Инвертор что это такое

По внешнему виду многие преобразователи напряжения похожи, и на первый взгляд может показаться, что и по характеристикам они так же не имеют сильных различий, но это совсем не так.

В превую очередь стоит ответить на вопрос, для чего нужен инвертор?

Инвертор, он же преобразователь напряжения служит для того, чтобы из постоянного напряжения 12,24,48В и других. получить 220В переменного, необходимого для питания бытовых приборов. Тоесть, проще говоря, чтобы от аккумулятора (автомобильного или другого) запитать например холодильник или телевизор, когда обычной сети 220В. нет.

Выбор инвертора

Эти устройства очень сильно различаются по функциональным возможностям и техническим характеристикам. Чтобы выбрать инвертор, нужно разобраться в технических характеристиках данных устройств, и только после этого определиться с покупкой конкретной модели данного устройства.

Типы инверторов:

• Линейно-интерактивный тип
• Онлайн типа
• Солнечные инверторы
• Сетевые инверторы
• Гибридные инверторы
• Автомобильные инверторы

Инверторы, представленные на Российском рынке, очень сильно отличаются по цене, от самых бюджетных моделей в одну – две тысячи рублей, и до нескольких десятков тысяч, за устройства той же мощности. Главным отличием преобразователей является форма выходного напряжения. Есть устройства, на выходе которых получается напряжение синусоидальной формы, как их еще называют инверторы с чистым синусом, и преобразователи напряжения формой выходного напряжения, которых является модифицированный синус (квази-синус). Первые устройства стоят гораздо дороже, чем преобразователи с квази-синусом, и разница в цене колоссальная.

Инвертор: что это такое и для чего необходим?

Современный темп жизни трудно представить без электроники и электрики. Электрические приборы используют везде – от быта до производства. Но бывает так, что после сбоя подачи электроэнергии оборудование ломается, и для его ремонта требуются дополнительные деньги. Чтобы не попадать в такие ситуации используют специальные приборы – инверторы.

Инвертер – это устройство, задача которого преобразовывать постоянный ток в переменный. Оно похоже на генератор периодического напряжения, по конфигурации подобного на синусоиду. Прибор необходим в производстве и быту. Он обеспечивает бесперебойную работу всех механизмов и электроприборов при нестабильном энергоснабжении или сбое. Принцип действия устройства таков: при сбое в сети, автоматически включается преобразователь, который снабжает технику необходимым напряжением, за счёт батареи. Если подача электроэнергии стабилизировалась, то инвертор останавливает работу и переключается на зарядку батареи.

Область применения

Использовать инвертер можно там, где необходим источник бесперебойного питания. Это может быть дом, офис или производство. Прибор обеспечит стабильную работу систем отопления и водоснабжения, бытовой и офисной техники, интернет и телефонного оборудования, независимо от поломок на линии. Если произошёл скачок напряжения или авария, то оборудование, чувствительное к подобным ситуациям ломается. Дабы этого не происходило, используют инвертор. Он стабилизирует напряжение в сети, поддерживая энергоснабжение. Используют данные приборы там, где необходим ток нестандартной величины. С помощью инвертора можно получить напряжение с любыми параметрами – выбрать необходимую частоту и мощность. На выходе получается ток с нужными характеристиками для стабильной работы техники.

ИНВЕРТОР — Принцип работы. ПЛЮС БОНУС — Как работает частотный преобразователь и что такое ШИМ?

• Обеспечить бесперебойное питание электроприборов.
• Оградить технику от поломок из-за сбоя напряжения в сети.
• Стабилизировать напряжение, независимо от его параметров на входе.

Купив инвертор, вы получите качественное выходное электричество, что обеспечит продуктивную работу систем и приборов.

Инверторные электростанции.

Принцип работы инверторной электростанции основан на преобразовании переменного тока в постоянный, после чего максимально стабилизируются колебания электрических волн, а затем постоянный ток через инверторную схему опять преобразуется в переменный, с заданной частотой и напряжением.

Электронная регулировка в комплексе со схемой преобразования является основой преобразователя инверторной электростанции, за счет которой на выходе получается переменный ток высокого качества с промышленной частотой. Такие технологии наиболее распространены на мобильных электростанциях с бензиновыми двигателями .

