Rektifikatsiya pallasini teskari aylantiring, bir uchini to'g'ridan-to'g'ri oqimga (DC) ulang, ikkinchisi esa o'zgaruvchan tokni (AC) chiqarishi mumkin. Bu inverter, to'g'ridan-to'g'ri oqimni o'zgaruvchan oqimga aylantiradigan qurilma.
Aksariyat tijorat, sanoat va turar-joy yuklari AC quvvatini talab qiladi, ammo AC quvvatini batareyalarda saqlash mumkin emas va batareyani saqlash zaxira quvvat uchun muhimdir. Hozirgi vaqtda bu nuqsonni doimiy tok manbai bilan bartaraf etish mumkin.
Shahar kuchining polaritesi AC quvvati kabi vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi, shuning uchun shahar quvvatini batareyalar va superkondensatorlarda saqlash mumkin. Shunday qilib, biz avval o'zgaruvchan tokni doimiy tok kuchiga aylantira olamiz va keyin uni batareyada saqlashimiz mumkin. Shunday qilib, AC moslamalarini ishlatish uchun har doim AC quvvati kerak bo'lganda, shahar quvvati AC moslamalarini ishlatish uchun AC quvvatiga aylantiriladi.
Ilovaning kirish manbai, ulanish usuli, chiqish kuchlanish to'lqin shakli va boshqalarga ko'ra, invertorlar quyidagi 17 ta asosiy toifaga bo'linadi.
1. Kirish manbasiga ko'ra tasniflash
İnvertorning kirishi kuchlanish manbai yoki oqim manbai bo'lishi mumkin, shuning uchun u kuchlanish manbai invertorlari (VSI) va oqim manbai invertorlari (CSI) ga bo'linadi.
Voltaj manbai inverteri (VSI)
Inverterning kirishi doimiy doimiy kuchlanish manbai bo'lsa, inverter kuchlanish manbai inverteri deb ataladi.
Kuchlanish manbai inverterining kirishi nol impedansga ega qattiq doimiy kuchlanish manbaiga ega. Darhaqiqat, doimiy kuchlanish manbasining empedansini e'tiborsiz qoldirish mumkin. VSI ideal kuchlanish manbai (juda past empedans manbai) tomonidan quvvatlanadi deb faraz qilsak, AC chiqish kuchlanishi to'liq inverterdagi kommutatsiya qurilmalarining holati va qo'llaniladigan shahar quvvat manbai bilan belgilanadi.
Joriy manba inverteri (CSI)
Inverterning kirishi doimiy doimiy oqim manbai bo'lsa, inverter oqim manbai inverteri deb ataladi.
Qattiq oqim doimiy quvvat manbaidan CSI ga beriladi, bu erda shahar quvvat manbai yuqori empedansga ega. Odatda, qattiq oqimlarni ta'minlash uchun katta induktorlar yoki yopiq pastadir nazorat oqimlari ishlatiladi. Olingan oqim to'lqini qattiq va yukdan ta'sirlanmaydi. AC chiqish oqimi inverterdagi kommutatsiya qurilmalari va qo'llaniladigan doimiy quvvat manbai holati bilan to'liq aniqlanadi.
2. Chiqish fazasi bo'yicha tasniflash
Chiqish kuchlanishiga va oqim fazasiga ko'ra, invertorlar asosan ikki toifaga bo'linadi: bir fazali invertorlar va uch fazali invertorlar.
Bir fazali inverter
Bir fazali inverter shahar kirishini bir fazali chiqishga aylantiradi. Bir fazali inverterning chiqish voltaji / oqimi faqat bitta fazaga ega va uning nominal chastotasi 50Hz yoki 60Hz nominal kuchlanishdir.
Nominal kuchlanish elektr tizimi ishlaydigan kuchlanish darajasi sifatida aniqlanadi. Turli nominal kuchlanishlar mavjud, ya'ni 120V, 220V, 440V, 690V, 3.3KV, 6.6KV, 11kV, 33kV, 66kV, 132kV, 220kV, 400kV va 765kV. Past nominal kuchlanishga to'g'ridan-to'g'ri ichki transformatorlar yoki kuchaytiruvchi va buk zanjirli invertorlar yordamida erishish mumkin, yuqori nominal kuchlanish uchun esa tashqi kuchaytiruvchi transformatorlar qo'llaniladi.
