г. Москва, ул. Космонавта Волкова д,12

Как устроены DC-AC преобразователи?

Это необходимо для питания индуктивных или емкостных нагрузок, работающих от сети переменного тока, например, электродвигателей, электроники, электромагнитных реле. С помощью инверторов DC-AC удается обеспечивать эффективное питание от маломощных генераторов постоянного тока разнообразных приборов, например, медтехники, промышленного оборудования, аудио- и видеоаппаратуры. Востребованы такие устройства и при организации автономных систем питания, в т. ч. при использовании альтернативных источников энергии (солнечных панелей, ветрогенераторов, бензогенераторов), работающих на аккумуляторные батареи.

При создании преобразователей DC-AC используют современные схемотехнические решения для силовых контуров. Внедряемые схемы управления базируются на схемах с высокой степенью интеграции. Такие инверторы имеют хорошие массогабаритные характеристики, надежно работают и обеспечивают качественное выходное напряжение.

Устройство и принцип работы DC-AC инверторов

Инвертор DC-AC может выступать в качестве отдельного прибора или быть компонентом системы ИБП для разной аппаратуры и нередко оснащается контроллером заряда. Возможна разработка и производство DC-AC преобразователей разных типов, в зависимости от технических заданий заказчиков. Это могут быть бескорпусные инверторы на открытой плате, предназначенные для установки на DIN-рейку или на шасси, а также модели в кожухе или в корпусе из металла или пластика.

Основная задача таких устройств – преобразовывать постоянное напряжение АКБ 12 В (или другого вольтажа) в переменное напряжение 220 В (в идеале – синусоидальное) с частотой 50 Гц, как в бытовой электросети. Чтобы сделать напряжение переменным, источник постоянного напряжения часто (с высокой скоростью) подключается к противоположным клеммам нагрузки. В итоге направление движения тока чередуется. Это как если бы к резистору попеременно то минусовым, то плюсовым контактом подключалась батарейка, причем с очень быстрым чередованием полюсов. Для преобразования напряжения используются механические, электронные устройства или ШИМ-контроллеры. В первом случае привод электродвигателя постоянного тока сопряжен с генератором переменного напряжения. При использовании электронного преобразователя переменное напряжение создают ключи под управлением генератора. При использовании ШИМ-контроллеров программные средства создают качественное синусоидальное напряжение.

Типы импульсных преобразователей

Инверторы DC-AC бывают:

В зависимости от исполнения инвертирующей схемы:

  • трансформаторные – используют несложную схему, в которой нулевой вывод трансформатора выдает 2 напряжения равной величины с противоположной фазой, способны питать приборы мощностью до 500 В·А;
  • мостовые – используют бестрансформаторные схемы, подходят для питания приборов мощностью более 500 В·А и высоковольтных установок;
  • комбинированные – используют мостовую схему с трансформаторами, что обеспечивает им широкий мощностной диапазон (от единиц до десятков кВ·А).

По принципу работы:

  • зависимые или ведомые – для преобразования электроэнергии отдают ее в сеть переменного тока (по аналогии с выпрямителем, преобразующим ток AC в DC, но наоборот);
  • автономные модели – работают на нагрузку независимо от сети переменного тока, преобразуют ток с неменяющейся или регулируемой частотой.

По количеству фаз:

  • однофазные;
  • двухфазные – часто их применяют со сварочными аппаратами, чтобы уменьшить их размеры и массу, облегчить транспортировку и повысить удобство при эксплуатации;
  • трехфазные – преимущественно подают ток с нужными параметрами на электродвигатели, а высокомощные инверторы ставят в тяговые преобразователи;
  • многофазные.

В зависимости от используемой технологии:

  • механические – выполняют преобразование тока путем частого переключения контактов, используются редко из-за своей громоздкости и дороговизны;
  • полупроводниковые – обеспечивают более эффективное преобразование;
  • цифровые – востребованы на телекоммуникационных устройствах.

В зависимости от формы выходного напряжения (генерируемых инвертором колебательных импульсов):

  • с импульсами в форме чистой синусоиды, достигаемой благодаря ШИМ – самые дорогие, но только они подходят высокоточным и сложным приборам, чувствительным к качеству напряжения;
  • с модифицированной, аппроксимированной синусоидой или квазисинусоидным (ступенчатым) видом генерируемых импульсов – подходят для применения с бытовыми приборами осветительного и нагревательного характера;
  • с импульсной или прямоугольной формой выходного напряжения – отличаются резкой сменой полярностей, которая опасна для чувствительной техники (холодильников, стиральных машин, видеоаппаратуры, аудиотехники и т.д.).

Преимущества инверторов с правильной синусоидой

От формы выходного напряжения зависит эффективность инвертора и его совместимость с разными приборами. Преобразователи, генерирующие модифицированную синусоиду, не подходят для чувствительного оборудования. Они дешевле, но создают менее чистый ток с помехами. Выходное напряжение у них имеет форму волны с аппроксимированной синусоидой и подходит для простых приборов. Несмотря на 20% гармоническое искажение, инверторы с модифицированной синусоидой подходят для большинства электроприборов, не имеющих двигателя.

Но для точного и сложного оборудования, чувствительных приборов и коммуникационной аппаратуры нужен инвертор с чистой синусоидой. В частности, их используют в солнечной энергетике для преобразования тока, генерируемого солнечными панелями и накапливаемого в аккумуляторных батареях. Переменный ток с синусоидальным потоком обеспечивает бесперебойную работу любого электрооборудования, включая микропроцессорную технику и чувствительную электронику, холодильники, телевизоры и радиоприемники, системы автоматики и вычислительной техники.

Инверторы с правильной синусоидой имеют высокую производительность и коэффициент нелинейных искажений (THD) менее 3%, поэтому подходят для любых видов нагрузки. К тому же, они защищают питаемую технику от скачков напряжения и шума, уменьшают электромагнитные помехи и способствуют продлению срока службы электроприборов. А все потому, что они точно генерируют частоты и напряжение, создавая четкую синусоидальную волну. Другими словами, генерируемое ими напряжение более стабильно и лучше защищает питаемое оборудование от поломки, помех и других неприятностей.

Критерии выбора DC-AC преобразователей

При выборе DC-AC инверторов, как и при их разработке и производстве, важную роль играют следующие параметры:

  1. Номинальная мощность – ее значение должно быть выше мощности питаемой нагрузки, т.к. преобразователь сам частично потребляет мощность при работе.
  2. КПД.
  3. Диапазоны входных и выходных напряжений.
  4. Форма выходного напряжения – с учетом требовательности и чувствительности подключаемых приборов, в идеале должна иметь синусоидальную форму с суммарным коэффициентом нелинейных искажений <3%.
  5. Дополнительные функции – для стабильной и безопасной работы системы нужна комплексная защита от перегрузок, перенапряжения, пониженного напряжения, обратного включения, перегрева, короткого замыкания.
  6. Комплектация – например, наличие ЗУ для работы в бесперебойном и энергосберегающем режимах от сети и солнечных панелей.
  7. Наличие корпуса, его материал и уровень пылевлагозащищенности, например, IP56.

Инверторы разных типов и назначения представлены в интернет-магазине VirtusTec.ru.

Ранее в нашем блоге вышла статья о том, чем отличается накопитель электроэнергии от классического ИБП.

  • Статья обновлена: 03 декабря 2024 г.
  • 03 декабря 2024 г.
  • 279 просмотров
  • 0 комментариев
Следующая
Что будет, если заряжать аккумулятор большим током?
Что будет, если заряжать аккумулятор большим током?
RU Москва