Главные преимущества инверторной электростанции.

• Экономия топлива на 20-40% по сравнению с традиционными моделями за счёт электронной системы преобразования и регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки.

• Легкий пуск двигателя без дополнительных настроек в течение всего периода эксплуатации.

• Возможность управлять работой электростанции при малой нагрузке за счет наличия функции перехода двигателя в экономичный режим.

• Низкий уровень шума позволяет использовать в местах с высокими требованиями по шумовому загрязнению.

• Защита экологии за счёт более низкого содержания вредных веществ в выхлопе, благодаря высокоэффективной системе сгорания топлива и работы двигателя на пониженных оборотах. Что невозможно на электростанциях с классическим режимом выработки электроэнергии, где частота переменного тока (Гц) жестко привязана к оборотам силовой установки (двигателя)

Инверторный ИБП

Абсолютное большинство электроприборов в России, которые современный человек использует каждый день, рассчитаны на напряжение 220В-230В.

Химические источники напряжения, аккумуляторы, способные хранить заряд электричества в течении длительного времени, обеспечивают постоянное напряжение, слишком низкое для питания бытовой техники: 2 вольта, 6 вольт, 12В и т.д. Инверторы преобразуют постоянное напряжение от аккумуляторов в переменное 220В или 230В в зависимости от конструкции и настроек. На этом основана работа всех ИБП!

Видео что такое иверторный бесперебойник и как он работает

Время автономной работы бесперебойника, будет пропорционально количеству и емкости подключенных ко входу инвертора аккумуляторов. Но есть и другие факторы влияющие на время работы- Подробнее прочитать можно здесь.

Аккумуляторы могут хранить запас электрической энергии в течении длительного времени что позволяет держать в запасе большой объем накопленной электроэнергии для аварийных ситуаций, накопленный в АКБ.

При пропадании электричества на вводе в распределительный щит автоматика инвертора мгновенно перебросит питание подключенных к выходу инвертора электроприборов на аккумулятор (через электронную схему, преобразующую постоянное напряжение 12 Вольт, в переменное 220 В с заданной частотой (Гц)).

В онлайн системах переключение отсутствует-Подробнее можно прочитать здесь .

Главные преимущества электрических инверторов:

• Это экологическая безопасность (отсутствие вредных загрязнений окружающей среды)
• Низкий шум при работе, имеют низкий уровень шума вентилятора охлаждения в разы по сравнению с электростанциями.
• Не требуют, заправки топливом и постоянного технического обслуживания.
• Имеют высокий КПД, и низкую стоимость эксплуатации, привязанную к стоимости электроэнергии.
• Непрерывное питание, отсутствует пауза (как в электростанциях), при переключении на батареи.
• Возможность увеличивать время автономии путем наращивания количества батарей.

Основные области применения инверторов:

1) ИБП для котлов (ИБП для газовых котлов)

2) ИБП для насосов (ИБП на длительное время резерва)

Пример применения в частном доме:

Мощность нагрузки 1000 Вт при значении параметра cos =0.8 позволяет подключить электрооборудование суммарной мощностью 1 кВт.

Приблизительный расчет мощности нагрузки может быть такой:

• Газовый котел с обвязкой – 300 Вт.
• Циркуляционный насос 70 Вт,
• Аварийное освещение – 300 Вт,
• Телевизор – 200 Вт

Вопрос напряжения

Допустим, вы собрались приобрести мощную технику. В таком случае надо принять во внимание, что и аккумулятор должен будет отдавать увеличенное количество тока. Однако у показателя отдачи есть собственный предел. Иногда, чтобы справиться с поставленной задачей, нужно объединять несколько разных инверторов в одну цепочку.

Если говорить о напряжении, не забывайте о важности его стабилизации. Бытовая техника негативно воспринимает перепады. Она может выдержать не больше 10% от всех колебаний.

Синусоидальность

Если у инвертора с синусоидальностью всё в порядке, то система преобразования тока будет довольно сложной. От этого растёт ценник, однако плюсов станет больше. Например, можно подключать разные приборы, не волнуясь по поводу того, что они могут не подойти. Ограничений становится заметно меньше. Точность поддержания напряжения также возрастает. Такое оборудование будет оптимальным для котлов и в целом для системы отопления.