Bir fazali invertorlar past yuklar uchun ishlatiladi. Bir fazali yo'qotishlar yuqori va bir fazali samaradorlik uch fazali invertorlarga qaraganda past. Shuning uchun, uch fazali invertorlar yuqori yuklar uchun afzal qilingan tanlovdir.
Uch fazali inverter
Uch fazali inverter to'g'ridan-to'g'ri oqimni uch fazali quvvatga aylantiradi. Uch fazali quvvat manbai bir xil ajratilgan faza burchaklari bilan AC quvvatining uchta kanalini ta'minlaydi. Chiqish uchida hosil bo'lgan barcha uchta to'lqinning amplitudasi va chastotasi bir xil, lekin yuk tufayli bir oz farq qiladi va har bir to'lqin bir-birining o'rtasida 120 daraja o'zgarishlarga ega.
Asosan, bitta uch fazali inverter uchta bitta fazali inverterdan iborat bo'lib, ularning har biri 120 graduslik fazali masofaga ega va har bir fazali inverter uchta yuk terminalidan biriga ulanadi.
3. Kommutatsiya texnologiyasi bo'yicha tasniflanadi
Kommutatsiya texnologiyasiga ko'ra, uni ikkita asosiy turga bo'lish mumkin: chiziqli kommutatsiya va majburiy kommutatsiya invertorlari. Bunga qo'shimcha ravishda, yordamchi kommutatsiya invertorlari va qo'shimcha kommutatsiya invertorlari bo'lishi mumkin, lekin ular tez-tez ishlatilmaganligi sababli, biz bu erda ikkita asosiy turni qisqacha ko'rib chiqamiz.
Chiziqni teskari aylantirish
Ushbu turdagi inverterlarda o'zgaruvchan tok zanjirining chiziqli kuchlanishini uskunalar orqali olish mumkin; SCRdagi oqim nol xususiyatga ega bo'lsa, qurilma o'chiriladi. Ushbu kommutatsiya jarayoni chiziqli kommutatsiya deb ataladi va bu printsip asosida ishlaydigan invertorlar chiziqli kommutatsiya invertorlari deb ataladi.
Majburiy kommutatsiya
Ushbu turdagi kommutatsiyada elektr ta'minotida nol nuqtasi bo'lmaydi. Shuning uchun qurilmani tuzatish uchun ba'zi tashqi manbalar kerak. Bu kommutatsiya jarayoni majburiy kommutatsiya deb ataladi va bu jarayonga asoslangan invertorlar majburiy kommutatsiya invertorlari deb ataladi.
4. Ulanish usuli bo'yicha tasniflanadi
Devredagi tiristorlarni ulash usuliga ko'ra, u ketma-ket invertorlarga, parallel invertorlarga va ko'prikli invertorlarga bo'linishi mumkin, ular orasida ko'prik invertorlari yana yarim ko'prik, to'liq ko'prik va uch fazali ko'prikka bo'linadi.
Seriyali inverter
Seriyali inverter bir juft tiristor va RLC (qarshilik, indüktans va sig'im) davrlaridan iborat. Bitta tiristor RLC pallasida parallel ulangan va bitta tiristor doimiy quvvat manbai va RLC davri o'rtasida ketma-ket ulangan. Ushbu turdagi invertor ketma-ket inverter deb ataladi, chunki yuk tiristorlar yordamida doimiy oqim manbai bilan to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket ulanadi.
Seriyali invertorlar, shuningdek, o'z-o'zidan ishlaydigan invertorlar sifatida ham tanilgan, chunki bu turdagi inverterning tiristorlari yuk bilan o'z-o'zidan almashtiriladi. Ushbu invertorning yana bir nomi "yuk kommutatsion invertor" dir. Bu nom berishning sababi shundaki, LCR kommutatsiyani ta'minlovchi yukdir.
