 변경하여 조정됩니다. PWM(펄스 폭 변조).

출력 저주파 전압의 반파는 대칭적이어야 부하 회로가 어떤 경우에도 중요한 상수 구성 요소를 수신하지 않습니다(변압기의 경우 이는 특히 위험함). 이를 위해 LF 블록의 펄스 폭(에서 가장 간단한 경우) 상수로 만들어집니다.

인버터의 출력 스위치 제어에는 전원 회로의 구조를 직접, 단락, 역순으로 순차적으로 변경하는 알고리즘이 사용됩니다.

어떤 식으로든 인버터 출력의 순간 부하 전력 값은 이중 주파수 파의 특성을 가지므로 1차 소스는 리플 전류가 흐를 때 이러한 작동 모드를 허용하고 해당 수준의 간섭을 견뎌야 합니다. (인버터 입력에서).

첫 번째 인버터가 독점적으로 기계식이라면 오늘날 반도체 인버터 회로에 대한 많은 옵션이 있으며 변압기가없는 브리지, 변압기의 제로 터미널이있는 푸시, 변압기가있는 브리지의 세 가지 일반적인 구성표 만 있습니다.

무변압기 브리지 회로는 500VA 무정전 전원 공급 장치 및 자동차 인버터에서 볼 수 있습니다. 변압기의 중성 단자가 있는 슬라이딩 회로는 백업 배터리 전압이 12V 또는 24V인 최대 500VA 용량의 저전력 UPS(컴퓨터용)에 사용됩니다. 변압기가 있는 브리지 회로는 강력한 무정전 전원 공급 장치(단위 및 수십 kVA용)에 사용됩니다.

출력 전압 파형

직사각형 전압 인버터에서 역방향 다이오드 스위치 그룹은 출력에서 ​​스위칭되어 부하에 걸쳐 교류 전압을 생성하고 회로에서 제어된 순환 모드를 제공합니다. 무효 에너지.

다음은 출력 전압의 비례성을 담당합니다: 제어 펄스의 상대적 지속 시간 또는 키 그룹의 제어 신호 간 위상 편이. 제어되지 않은 무효 전력 순환 모드에서 사용자는 인버터 출력 전압의 모양과 크기에 영향을 미칩니다.

계단 모양의 출력이 있는 전압 인버터에서 고주파 전치 변환기는 단극 계단 전압 곡선을 형성하며 모양이 대략 출력 전압 주기의 절반인 사인파에 가깝습니다. 그런 다음 LF 브리지 회로는 단극 스텝 곡선을 대략 사인파와 유사한 양극 곡선의 두 절반으로 변환합니다.

정현파(또는 거의 정현파) 형태의 출력을 갖는 전압 인버터에서 고주파 프리컨버터는 진폭이 미래 정현파 출력에 가까운 정전압을 생성합니다.

그런 다음 브리지 회로는 출력 사인파를 형성하는 각 반주기의 각 트랜지스터 쌍이 고조파 법칙에 따라 변화하는 시간 동안 여러 번 열릴 때 여러 PWM을 통해 정전압에서 저주파 변수를 형성합니다. . 그러면 저역 통과 필터가 결과 파형에서 사인을 추출합니다.

인버터의 HF 사전 변환 회로

인버터에서 가장 간단한 고주파 사전 변환 회로는 자가 생성 회로입니다. 기술 구현 측면에서 매우 간단하며 저전력(최대 10-20W)에서 전원 공급 프로세스에 중요하지 않은 부하를 공급하는 데 매우 효율적입니다. 발진기의 주파수는 10kHz 이하입니다.

이러한 장치의 포지티브 피드백은 변압기 자기 회로를 포화시켜 얻습니다. 그러나 강력한 인버터의 경우 스위치의 손실이 증가하고 효율성이 궁극적으로 낮기 때문에 이러한 방식은 허용되지 않습니다.또한 출력의 모든 단락은 자체 발진을 방해합니다.

예비 고주파 변환기의 더 나은 회로는 PWM 컨트롤러의 플라이백(최대 150W), 푸시풀(최대 500W), 하프 브리지 및 브리지(500W 이상)이며 변환 주파수는 수백에 이릅니다. 킬로헤르츠.

인버터 유형, 작동 모드

단상 전압 인버터는 두 그룹으로 나뉩니다: 출력에 순수한 사인파가 있고 수정된 사인파가 있습니다. 대부분의 최신 장치는 네트워크 신호(수정된 사인파)의 단순화된 형태를 허용합니다.

순수 사인파는 입력에 전기 모터 또는 변압기가 있는 장치 또는 입력에서 순수 사인파로만 작동하는 특수 장치인 경우에 중요합니다.

3상 인버터는 일반적으로 전원 공급 장치와 같은 전기 모터용 3상 전류를 생성하는 데 사용됩니다. 삼상 비동기 모터… 이 경우 모터 권선은 인버터 출력에 직접 연결됩니다. 전력 측면에서 인버터는 사용자의 피크 값을 기준으로 선택됩니다.

일반적으로 인버터 작동 모드에는 시작, 연속 및 과부하의 세 가지가 있습니다. 시동 모드(용량 충전, 냉장고 시동)에서 전력은 순식간에 인버터 정격을 두 배로 늘릴 수 있으며 이는 대부분의 모델에서 허용됩니다. 연속 모드 - 인버터의 정격 값에 해당합니다. 과부하 모드(사용자 전력이 정격 전력의 1.3배일 때) 이 모드에서 평균 인버터는 약 30분 동안 작동할 수 있습니다.