У этого инвертора — ступенчатая форма, а также простая форма преобразования. Сам прибор будет стоить дешевле по сравнению с оборудованием с правильной синусоидальностью. Однако на ценнике преимущества не заканчиваются. Бытовая техника подключается легко и без особых проблем. Но газовые котлы и насосы могут даже не заработать.

Инверторный кондиционер: чем отличается от обычного.

Инвертор — Блок управления который преобразует переменный ток питания в постоянный и затем формирует переменный ток с необходимой частотой. (инвертор — от лат. inverto — переворачиваю, обращаю, изменяю).

Инверторный кондиционер – может изменять свою мощность.

Область применения инверторных технологий

Индукционные плиты, ИБП (UPS), Усилители звука, Электро-Транспорт, СВЧ печи, Сварочные аппараты.

ВЫВОД: Инверторные технологии уже давно получили широкое распространение во многих областях.

Что такое инверторный кондиционер?

Инверторный кондиционер – торговое название кондиционеров у которых имеется возможность изменения частоты вращения двигателя компрессора.

Инверторные кондиционеры бывают следующих типов: Настенные, Полупромышленные, Мульти сплит-системы, Мультизональные

ВЫВОД: Инверторный кондиционер – это больше чем просто настенная сплит-система.

Как это работает?

Источник питания — Переменный ток частотой 50Гц — Преобразователь частоты — Переменный ток

необходимой частоты — Изменяемая мощность DC компрессора

Такое преобразование позволяет в широких пределах регулировать скорость вращения двигателя компрессора, Следовательно холодо- или теплопроизводительность кондиционера.

ВЫВОД: Обычный кондиционер работает в цикличном режиме, а инверторный — в режиме сниженной мощности компрессора.

Какие преимущества дает инвертор для пользователя?

1.Отсутствуют большие стартовые токи ( Необходимые для разгона ротора двигателя.)

2.Не тратится энергия на выравнивание давления в системе. (Для выхода на рабочий режим, компрессор должен перекачать до 50% всего объема фреона из зоны низкого давления в зону высокого давления.)

3.Нет излишков и потерь холода. (При отключении компрессора давление в двух зонах — высокого и низкого давления выравниваются через дросселирующее устройство при этом выработанный потенциальный холод используется не по назначению, охлаждая уличный воздух, компрессорный отсек и т.д.

ВЫВОД: Из-за отсутствия переходных процессов инверторный кондиционер экономит до 30% электроэнергии. При использовании инверторного кондиционера счет за электричество останется на уровне 2010 года.

А вы знаете что…

С 1 сентября 2013 года в семи российских регионах начал действовать пилотный проект по применению так называемых социальных норм потребления электроэнергии. В пределах обозначенной нормы тарифы на электричество будут снижены, а за ее пределами — повышены.

С 1 июля 2014г. социальные нормы будут введены по всей России и составят от 100 до 150 кВт*ч в месяц на человека.

Таблица. Среднее ежемесячное потребление электроэнергии кондиционером при его использовании 4 часа в сутки:

Доля продаж инверторов в мире

Япония — 100%
Европа с 2013 года – 100%
Австралия – 90%
Китай – 60%

Ведущие японские производители кондиционеров DAIKIN и Mitsubishi Electric практически полностью прекратили поставки on/off систем в Россию и СНГ.

Согласно принятой в январе 2013 года 5 редакции закона об энергетической эффективности в Евросоюзе невозможна продажа традиционных неинвенторных кондиционеров с низким COP.

ФАКТ: Причина роста доли инверторов – ужесточение требований энергетической эффективности во всем мире.

Какие преимущества дает инвертор для пользователя?

Снижение уровня шума

1.Инвертор работает на очень малых оборотах вентилятора внутреннего блока и двигателя компрессора, обеспечивая уровень шума от 22 до 27 дБа .
2. Отсутствуют температурные перепады в корпусе внутреннего блока, нет теплового расширения материалов, а значит нет естественных деформаций и потрескиваний корпуса

ВЫВОД: Инверторный кондиционер обеспечивает акустический комфорт в вашем доме.