Parallel invertor
Parallel invertor ikkita tiristor, kondansatör, markaziy kran transformatori va induktordan iborat. Tiristorlar oqim oqimi uchun yo'lni ta'minlash uchun ishlatiladi, induktorlar esa oqim manbasini doimiy ushlab turish uchun ishlatiladi. Ushbu tiristorlarning o'tkazuvchanligi va o'chirilishi ular orasiga ulangan kommutatsiya kondansatkichlari tomonidan boshqariladi.
U parallel inverter deb ataladi, chunki ishda kondansatör transformator orqali yuk bilan parallel ravishda ulanadi.
Yarim ko'prikli inverter
Yarim ko'prikli inverter ishlashi uchun ikkita elektron kalit kerak. Kalitlar MOSFET, IJBT, BJT yoki tiristorlar bo'lishi mumkin.Tiristor va BJT kalitlari bo'lgan yarim ko'prik uchun sof rezistiv yuklardan tashqari ikkita qo'shimcha diod kerak, MOSFETlarda esa o'rnatilgan diodlar mavjud. Muxtasar qilib aytganda, ikkita kalit sof rezistiv yuklarni qondirish uchun etarli, boshqa yuklar (induktorlar va kondansatörler) esa ikkita qo'shimcha diodani talab qiladi. Ushbu diodlar teskari diodlar yoki erkin diodlar deb ataladi.
Yarim ko'prikli invertorning ishlash printsipi barcha kalitlar uchun bir xil, ammo bu erda biz tristor kalitlari bilan yarim ko'prikni muhokama qilamiz. Ikkita qo'shimcha tiristorlar mavjud, bu bir vaqtning o'zida bitta tiristorni o'tkazishni anglatadi. Rezistiv yuklar uchun sxema ikki rejimda ishlaydi. Kommutatsiya chastotasi chiqish chastotasini aniqlaydi. Chiqish chastotasi 50 Gts bo'lsa, har bir tiristor 20 ms uchun bir marta o'tkazadi.
To'liq ko'prikli inverter
Bir fazali to'liq ko'prik inverteri yukdagi oqim oqimining yo'nalishini boshqarish uchun ishlatiladigan to'rtta boshqariladigan kalitlarga ega. Ushbu ko'prikda yukda saqlanadigan energiyani quvvat manbaiga qaytara oladigan 4 ta qayta aloqa diodlari mavjud. Ushbu qayta aloqa diodlari faqat barcha tiristorlar o'chirilganda ishlaydi va yuk faqat qarshilik yuki emas.
Har qanday yuk uchun bir vaqtning o'zida faqat 2 tiristor ishlaydi. T1 va T2 tiristorlari bir tsiklda, T3 va T4 esa boshqa tsiklda o'tadi. Boshqacha qilib aytganda, T1 va T2 ON holatida bo'lsa, T3 va T4 OFF holatida, T3 va T4 ON holatida bo'lsa, qolgan ikkitasi OFF holatida bo'ladi. Ikki yoki undan ortiq tiristorni bir vaqtning o'zida ochish qisqa tutashuvga olib kelishi, ortiqcha issiqlik hosil qilishi va kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin.
Uch fazali ko'prik inverteri
Sanoat va boshqa og'ir yuklar uch fazali elektr ta'minotini talab qiladi. Ushbu og'ir yuklarni saqlash qurilmalari yoki boshqa shahar quvvat manbalaridan ishlash uchun uch fazali inverter kerak. Buning uchun uch fazali ko'prik inverteridan foydalanish mumkin.
Uch fazali ko'prik inverteri ko'prik inverterining yana bir turi bo'lib, rasmda ko'rsatilganidek, 6 ta boshqariladigan kalit va 6 dioddan iborat.
5. Ishlash tartibi bo'yicha tasniflanadi
Ishlash rejimiga ko'ra invertorlar uchta asosiy toifaga bo'linadi:
Mustaqil inverter
Mustaqil inverter to'g'ridan-to'g'ri yukga ulangan va boshqa quvvat manbalari tomonidan uzilmaydi. Mustaqil inverter yoki "o'chirilgan tarmoq rejimi inverteri", inverter tarmoq yoki boshqa quvvat manbalaridan ta'sirlanmasdan mustaqil ravishda yukni quvvat bilan ta'minlaydi.