1.Меньшее количество пусков компрессора (запуск компрессора сопровождается повышенным износом из-за того, что масло в компрессоре стекает в картер и первые секунды он работает без смазки).
2.Оптимальная мощность работы (в отличии от традиционного, который большую часть времени работает в максимальном (не оптимальном) режиме испытывая максимальную нагрузку на конденсаторе и испарителе, максимальные скорости вращения вентилятора, максимальные температуры компрессора и компрессорного отсека). 3. Защита вашего дома и бытовых приборов (благодаря плавному пуску и отсутствию больших стартовых токов снижается нагрузка на сеть и нагрев проводов силовой сети)

ВЫВОД: Инверторный кондиционер прослужит дольше традиционной сплит-системы.

Снижает риск простудных заболеваний!

1. Отсутствует перепад температур (перепад температур при использовании традиционного кондиционера 3-7С, точность поддержания температуры инвертором 0,5C)
2. Нет сквозняков (Вентилятор внутреннего блока работает на минимальных скоростях, охлажденный воздух подается с минимальной необходимой интенсивностью)

ВЫВОД: Инверторный кондиционер – это комфортный климат! Инвертор — это выбор заботливых родителей!

Работа в широком диапазоне температур

1.При изменении оборотов компрессора обеспечивается необходимое давление (температура) фреона в теплообменнике обеспечивая работу инверторного кондиционера до -10 -15С.
2.Компрессор инверторного кондиционера не отключается и всегда остается теплым обеспечивая нормальную температуру и вязкость масла при низких температурах

ВЫВОД: Инверторный кондиционер может использоваться для обогрева помещения в межсезонье.

А вы знаете что…

Обогрев с помощью инверторного кондиционера позволяет экономить на 75% больше энергии, по сравнению с электрическими обогревателями?

Таблица. В расчете сезон = 60 дням * 4 часа обогрева

Тариф на электроэнергию в Санкт-Петербурге с 1 января 2021 года 4,82 рублей/кВт

Экономия на коммунальных платежах!

ФАКТ: Из 10 проданных в России сплит-систем – 2 с инверторным управлением!

ВЫБИРАЙТЕ ИНВЕРТОРНЫЙ КОНДИЦИОНЕР! ЛУЧШАЯ ПОКУПКА СПЛИТ-СИСТЕМЫ!

Компания «Инженер-климат» рекомендует следующие инверторные кондиционеры:
Самые дорогие инверторные кондиционеры Daikin и Mitsubishi Electric, но и самые энергоэффективные по цене от 600 USD. Рекомендуем: Mitsubishi Electric MSZ-FH VE серии Deluxe.
Инверторные кондиционеры средней ценовой категории Mitsubishi Electric (ряд серий), Fujitsu, Panasonic и др от 450 USD. Рекомендуем: Mitsubishi Electric MSZ-HJ VA серии Классик Инвертор.
Недорогие инверторные кондиционеры Ballu и Electrolux лучший вариант энергосберегающих технологий и доступной цены (от 250 USD). Рекомендуем: Ballu BSEW серии ECO Inverter и Electrolux EACS/I HM/N3 серии Monaco.

Подобрать лучший инверторный кондиционер, установить инверторную сплит-систему по оптовой цене и недорого в Санкт-Петербурге: (812) 702-76-82. Варианты по цене и характеристикам.

Что такое автомобильный инвертор и зачем он нужен

Автомобильный инвертор — это прибор, преобразующий постоянное напряжение 12V в переменное 220 V с частотой на выходе 50 Гц. К устройству подключают электрооборудование, работающее от переменного тока: портативные компьютеры, бытовую технику, разнообразные инструменты и многое другое.

Автомобильные инверторы могут повышать преобразуемое напряжение и регулировать его по заданным параметрам. Устройство способно выдавать почти любую частоту, но в большинстве случаев водителю требуется именно 50 Гц, поскольку на ней работает большинство современных бытовых приборов. Однако стоит упомянуть, что такая частота, выдаваемая инвертором, менее стабильна, чем в обычной городской электросети.

Работа устройства основывается на полупроводниках. Корпус инвертора обычно изготавливают из алюминия, обладающего высокой теплопроводностью. Такой материал полезен тем, что способен отводить тепло за счет конвекции. В оборудовании с мощностью более 300 Вт часто устанавливается дополнительный вентилятор, принудительно охлаждающий инвертор.

Прибор представляет собой импульсный стабилизатор напряжения. Соответственно, инвертор необходимо защитить от коротких замыканий, перегрева и перегрузок, а также от превышения и понижения входного постоянного напряжения. Устройство подключается к автомобилю напрямую к аккумулятору или в розетку прикуривателя.

Для чего автомобилистам требуется в машине инвертор, преобразующий ток с 12V на 220V? Опытные водители знают, что устройство незаменимо в путешествиях и долгих поездках, ведь прибор способен значительно облегчить жизнь в дороге. Автомобильный инвертор пригодится и автовладельцам, поскольку нередко возникает необходимость использовать тот или иной бытовой прибор.

Если в машине не будет преобразователя постоянного напряжения в переменное, подключить электротехнику будет попросту некуда.

Заряжая свой смартфон в автомобиле, вы сможете оставаться на связи с близкими или коллегами даже спустя долгое время в дороге. Автомобильный инвертор может быть незаменим для любителей смотреть в поездке кино, а также тем, кому часто нужно пользоваться ноутбуком. Таким образом, автомобилисту не требуется искать обычные источники электропитания.

Вне зависимости от того, где находится водитель со своей машиной – далеко за городом или в гараже без розеток поблизости, к преобразователю можно подключить многие виды устройств, начиная от бритвы и электрической зубной щетки и заканчивая дрелью и паяльной станцией.

Виды автомобильных инверторов

К инвертору можно подключить мощные электроприборы, например микроволновку или утюг. Естественно, что для этого потребуется преобразователь с большей мощностью, которая может доходить до 5 кВт. Понятно, что цена таких устройств достаточно высока.

Инверторы автомобильные зачастую имеют несколько режимов работы. На первом, основном, устройство выдает номинальную мощность, в которой может работать длительное время. Второй режим — режим перегрузки, при котором инвертор в течение заданного времени может работать с мощностью в полтора раза выше номинальной. Также существует третий режим, являющийся пусковым, который выдает высокую моментальную мощность, с помощью чего можно, например, запускать электродвигатель или подключать различные конденсаторные устройства с емкостной нагрузкой.

Сейчас в продаже можно найти разные виды преобразователей. В первую очередь разновидности схем автомобильных инверторов выделяют в зависимости от формы генерируемого переменного тока. Устройство в большинстве случаев не выдает напряжение, имеющее на графике вид чистой синусоиды, вместо этого получается ступенчатая, прямоугольная или трапециевидная форма. Однако многим видам бытовой техники непринципиально наличие или отсутствие чистой синусоиды, так как это не влияет на работу электрооборудования. Несинусоидальные преобразователи подходят для обеспечения энергией широкого ряда бытовых приборов.

Но существует и такое оборудование, которому обязательно требуется напряжение идеального качества. Для такой техники, к ней, например, относятся смартфоны, компьютеры и некоторые инструменты, требуются синусоидальные инверторы. Как правило, такие преобразователи имеют сложное устройство и, соответственно, более высокую цену.

Также автомобильные инверторы отличаются друг от друга мощностью, возможностью одновременно подключать то или иное количество электроприборов, наличием переключателя нагрузки и многим дополнительным функционалом.

Сферы применения инверторов

Использование инверторных устройств охватило многие сферы, начиная от бытового электрооборудования и заканчивая различными промышленными предприятиями. К первой категории относится оборудование, которое способно работать от обычно электрической сети:

• бытовые электроприборы;
• системы освещения;
• системы сигнализации;
• системы жизнеобеспечения зданий общественного и производственного назначения;
• насосы водоснабжения;
• автомобильное оборудование;
• котлы отопления;
• оборудование офисного назначения и различное другое.