Ushbu invertorlar tarmoqdan tashqari rejimdagi inverterlar deb ataladi, chunki ular kommunal tarmoqdan ta'sirlanmaydi. Ushbu invertorlarni kommunal tarmoqqa ulash mumkin emas, chunki ular sinxronizatsiya qobiliyatiga ega emas, bu erda sinxronizatsiya ikkita o'zgaruvchan tok manbalarining faza va nominal chastotasini (50/60 Gts) moslashtirish jarayonidir.
Tarmoqqa ulangan inverter
Tarmoqqa ulangan yoki tarmoqqa ulangan invertorlar (GTI) ikkita asosiy funktsiyaga ega. Tarmoqqa ulangan inverterlarning bir funksiyasi saqlash qurilmalaridan (shahariy tok manbalari) o‘zgaruvchan tok yuklarini o‘zgaruvchan tok bilan ta’minlash, tarmoqqa ulangan inverterlarning yana bir vazifasi esa tarmoqqa qo‘shimcha quvvat berishdir.
Tarmoqqa ulangan inverterlar, shuningdek, foydali interaktiv invertorlar, tarmoqli o'zaro bog'lanish inverterlari yoki tarmoqli qayta aloqa invertorlari sifatida ham tanilgan, elektr tarmog'iga moslashish uchun oqimning chastotasi va fazasini sinxronlashtiradi. İnverterning kuchlanish darajasini oshirish orqali quvvat doimiy tok manbaidan kommunal tarmoqqa uzatiladi.
Ikkilik tepalik inverteri
Ikkilik tepalik inverteri ham tarmoqqa ulangan inverter, ham mustaqil inverter sifatida ishlashi mumkin. Ushbu invertorlar qayta tiklanadigan energiya manbalari va saqlash qurilmalaridan tarmoqqa qo'shimcha energiya kiritishi va qayta tiklanadigan energiya tomonidan ishlab chiqarilgan energiya etarli bo'lmaganda tarmoqdan elektr energiyasini olishi mumkin. Boshqacha qilib aytganda, bu invertorlar yukning talablariga muvofiq mustaqil invertorlar va tarmoqqa ulangan invertorlar sifatida ishlashi mumkin. Dual tepalikli inverterlar ko'p funktsiyali bo'lib, mustaqil invertorlar va tarmoqqa ulangan invertorlar funktsiyalarini o'z ichiga oladi.
Ikkilik tepalik inverterining funktsiyasi yukga qarab o'zgaradi. Elektr tarmog'ida muammo yuzaga kelsa yoki qayta tiklanadigan energiya quvvati yukni qondirish uchun etarli bo'lsa, uning funktsiyasi mustaqil inverterga o'zgartiriladi (u mustaqil inverterga aylanadi). Bunday holda, uzatish kaliti inverterni tarmoqdan uzib qo'yadi.
Qayta tiklanadigan energiya qo'shimcha energiya ishlab chiqarishni boshlagandan so'ng, ish rejimi mustaqil rejimdan tarmoqqa ulangan rejimga o'tadi. İnverter o'z fazasini va chastotasini inverter bilan sinxronlashtiradi va tarmoqqa qo'shimcha energiya kiritishni boshlaydi.
6. Chiqish to'lqin shakli bo'yicha tasniflang
Ideal inverter DC signallarini sof sinusoidal AC chiqishiga aylantiradigan inverterni nazarda tutadi. Haqiqiy invertorlar bilan bog'liq muammo shundaki, ularning chiqish signallari sof sinusoidal emas. Chiqish to'lqin shakliga ko'ra, invertorlar uch toifaga bo'linadi:
Kvadrat to'lqinli inverter
Bu to'g'ridan-to'g'ri oqimni o'zgaruvchan oqimga aylantirish uchun eng oddiy invertorlardir, ammo chiqish to'lqin shakli talab qilinadigan sof sinus to'lqini emas. Ushbu invertorlar chiqish uchida kvadrat to'lqinlarga ega. Boshqacha qilib aytganda, bu invertorlar shahar kirishini kvadrat to'lqinlar shaklida AC ga aylantiradi. Shu bilan birga, kvadrat to'lqinli invertorlar ham arzonroq.
Ushbu invertorlarning eng oddiy tuzilishi H-ko'prikli inverter bo'lishi mumkin. Rasmda ko'rsatilganidek, transformator oddiyroq versiyaga erishishdan oldin SPDT (bir marta bosish bilan ikki marta otish) kalitlarini ishlatadi. Ushbu transformator, shuningdek, istalgan chiqish kuchlanish darajasiga erishishga yordam beradi.
Berilgan modelning ishlashi juda oddiy. Kalitni shunchaki yoqish va o'chirish bir vaqtning o'zida chiqish terminalidagi oqimni o'zgartiradi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bitta qutbli ikki marta otishni kerakli chastotada almashtirish odatiy inverter (ya'ni markaziy kran transformatori) chiqishida AC kvadrat to'lqinlarni hosil qiladi. Oddiy sinus to'lqinining garmonik buzilishi taxminan 45% ni tashkil qiladi, bu ba'zi harmoniklarni filtrlash uchun filtrlar yordamida yanada kamaytirilishi mumkin.
Kvazi sinus to'lqinli inverter
Kvazi sinus to'lqinli inverter, shuningdek, bosqichli sinus to'lqinli o'zgartirilgan sinus to'lqinli inverter sifatida ham tanilgan. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bu invertorlarning chiqish signallari asta-sekin ijobiy kutuplulukta ortadi. Ijobiy cho'qqiga erishgandan so'ng, rasmda ko'rsatilganidek, chiqish signali salbiy cho'qqiga yetguncha asta-sekin kamayadi.
Kvazi sinus to'lqinli invertorning tuzilishi sof sinus to'lqinli invertorga qaraganda ancha sodda, ammo sof kvadrat to'lqinli inverterga qaraganda ancha murakkab.
Ushbu invertorlarning yakuniy chiqish to'lqin shakli sof sinus to'lqini bo'lmasa-da, chiqishning harmonik buzilishi hali ham 24% gacha kamayadi. Filtrlash buzilishni yanada kamaytiradi, ammo buzilish miqdori hali ham muhim. Shu sababli, ushbu invertorlar turli xil yuklarni, shu jumladan elektron sxemalarni boshqarish uchun afzal qilingan tanlov emas.
Kvazi sinus to'lqinlar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan taymerlari bo'lgan elektron qurilmalarga doimiy ravishda zarar etkazishi mumkin. Agar kvazi sinus to'lqinli inverterga ulangan bo'lsa, motorli barcha elektr jihozlari sof sinus to'lqinli inverterga ulanganlar kabi samarali ishlamaydi. Bundan tashqari, to'lqin shaklining tez o'tishlari shovqinga olib kelishi mumkin. Ushbu muammolar tufayli kvazi sinus to'lqinli invertorlarni qo'llash cheklangan.
Sof sinus to'lqinli inverter
Sof sinus invertor DCni deyarli sof sinusli AC ga aylantiradi. Sof sinus to'lqinli invertorning chiqish to'lqin shakli hali ham ideal sinus to'lqin emas, lekin u kvadrat to'lqinli va kvazi sinus to'lqinli invertorlarga qaraganda ancha silliqdir.
Sof sinus to'lqinli invertorning chiqish to'lqin shakli juda past harmoniklarga ega. Harmonikalar - bu turli amplitudalarning asosiy chastotasining toq ko'paytmalari bo'lgan sinus to'lqinlar. Harmonikalar juda mashhur emas, chunki ular turli xil elektr jihozlari bilan jiddiy muammolarga olib kelishi mumkin. Har xil PWM texnikasidan foydalanish va keyin chiqish signalini past o'tkazuvchan filtrdan o'tkazish orqali bu harmoniklarni yanada kamaytirish mumkin.
Sof sinus to'lqinli invertorlarning tuzilishi va ishlashi kvadrat to'lqinli va o'zgartirilgan kvadrat to'lqinli invertorlarga qaraganda ancha murakkab.
Ushbu invertorlar dastlabki ikkita invertordan ustundir, chunki ko'pchilik elektr jihozlari yaxshiroq ishlashi uchun sof sinus to'lqinlarni talab qiladi. Avval aytib o'tganimizdek, kvadrat to'lqinli yoki kvazi sinus to'lqinli invertorlar elektr jihozlariga, ayniqsa motorlar bilan jihozlanganlarga zarar etkazishi mumkin. Shuning uchun amaliy foydalanish uchun sof sinus invertor ishlatiladi.
7. Chiqarish darajalari soni bo'yicha tasniflanadi
Har qanday inverterning chiqish darajasi kamida ikki yoki undan ko'p bo'lishi mumkin. Chiqish darajalari soniga ko'ra, invertorlar ikki toifaga bo'linadi: ikki darajali invertorlar va ko'p darajali invertorlar.
Ikki darajali invertor
Ikki darajali inverter ikkita chiqish darajasiga ega. Chiqish kuchlanishi ijobiy va salbiy o'rtasida almashinadi va asosiy chastotada (50Hz yoki 60Hz) o'zgaradi.
Ba'zi "ikki darajali invertorlar" chiqish to'lqin shaklida uchta darajaga ega. Uch darajali invertorlarni ushbu toifaga tasniflashning sababi shundaki, darajalardan biri nol kuchlanishdir. Aslida, nol uchinchi darajadir, lekin u hali ham ikki bosqichli inverter sifatida tasniflanadi.
Ikki darajali inverter sxemasi oqim yoki kuchlanishni boshqaradigan manba va ba'zi kalitlardan iborat. Kalit yo'qotishlar va qurilmalarning ko'rsatkichlari cheklovlari tufayli yuqori kuchlanishli ilovalarda ikki darajali invertorlarning yuqori chastotali ishlashi cheklangan. Shu bilan birga, kalitning nominal qiymati ketma-ket va parallel kombinatsiyalar orqali oshirilishi mumkin. Ikki darajali inverterda ijobiy yarim tsiklni ta'minlaydigan kalitlar guruhi ijobiy guruhli kalit deb ataladi, salbiy yarim tsiklni ta'minlaydigan boshqa kalitlar guruhi esa salbiy guruhli kalit deb ataladi.
Quyidagi sabablarga ko'ra ikki darajali inverterga afzallik berilmaydi. Invertorlar quvvatni kichik kuchlanish bosqichlarida ishlatish va aylantirish uchun minimal miqdordagi kalitlar va quvvat manbalarini talab qiladi. Kichikroq kuchlanish bosqichi yuqori sifatli to'lqin shakllarini ta'minlaydi. Bundan tashqari, u kuchlanish (dv/dt) kuchlanishini va yukdagi elektromagnit moslik muammolarini ham kamaytirishi mumkin. Shuning uchun, ko'p darajali invertorlar ko'proq amaliy birinchi tanlovdir.
Ko'p darajali invertor (MLI)
Ko'p darajali invertor shahar signallarini ko'p darajali bosqichli to'lqin shakllariga aylantiradi. Ko'p darajali invertorning chiqish to'lqin shakli to'g'ridan-to'g'ri ijobiy va salbiy o'zgaruvchan emas, balki ko'p darajali o'zgaruvchan. To'lqin shaklining silliqligi kuchlanish darajalari soniga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lganligi sababli. Shunday qilib, ko'p darajali invertorlar silliq to'lqin shakllarini ishlab chiqaradi. Yuqorida aytib o'tilganidek, bu xususiyat uni amaliy dasturlar uchun mos qiladi.
Xulosa:
Ushbu maqolada inverterlarning 17 asosiy turi keltirilgan, ammo aslida inverterlarning boshqa ko'plab tasniflari mavjud. Masalan, ko'p darajali invertorlarni uchuvchi kondansatör invertorlari (FCMI), diodli qisqichli invertorlar (DCMI) va kaskadli H-ko'prikli invertorlarga bo'lish mumkin.
Amaliy dastur nuqtai nazaridan, uch fazali invertorlar yuqori yuklangan ilovalar uchun javob beradi, sof sinus invertorlar elektr jihozlarini yaxshiroq himoya qilishi mumkin va ko'p darajali invertorlar ko'proq amaliy tanlovdir.