Такое разнообразие использования инверторов делает их популярными, как и частотные преобразователи ВЕСПЕР от магазина ЭНЕРГОПУСК, что позволило обеспечить работу всех современных электротехнических приводных устройств как в офисных помещениях, так и дома, на дачных участках, на различных средства передвижения, по типу автомобилей, катеров и прочих устройств, требующих стабильное электроснабжение. Кроме этого, широкое применение устройства получили со следующими промышленными и городскими агрегатами:

• с электроприводами троллейбусов, локомотивом и прочих тяговых электротранспортных средств городского и мирового значения совместно с преобразователями;
• с приводами буровых вышек;
• с электродвигателями прокатных станов, конвейеров и линий передачи;
• в установках индукционного нагрева и так далее.

Как правильно выбрать инвертор

Любое устройство и любая электротехническая установка, а так же всевозможные снабжённые преобразователями напряжения (инверторами) производственные и обслуживающие приспособления для подключения электрических инструментов, имеют свои характерные рабочие параметры, а значит и требования к самим инверторам. Кроме того каждому такому устройству приписывается его назначение. Так, например, выбирая инверторы SIEMENS для автомобилей, обращается внимание на умение повышать и стабилизировать напряжение до величины 220В с его переменным значением. Это позволяет заряжать не только телефоны и прочие мелкие гаджеты, но и, например, ноутбуки, при этом используя его ещё и в работе. Данные устройства конвертации особо не требовательны, кроме пылезащиты.

Инверторы для работающих под скачущей нагрузкой аппаратов, например, сварочных, более требовательны, так как должны выполнять условия:

• стабилизации напряжения в рамках требуемого диапазона;
• защиты от скачков напряжения до его полной стабилизации.

Здесь же, выбор устройства так же сопровождается и требованиями к параметрам температурных режимов, к уровню самоохлаждения, к наличию и типу необходимых составляющих: выходной фильтр, микроконтроллер, печатная плата и прочих. Выбирая таким способом преобразователи напряжения, стоит отметить, что данное устройство должно преобладать в мощности используемого с ним оборудования. Это позволит выполнять функции без вреда данного контроллера напряжений. Помимо перечисленного, инверторы могут отличаться и прочими электротехнически важными параметрами, которые учитываются при их подборе:

• степень защиты;
• уровень и наличие интерфейсов;
• наличие регуляторов и элементов дистанционного управления;
• уровень мощности;
• величина используемого напряжения;
• величина воспроизводимого напряжения;
• тип применимой для устройства нагрузки;
• массогабаритные данные, которые так же необходимо учитывать при выполнении в дальнейшем монтажных действий и эксплуатационных особенностей.

Как видим, подбор преобразователей напряжения так же важен, как и выбор самих устройств, для стабилизации рабочих условий которых они и изначально предназначены. В случае необходимости, специалисты ЭНЕРГОПУСК, обладающие достаточно полными знаниями в области электротехнического назначения и применения инверторов, помогут правильно подобрать требуемое устройство из числа имеющихся, а так же выполнить его монтаж непосредственно в зоне действия.

Что такое инвертор напряжения, как он работает, применение инвертора

Для преобразования постоянного тока в переменный применяют специальные электронные силовые устройства, называемые инверторами. Чаще всего инвертор преобразует постоянное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины.

Таким образом, инвертор — это генератор периодически изменяющегося напряжения, при этом форма напряжения может быть синусоидальной, приближенной к синусоидальной или импульсной .

Инвертор — это электрическое устройство, способное преобразовывать постоянный ток в переменный при заданной частоте и напряжении. В большинстве случаев входное постоянное напряжение обычно ниже, в то время как выходное переменное напряжение равно напряжению сети.

Инвертор — это устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный. Основными переключающими элементами являются кремниевые управляемые выпрямители или силовые транзисторы. Они расположены по мостовой схеме и включаются (и выключаются в случае транзисторов) таким образом, что получается колебательный сигнал. Некоторые инверторы работают совместно с другими устройствами, задающими системную частоту. Они называются линейными коммутируемыми. Другие инверторы имеют возможность самостоятельно устанавливать частоту. Они называются самокоммутируемыми.

Инверторы применяют как в качестве самостоятельных устройств, так и в составе систем бесперебойного электроснабжения (UPS).

В составе источников бесперебойного питания (ИБП), инверторы позволяют, например, получить непрерывное электроснабжение компьютерных систем, и если в сети напряжение внезапно пропадет, то инвертор мгновенно начнет питать компьютер энергией, получаемой от резервного аккумулятора. По крайней мере, пользователь успеет корректно завершить работу и выключить компьютер.

В более крупных устройствах бесперебойного электроснабжения применяются более мощные инверторы с аккумуляторами значительной емкости, способные автономно питать потребители часами, независимо от сети, а когда сеть снова вернется в нормальное состояние, ИБП автоматически переключит потребители напрямую к сети, а аккумуляторы начнут заряжаться.

В современных технологиях преобразования электроэнергии инвертор может выступать лишь промежуточным звеном, где его функция — преобразовать напряжение путем трансформации на высокой частоте (десятки и сотни килогерц). Благо, на сегодняшний день решить такую задачу можно легко, ведь для разработки и конструирования инверторов доступны как полупроводниковые ключи, способные выдерживать токи в сотни ампер, так и магнитопроводы необходимых параметров, и специально разработанные для инверторов электронные микроконтроллеры (включая резонансные).

Требования к инверторам, как и к другим силовым устройствам, включают: высокий КПД, надежность, как можно меньшие габаритные размеры и вес. Также необходимо чтобы инвертор выдерживал допустимый уровень высших гармоник во входном напряжении, и не создавал неприемлемо сильных импульсных помех для потребителей.

В системах с «зелеными» источниками электроэнергии (солнечные батареи, ветряки) для подачи электроэнергии напрямую в общую сеть, применяют Grid-tie – инверторы, способные работать синхронно с промышленной сетью

В процессе работы инвертора напряжения, источник постоянного напряжения периодически подключается к цепи нагрузки с чередованием полярности, при этом частота подключений и их продолжительность формируется управляющим сигналом, который поступает от контроллера.

Контроллер в инверторе обычно выполняет несколько функций: регулировка выходного напряжения, синхронизация работы полупроводниковых ключей, защита схемы от перегрузки. Принципиально инверторы делятся на: автономные инверторы (инверторы тока и инверторы напряжения) и зависимые инверторы (ведомые сетью, Grid-tie и т.д.)

Полупроводниковые ключи инвертора управляются контроллером, имеют обратные шунтирующие диоды. Напряжение на выходе инвертора, в зависимости от текущей мощности нагрузки, регулируется автоматическим изменением ширины импульса в блоке высокочастотного преобразователя, в простейшем случае это ШИМ (широтно-импульсная модуляция).

Полуволны выходного низкочастотного напряжения должны быть симметричными, чтобы цепи нагрузки ни в коем случае не получили значительной постоянной составляющей (для трансформаторов это особенно опасно), для этого ширина импульса НЧ-блока (в простейшем случае) делается постоянной.

В управлении выходными ключами инвертора, применяется алгоритм, обеспечивающий последовательную смену структур силовой цепи: прямая, короткозамкнутая, инверсная.

Так или иначе, величина мгновенной мощности нагрузки на выходе инвертора имеет характер пульсаций с удвоенной частотой, поэтому первичный источник должен допускать такой режим работы, когда через него текут пульсирующие токи, и выдерживать соответствующий уровень помех (на входе инвертора).

Если первые инверторы были исключительно механическими, то сегодня есть множество вариантов схем инверторов на полупроводниковой базе, а типовых схем всего три: мостовая без трансформатора, двухтактная с нулевым выводом трансформатора, мостовая с трансформатором.

Мостовая схема без трансформатора встречается в устройствах бесперебойного питания мощностью от 500 ВА и в автомобильных инверторах. Двухтактная схема с нулевым выводом трансформатора используется в маломощных ИБП (для компьютеров) мощностью до 500 ВА, где напряжение на резервном аккумуляторе составляет 12 или 24 вольта. Мостовая схема с трансформатором применяется в мощных источниках бесперебойного питания (на единицы и десятки кВА).

Форма напряжения на выходе

На практике форма выходного напряжения, полученного от однофазного инвертора, имеет прямоугольный характер с амплитудой, примерно равной входному постоянному напряжению. Однако во многих приложениях необходимо контролировать выходное напряжение инвертора по следующим причинам:

• Напряжение, требуемое нагрузками переменного тока, может быть постоянным или регулируемым. Когда инверторы используются для питания таких нагрузок переменного тока, необходимо, чтобы инверторы обеспечивали возможность изменения напряжения, чтобы подавать требуемое напряжение на нагрузки переменного тока.
• В приложениях для управления двигателем инверторы управляют напряжением цепи вместе с частотой, чтобы избежать насыщения магнитных цепей двигателя.
• В случае приводов с регулируемой скоростью инверторы с регулированием напряжения помогают добиться изменения напряжения.
• Управление инверторами по напряжению используется для компенсации изменений входного постоянного напряжения.

Наиболее эффективным методом управления выходным напряжением является введение в инверторы широтно-импульсной модуляции, которая не требует дополнительных периферийных компонентов. Это эффективный и экономичный способ управления выходным напряжением инверторов по сравнению с другими методами.

В инверторах напряжения с прямоугольной формой на выходе, группа ключей с обратными диодами коммутируется так, чтобы получить на нагрузке переменное напряжение и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии.

За пропорциональность выходного напряжения отвечают: относительная длительность управляющих импульсов либо сдвиг фаз между сигналами управления группами ключей. В неконтролируемом режиме циркуляции реактивной энергии, потребитель влияет на форму и величину напряжения на выходе инвертора.

В инверторах напряжения со ступенчатой формой на выходе, предварительный высокочастотный преобразователь формирует однополярную ступенчатую кривую напряжения, грубо приближенную по своей форме к синусоиде, период которой равен половине периода выходного напряжения. Затем мостовая НЧ-схема превращает однополярную ступенчатую кривую в две половинки разнополярной кривой, грубо напоминающей по форме синусоиду.

В инверторах напряжения с синусоидальной (или почти синусоидальной) формой на выходе, предварительный высокочастотный преобразователь генерирует постоянное напряжение близкое по величине к амплитуде будущей синусоиды на выходе.

После этого мостовая схема формирует из постоянного напряжения переменное низкой частоты, путем многократной ШИМ, когда каждая пара транзисторов на каждом полупериоде формирования выходной синусоиды открывается несколько раз на время, изменяющееся по гармоническому закону. Затем НЧ-фильтр выделяет из полученной формы синус.

Схемы предварительных ВЧ- преобразователей в инверторах

Простейшие схемы предварительного высокочастотного преобразования в инверторах являются автогенераторными. Они довольно просты в плане технической реализации и достаточно эффективны на малых мощностях (до 10-20 Вт) для питания нагрузок не критичных к процессу подачи энергии. Частота автогенераторов не более 10 кГц.

Положительная обратная связь в таких устройствах получается от насыщения магнитопровода трансформатора. Но для мощных инверторов такие схемы не приемлемы, поскольку потери в ключах возрастают, и КПД получается в итоге низким. Тем более, любое КЗ на выходе срывает автоколебания.

Более качественные схемы предварительных высокочастотных преобразователей — это обратноходовые (до 150 Вт), двухтактные (до 500 Вт), полумостовые и мостовые (более 500 Вт) на ШИМ контроллерах, где частота преобразования достигает сотен килогерц.

Типы инверторов, режимы работы

Однофазные инверторы напряжения подразделяются на две группы: с чистым синусом на выходе и с модифицированной синусоидой. Большинство современных приборов допускают упрощенную форму сетевого сигнала (модифицированную синусоиду).

Чистая же синусоида важна для приборов, у которых на входе есть электродвигатель или трансформатор, либо если это специальное устройство, работающее только с чистой синусоидой на входе.

Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например, для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора. По мощности инвертор выбирают исходя из пикового значения оной для потребителя.

Вообще, существует три рабочих режима инвертора: пусковой, длительный и режим перегрузки. В пусковом режиме (заряд емкости, пуск холодильника) мощность может на долю секунды двукратно превысить номинал инвертора, это допустимо для большинства моделей. Длительный режим — соответствующий номиналу инвертора. Режим перегрузки — когда мощность потребителя в 1,3 раза превышает номинал — в таком режиме средний инвертор может работать примерно полчаса.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика