Головна  /  Телевізори  /  Для чого потрібен перетворювач напруги (інвертор)? Всі види перетворювачів напруги Перетворення струму.

Для чого потрібен перетворювач напруги (інвертор)? Всі види перетворювачів напруги Перетворення струму.

Телевізори
09.09.2020

Дмитро Льовкін

Частотний перетворювач, Або перетворювач частоти - електротехнічний пристрій (система управління), що використовується для контролю швидкості і / або двигунів змінного струму шляхом зміни частоти і напруги живлення.

Згідно ГОСТ 23414-84 напівпровідниковий перетворювач частоти - напівпровідниковий перетворювач змінного струму, який здійснює перетворення змінного струму однієї частоти в змінний струм іншої частоти

Частотний перетворювач - це пристрій, що використовується для того щоб забезпечити безперервне управління процесом. Зазвичай частотний перетворювач здатний керувати швидкістю і моментом і / або.

Частотний перетворювач невеликої потужності

Перетворювачі частоти знаходять все більш широке застосування в різних додатках промисловості і транспорту. Завдяки розвитку силових напівпровідникових елементів, і з ШІМ керуванням отримують все більш широке поширення. Пристрої, які перетворять постійний сигнал в змінний, з бажаним напругою і частотою, називаються инверторами. Таке перетворення може бути здійснено за допомогою електронних ключів (BJT, MOSFET, IGBT, MCT, SIT, GTO) і тиристорів в залежності від завдання.

На даний момент основна частина всієї виробленої електричної енергії в світі використовується для роботи. Перетворення електричної потужності в механічну потужність здійснюється за допомогою електродвигунів потужністю від менше вата до декількох десятків мегават.

    Сучасні електроприводи повинні відповідати різним вимогам таким як:
  • максимальний;
  • широкий діапазон плавної установки швидкості обертання, прискорення, кута і лінійного положення;
  • швидке видалення помилок при зміні керуючих сигналів і / або перешкод;
  • максимальне використання під час зниженого напруги або струму;
  • надійність, інтуїтивне управління.

Конструкція частотного перетворювача

Основними елементами частотного перетворювача є силова частина (Перетворювач електричної енергії) та керуючий пристрій (Контролер). Сучасні частотні перетворювачі зазвичай мають модульну архітектуру, що дозволяє розширювати можливості пристрою. Також часто є можливість установки додаткових інтерфейсних модулів і модулів розширення каналів введення / виводу.



Примітка:

  1. Без зворотного зв'язку.
  2. З зворотним зв'язком.
  3. У сталому режимі

методи модуляції

Широкий розвиток силових електричних перетворювачів в останні десятиліття призвело до збільшення кількості досліджень в області модуляції. Метод модуляції безпосередньо впливає на ефективність всієї енергосистеми (силовий частини, системи керування), визначаючи економічну вигоду і продуктивність кінцевого продукту.

Головна мета методів модуляції - домогтися кращої форми сигналів (напруг і струмів) з мінімальними втратами. Інші другорядні завдання управління можуть бути вирішені за допомогою використання правильного способу модуляції, такі як зменшення синфазної перешкоди, вирівнювання постійної напруги, зменшення пульсацій вхідного струму, зниження швидкості наростання напруги. Одночасне досягнення всіх цілей управління неможливо, необхідний компроміс. Кожна і кожен додаток повинні бути глибоко вивчені для визначення найбільш підходящого методу модуляції.

    Методи модуляції можна розділити на чотири основні групи:
  • ШІМ - широтно-імпульсна модуляція
  • ПВМ - просторово-векторна модуляція
  • гармонійна модуляція
  • методи перемикання змінної частоти

інвертор напруги

Інвертор напруги найбільш поширений серед силових перетворювачів.

Дворівневий інвертор напруги

Дворівневий інвертор напруги (two-level voltage-source inverter) - найбільш широко застосовувана топологія перетворювача енергії. Він складається з конденсатора і двох силових напівпровідникових ключів на фазу. Керуючий сигнал для верхнього і нижнього силових ключів пов'язаний і генерує тільки два можливих стану вихідної напруги (навантаження з'єднується з позитивною або негативною шиною джерела постійної напруги).



Фазна напруга дворівневого інвертора напруги

Каскадний Н-мостової перетворювач

каскадний перетворювач - високо модульний перетворювач, що складається з декількох однофазних інверторів, зазвичай званими силовими осередками, з'єднаними послідовно для формування фази. Кожна силова осередок виконана на стандартних низьковольтних компонентах, що забезпечує їх легку і дешеву заміну в разі виходу з ладу.


Основною перевагою даного перетворювача є використання тільки низьковольтних компонентів, при цьому він дає можливість управляти потужною навантаженням середнього діапазону напруги. Незважаючи на те що частота комутації в кожному осередку низька, еквівалентна частота комутації прикладена до навантаження - висока, що зменшує втрати на перемикання ключів, дає низьку швидкість наростання напруги (dv / dt) і допомагає уникнути резонансів.


Перетворювач з плаваючими конденсаторами

Вихідна напруга перетворювача з плаваючими конденсаторами виходить шляхом прямого з'єднання виходу фази з позитивною, негативною шиною або підключенням через конденсатори. Кількість рівнів вихідних напруг залежить від кількості навісних конденсаторів і відносини між різними напругами.


Цей перетворювач, як і в випадку, також має модульну топологію, де кожна клітинка складається з конденсатора і двох пов'язаних ключів. Однак, на відміну від каскадного перетворювача додавання додаткових силових ключів до конденсаторного перетворювача не збільшує номінальну потужність перетворювача, а тільки зменшує швидкість наростання напруги (dv / dt), покращуючи коефіцієнт гармонік вихідного сигналу. Як і у каскадного перетворювача, модульність зменшує вартість заміни елементів, полегшує підтримку і дозволяє реалізувати отказоустойчивую роботу.


Конденсаторний перетворювач вимагає тільки одне джерело постійного струму для живлення всіх осередків і фаз. Тому, можна обійтися без вхідного трансформатора, а кількість осередків може бути довільно збільшено в залежності від необхідної вихідної потужності. Подібно, цього перетворювача потрібен спеціальний алгоритм управління для регулювання напруги на конденсаторах.

інвертор струму

Для роботи инвертору струму завжди потрібно керований випрямляч, щоб забезпечити постійний струм в ланці постійного струму. У стандартній топології зазвичай використовуються тиристорні випрямлячі. Щоб зменшити перешкоди в навантаженні, в ланці постійного струму використовується розщеплена індуктивність. Інвертор струму має схему силових ключів на зразок, але в якості силових ключів використовуються тиристори з інтегрованим управлінням (IGCT). Вихідний струм має форму ШІМ і не може бути безпосередньо прикладений до індуктивному навантаженні (електродвигуна), тому інвертор струму обов'язково включає вихідний ємнісний фільтр, який згладжує ток і видає гладке напруга на навантаження. Цей перетворювач може бути реалізований для роботи на середніх напружених і більш того він за своєю природою має можливість рекуперації енергії.


прямі перетворювачі

Прямі перетворювачі передають енергію прямо від входу до виходу без використання елементів накопичення енергії. Основною перевагою таких перетворювачів є менші габарити. Недоліком - необхідність більш складної схеми управління.

Ціклоконвертер відноситься до категорії прямих перетворювачів. Даний перетворювач широко використовувався в додатках вимагають високу потужність. Цей конвертер складається з подвійних тиристорних перетворювачів на фазу, який може генерувати змінюване постійна напруга, контролюється таким чином, щоб слідувати опорного синусоидальному сигналу. Вхід кожного перетворювача харчується від фозосмещающего трансформатора, де усуваються гармоніки вхідного струму низького порядку. Вихідна напруга є результатом комбінації сегментів вхідної напруги в якому основна гармоніка слід за опорним сигналом. За своєю природою даний перетворювач добре підходить для управління низькочастотними потужними навантаженнями.


матричний перетворювач в його прямий і непрямий версії також належить до категорії прямих перетворювачів. Основний принцип роботи прямого матричного перетворювача (Direct matrix converter) - можливість з'єднання вихідний фази до будь-якого з вхідних напруг. Перетворювач складається з дев'яти двонапрямлених ключів, які можуть з'єднати будь-яку вхідну фазу з будь-який вихідний фазою, дозволяючи току текти в обох напрямках. Для поліпшення вхідного струму потрібно індуктивно-ємнісний фільтр другого порядку. Вихід безпосередньо з'єднується з індуктивним навантаженням. Не всі доступні комбінації ключів можливі, вони обмежені тільки 27 правильними станами комутації. Як говорилося раніше, основна перевага матричних перетворювачів - менші габарити, що важливо для автомобільних і авіаційних програм.


Непрямий матричний перетворювач (Indirect matrix converter) складається з двонаправленого трифазного випрямляча, віртуального ланки постійного струму і трифазного інвертора. Кількість силових напівпровідників таке ж як у прямих матричних перетворювачів (якщо двонаправлений ключ розглядається як два односпрямованих ключа), але кількість можливих станів включення відрізняється. Використовуючи ту ж саму конфігурацію непрямого матричного перетворювача, можливо спростити його топологію і зменшити кількість елементів обмеживши його роботу від позитивної напруги в віртуальному ланці постійного струму. Зменшена топологія називається розріджений матричний перетворювач (Sparse matrix converter).



Перетворювачі напруги широко використовуються як в побуті, так і на виробництві. Для виробництва та промисловості найчастіше виготовляються за індивідуальним замовленням, адже там потрібен потужний перетворювач і не завжди з напругою стандартної величини. Стандартні величини вихідних і вхідних параметрів застосовуються найчастіше в побутових умовах. Тобто перетворювач напруги - це електронний пристрій, який призначений для зміни виду електроенергії, її величини або ж частоти.

За своєю функціональністю вони діляться на:

  1. понижуючі;
  2. підвищують;
  3. безтрансформаторні;
  4. інверторні;
  5. Регульовані з налаштуванням частоти і величини вихідного змінної напруги;
  6. Регульовані з налаштуванням величини постійного вихідної напруги.

Деякі з них можуть виконуватися в спеціальному герметичному виконанні, такі типи пристроїв використовуються для вологих приміщень, або ж, взагалі, для установки під водою.

Отже, що ж із себе представляє кожен вид.

Високовольтний перетворювач напруги

Таке електронний пристрій, який призначений для отримання змінного або постійного високої напруги (до декількох тисяч вольт). Наприклад, такі пристрої застосовуються для отримання високовольтної енергії на кінескопи телевізорів, а також для лабораторних досліджень та перевірки електрообладнання напругою, підвищеним в кілька разів. Кабелю або ж силові ланцюги масляних вимикачів, розрахованих на напругу 6 кВ, відчувають напругою 30 кВ і вище, правда, така величина напруги не володіє високою потужністю, і при пробої відразу ж відключається. Ці перетворювачі досить компактні адже їх доводиться переносити персоналу від однієї підстанції до іншої, найчастіше вручну. Потрібно зауважити, що всі лабораторні блоки живлення і перетворювачі володію майже еталонним, точним напругою.

Простіші високовольтні перетворювачі застосовуються для запуску люмінесцентних ламп. Сильно підвищити імпульс до потрібного можна за рахунок стартера і дроселя, які можуть мати електронну або ж електромеханічну основу.

Промислові установки, виконують перетворення більш низької напруги в висока, мають безліч захистів і виконуються на підвищують трансформаторах (ПТН). Ось одна з таких схем дає на виході від 8 до 16 тисяч Вольт, при цьому для його роботи необхідно всього близько 50 В.

Через те, що в обмотках трансформаторів виробляється і протікає досить висока напруга, то і до ізоляції цих обмоток, а також до її якості пред'являються високі вимоги. Для того щоб усунути можливість появи коронирующих розрядів, деталі високовольтного випрямляча повинні бути припаяні до плати акуратно, без задирок і гострих кутів, після чого залиті по обидва боки епоксидною смолою або шаром парафіну товщиною 2 ... 3 мм, що забезпечує ізоляцію один від одного. Іноді дані електронні системи і пристрої називають підвищує перетворювач напруги.

Наступна схема представляє собою лінійний резонансний перетворювач напруги, який працює в режимі підвищення. Він заснований на поділі функцій підвищення U і його чіткої стабілізації в абсолютно різних каскадах.

При цьому деякі інверторні блоки можна змусити працювати з мінімальними втратами на силових ключах, а також на випрямленном мосту, де з'являється високовольтна напруга.

Перетворювач напруги для будинку

З перетворювачами напруги для будинку звичайна людина стикається дуже часто, адже в багатьох пристроях є блок живлення. Найчастіше це понижуючі перетворювачі, які мають гальванічну розв'язку. Наприклад, зарядні пристрої для мобільних телефонів і ноутбуків, персональні стаціонарні комп'ютери, радіоприймачі, стереосистеми, різні медіапрогравачі та цей перелік можна продовжувати дуже довго, так як їх різноманітність і застосування в побуті останнім часом дуже широко.

Безперебійні блоки живлення оснащені накопичувачами енергії у вигляді акумуляторів. Такі пристрої застосовуються також для підтримки працездатності системи опалення, під час несподіваного відключення електроенергії. Іноді перетворювачі для будинку можуть бути виконані по инверторной схемою, тобто підключивши його до джерела постійного струму (акумулятора), що працює за рахунок хімічної реакції можна отримати на виході звичайне змінну напругу, величина якого буде 220 Вольт. Особливістю даних схем є можливість отримати на виході чистий синусоїдальний сигнал.

Однією з дуже важливих характеристик, що застосовуються в побуті перетворювачів, є стабільна величини сигналу на виході пристрою, незалежно від того скільки вольт подається на його вхід. Ця функціональна особливість блоків живлення пов'язана з тим, що для стабільної та тривалої роботи мікросхем і інших напівпровідникових пристроїв необхідно чітко нормоване напруга, та ще й без пульсацій.

Основними критеріями вибору перетворювача для будинку або квартири є:

  1. потужність;
  2. Величина вхідного і вихідного напруги;
  3. Можливість стабілізації і її межі;
  4. Величина струму на навантаженні;
  5. Мінімізація нагріву, тобто краще щоб перетворювач працював в режимі з запасом по потужності;
  6. Вентиляція пристрої, може бути природна або примусова;
  7. Гарна шумоізоляція;
  8. Наявність захистів від перевантажень і перегріву.

Вибір перетворювача напруги справа не проста, адже від правильно обраного перетворювача залежить і робота питомого пристрої.

Безтрансформаторні перетворювачі напруги

Останнім часом вони стали дуже популярні, так як на їх виготовлення, а зокрема, виробництво трансформаторів, потрібно витрачати чималі кошти, адже обмотка їх виконується з кольорового металу, ціна на який постійно зростає. Основна перевага таких перетворювачів це, звичайно ж, ціна. Серед негативних сторін є одне істотно відрізняє його від трансформаторних блоків живлення і перетворювачів. В результаті пробою одного або декількох напівпровідникових приладів, вся вихідна енергія може потрапити на клеми споживача, а це обов'язково виведе його з ладу. Ось найпростіший перетворювач змінної напруги в постійне. Роль регулюючого елемента грає тиристор.

Простіше йдуть справи з перетворювачами, в яких відсутні трансформатори, але працюють на основі та в режимі підвищує напругу апарату. Тут навіть при виході одного елемента або кількох на навантаженні не з'явиться небезпечної згубної енергії.

Перетворювачі постійної напруги

Перетворювач постійної напруги в постійне є самим часто використовуваним видом пристрої цього типу. У побуті це всілякі блоки живлення, а на виробництві та в промисловості це живлять пристрої:

  • Всіх напівпровідникових схем;
  • Обмоток збудження синхронних двигунів і двигунів постійного струму;
  • Котушок соленоїдів масляних вимикачів;
  • Оперативних ланцюгів і ланцюгів відключення там, де котушки вимагають постійного струму.

Тиристорний перетворювач напруги - це найбільш часто застосовуваний для цих цілей апарат. Особливістю цих пристроїв є повне, а не часткове, перетворення змінної напруги в постійне без всякого роду пульсацій. Потужний перетворювач напруги такого типу обов'язково повинен включати в себе радіатори і вентилятори для охолодження, так як всі електронні деталі можуть працювати довго і безаварійно, тільки при робочих температурах.

Регульований перетворювач напруги

Ці пристрої направлені на роботу як в режимі підвищення напруги, так і в режимі зниження. Найчастіше це все-таки апарати, що виконують плавне регулювання величини вихідного сигналу, який нижче вхідного. Тобто на вхід подається 220 Вольт, а на виході отримуємо регульовану постійну величину, припустимо, від 2 до 30 вольт. Такі прилади з дуже тонкої регулюванням застосовуються для перевірки стрілочних і цифрових приладів в лабораторіях. Дуже зручно коли вони оснащені цифровим індикатором. Потрібно визнати, що кожен радіоаматор брав за основу своїх перших робіт саме цей вид, так як харчування для певної апаратури може бути різний за величиною, а це джерело живлення виходив дуже універсальним. Як зробити якісний і працює довгий час перетворювач, ось основна проблема юних радіоаматорів.

Інверторний перетворювач напруги

Даний тип перетворювачів покладено в основу інноваційних компактних зварювальних пристроїв. Отримуючи для харчування змінну напругу 220 Вольт апарат випрямляє його, після чого знову робить його змінним, але вже з частотою кілька десятків тисяч Гц. Це дає можливість значно знизити габарити зварювального трансформатора, встановленого на виході.

Також інверторний спосіб застосовується для живлення опалювальних котлів від акумуляторних батарей в разі несподіваного відключення електроенергії. За рахунок цього система продовжує працювати і отримує 220 вольт змінного напруги з 12 Вольт постійного. Потужний підвищує апарат такого призначення повинен експлуатуватися від батареї великої ємності, від цього залежить як довго він буде постачати котел електроенергією. Тобто ємність при цьому відіграє ключову роль.

Високочастотний перетворювач напруги

За рахунок застосування підвищувальних перетворювачів з'являється можливість зменшення габаритів всіх електронних і електромагнітних елементів, з яких складаються схеми, а це значить знижується і вартість трансформаторів, котушок, конденсаторів і т. Д. Правда, це може викликати високочастотні радіоперешкоди, які впливають на роботу інших електронних систем, та й звичайних радіоприймачів, тому потрібно надійно екранувати їх корпусу. Розрахунок перетворювача і його перешкод повинен проводитися висококваліфікованим персоналом.

Що таке перетворювач опору в напругу?
Це особливий вид, який використовується тільки при виробництві і виготовленні вимірювальних приладів, зокрема, омметром. Адже основа омметра, тобто приладу вимірює опір, виконана в вимірі падіння U і перетворенні його в стрілочні або цифрові показники. Зазвичай вимірювання проводяться щодо постійного струму. Вимірювальний перетворювач - технічний засіб, що служить для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації, а також передачі. Він входить до складу будь-якого вимірювального приладу.

Перетворювач струму в напругу

У більшості випадків всі електронні схеми потрібні для обробки сигналів, представлених у вигляді напруги. Однак іноді доводиться мати справу з сигналом у вигляді струму. Такі сигнали виникають, наприклад, на виході фоторезистора або фотодіода. Тоді бажано при першій же можливості перетворити струмовий сигнал в напругу. Перетворювачі напруги в струм застосовуються в разі, коли струм в навантаженні повинен бути пропорційний вхідному U і не залежати від R навантаження. Зокрема, при постійному вхідному U струм в навантаженні також буде постійним, тому такі перетворювачі іноді умовно називають стабілізаторами струму.

Ремонт перетворювача напруги

Ремонт цих пристроїв для перетворення одного виду напруги в інший, краще проводити в сервісних центрах, де персонал має високу кваліфікацію і згодом надасть гарантії виконаних робіт. Найчастіше будь-які сучасні якісні перетворювачі складаються з декількох сотень електронних деталей і якщо немає явних згорілих елементів, то знайти поломку і усунути її буде дуже складно. Деякі ж китайські недорогі пристрої даного типу, взагалі, в принципі позбавлені можливості їх ремонту, чого не можна сказати про вітчизняних виробників. Так може вони трохи громіздкі і не компактні, але зате підлягають ремонту, так як багато хто з їх деталей можна замінити на аналогічні.

    Електротехнічний виріб (пристрій), що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і (або) показників якості в електричну енергію з іншими значеннями параметрів і (або) показників якості. Примітка. ... ...

    Перетворювач електричної енергії - 4. Перетворювач електричної енергії Converter Перетворювач електроенергії Електротехнічне виріб (пристрій), що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і (або) показників якості в електричну енергію з ... ...

    перетворювач електричної енергії, - 2 перетворювач електричної енергії, перетворювач електроенергії: Електротехнічне пристрій, що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і / або показників якості в електричну енергію з іншими значеннями ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

    Перетворювач електричної енергії - - електротехнічний виріб (пристрій), що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і (або) показників якості в електричну енергію з іншими значеннями параметрів і (або) показників якості. ГОСТ 18311 80 ... Комерційна електроенергетика. Словник-довідник

    Перетворювач електричної енергії - 1. Електротехнічне виріб (пристрій), що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і (або) показників якості в електричну енергію з іншими значеннями параметрів і (або) показників якості Вживається в ... ... телекомунікаційний словник

    Перетворювач електричної енергії (перетворювач електроенергії) - English: Electricity converter Електротехнічне виріб (пристрій), що перетворює електричну енергію з одними значеннями параметрів і (або) показників якості в електричну енергію з іншими значеннями параметрів і (або) показників ... ... будівельний словник

    ГОСТ Р 54130-2010: Якість електричної енергії. терміни та визначення - Термінологія ГОСТ Р 54130 2010: Якість електричної енергії. Терміни та визначення оригінал документа: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 Визначення терміна з різних документів: Amplitude die schnelle VergroRerung der ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

    Перетворювачі теплової енергії плазми в електричні. енергію. Існують два типи П. і. е. е. магнітогідродинамічний генератор і термоелектронний перетворювач. Фізичний енциклопедичний словник. М .: Радянська енциклопедія. Головний редактор … фізична енциклопедія

    Перетворювачі теплової енергії плазми (Див. Плазма) в електричну енергію. Існує 2 типу П. і. е. е. Магнітогідродинамічний генератор і Термоелектронний перетворювач ... Велика Радянська Енциклопедія

    перетворювач частоти - перетворювач частоти Перетворювач електричної енергії змінного струму, який перетворює електричну енергію зі зміною частоти [ОСТ 45.55 99] EN frequency converter electric energy ... ... Довідник технічного перекладача

У загальному випадку перетворювач або конвертор напруги це електротехнічне пристрій, здатний перетворювати один рівень або вид цього параметра в інший. Як правило, кажучи про перетворювачах напруги, мають на увазі конвертори, що працюють в ланцюгах змінного струму (AC / AC).

В інших випадках ці прилади називають перетворювачами постійної напруги (DC / DC) або інверторами (DC / AC або AC / DC). Пристрої для перетворення напруги зустрічаються на практиці повсюдно. Розрізняють і класифікують їх за різними ознаками.

За призначенням конвертори поділяють на:

Перетворювачі постійної напруги, а саме:

  • регулятори;
  • лінійні стабілізатори.

Конвертори змінної напруги. До складу цієї категорії входять:

  • трансформатори різних типів;
  • регулятори;
  • перетворювачі форми і частоти сигналу.

Інвертори для перетворення постійної напруги в змінну і навпаки. До групи інверторів входять також:

  • випрямлячі;
  • імпульсні стабілізатори.

Крім того фахівці виділяють в окрему категорію блоки живлення, кожен з яких містить в собі будь-якої перетворювач напруги. Ними є:

  • вбудовані різних видів обладнання;
  • малогабаритні адаптери (зарядні пристрої), призначені для електроживлення (зарядки) мобільних телефонів, електронних гаджетів і девайсів.

ІМПУЛЬСНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ

Імпульсні перетворювачі застосовуються в тих випадках, коли потрібно перетворити один рівень напруги в інший. Найчастіше вони збираються на базі індуктивних або ємнісних накопичувачів енергії. Від інших джерел електроживлення їх відрізняє високий рівень ККД, що досягає в деяких випадках 95%.

Принципові електричні схеми імпульсних перетворювачів виконуються з використанням 4 х елементів:

  • коммутирующий елемент;
  • накопичувач енергії (котушка індуктивності, дросель, конденсатори);
  • блокуючий діод;
  • конденсатор, з'єднаний паралельно з опором навантаження.

Комбінації перелічених компонентів можуть утворювати будь-який тип імпульсного конвертора.

Величина напруги на виході визначається шириною імпульсів, керуючих коммутирующим елементом. При цьому створюється запас енергії в котушці індуктивності. Стабілізація реалізується за рахунок зворотного зв'язку, тобто ширина імпульсів змінюється в залежності від значення вихідної напруги.

Для створення струмів високої частоти використовують перетворювачі, зібрані з використанням коливальних контурів. При цьому напруга постійного струму, що надходить на генератор змінного напруги (мультивибратор, тригер) є одночасно і годує. Вихідні імпульси мають, як правило, прямокутну форму.

Отримане змінну напругу можна посилити, знизити і т. Д. Крім того його легко випрямити і отримати потрібну полярність. Для цього використовують відповідне включення діодів, а випрямляч збирають, наприклад, по мостовій схемі.

Напруга на виході імпульсних перетворювачів необхідно стабілізувати. Для цього використовують різного роду стабілізатори (імпульсні або лінійні). Правда, через низький ККД останні використовуються рідко.

Що стосується імпульсних стабілізаторів, то вони в своїй роботі використовують широтно або частотно імпульсну модуляцію. У першому випадку змінюється тривалість у другому - частота імпульсів. Зустрічаються пристрої з комбінованим способом стабілізації.

АВТОМОБІЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ

Зі збільшенням кількості автомобілів зросла потреба використання в процесі їх експлуатації різних побутових приладів, в тому числі які працюють від змінної напруги 220В.

Для цього і були розроблені автомобільні інвертори, за допомогою яких постійна напруга від автомобільного акумулятора +12 В (легкові автомобілі) або +24 В (вантажний автотранспорт) перетворюється в змінну 220 В. До них можна підключити електробритву або електродриль, зарядити ноутбук і ін.

Автомобільний інвертор є генератором напруги, форма якого наближена до синусоїді. При цьому струм на виході приладу не залежить від величини струму на вході і його можна регулювати практично від нуля до максимуму. Точно також теоретично можна регулювати частоту і напругу.

Спрощено електричну схему автомобільного конвертора можна представити у вигляді трансформатора, на первинні обмотки якого напруга подається через тиристорні ключі. По черзі включаючи обмотки тиристори створюють на виході трансформатора змінний струм.

При цьому формується модифікована (ступінчаста) синусоїда, але це ніяк не впливає на працездатність більшості побутових приладів.

Перетворювачі для використання в автомобілях мають досить високим ККД, який досягає 90%, що свідчить про досить високу якість одержуваної синусоїди.

Споживач в процесі експлуатації приладу має можливість вибрати один з трьох режимів його роботи:

  1. Робочий режим, що забезпечує тривалу роботу інвертора з номінальною потужністю.
  2. Режим перевантаження, який дозволяє отримати від приладу значно більшу потужність, ніж при роботі в звичайному режимі. Однак в такому режимі інвертор не повинен працювати більше 30 хв.
  3. Пусковий режим використовується при необхідності отримання миттєвої потужності при високому навантаженні (запуск електродвигуна і ін.).

Вибираючи конвертор для авто основну увагу необхідно звернути на його потужність. Її величина повинна бути свідомо більше потужності пристроїв, що підключаються. Крім того важливе значення має і тип підключаються електроприладів. Якщо до автомобільного инвертору передбачається підключати прилади, які споживають при запуску значні струми, то купувати потрібно прилад, що володіє відповідною потужністю (від 300 до 2000 Вт).

ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ ДЛЯ ДОМУ

В даний час широке застосування перетворювачі напруги знайшли в побуті. Їх стали використовувати в домашніх умовах в якості резервних або аварійних джерел живлення, завдання яких забезпечити роботу побутової техніки в разі несанкціонованого відключення мережі централізованого електроживлення.

Як правило, перетворювач напруги для будинку являє собою комбінацію інвертора з однією або декількома акумуляторними батареями. У котеджах і заміських будинках (дачах) їх доповнюють також пристроями, здатними заряджати акумулятори.

В окремих випадках для цього можуть використовуватися сонячні батареї або вітрогенератори.

До інверторів, призначеним для використання в домашніх умовах, найчастіше підключають малопотужну побутову техніку:

  • телевізори;
  • комп'ютери тощо.

При цьому необхідно пам'ятати про електроприладах, наприклад, холодильниках, електронасос та ін., Яким для роботи необхідна подача електроживлення з «чистою синусоїдою», що вимагає придбання значно більш дорогих пристроїв.

У місцях, де відсутня централізована електромережу можна, розрахувавши необхідну електричну потужність, організувати систему електроживлення цілого будинку. Однак це зажадає придбання досить дорогого обладнання.

Наприклад, вартість інвертора потужністю 10 ... 60 кВт становить не менше $ 20000. Використання подібного роду пристроїв доцільно в разі організації систем електроживлення на основі альтернативних джерел енергії.

Якщо порівнювати класичний блок безперебійного живлення (UPS), що працює в режимі online, з перетворенням напруги, то поєднання компонентів «акумуляторна батарея + інвертор» виглядає краще за низкою причин, серед яких:

  • щадний режим роботи акумуляторів;
  • великий вибір акумуляторних батарей;
  • можливість паралельного підключення декількох перетворювачів та ін.

На вітчизняному ринку електрообладнання імпульсні перетворювачі представлені в досить широкому асортименті. Особливою популярністю користується, наприклад, продукція тайванської компанії Mean Well і голландської фірми Victron Energy.

Продукція цих виробників відрізняється високою якістю і має велику кількість різних функцій. Так перетворювачі типу DC / AC забезпечують захист рот глибокого розряду акумуляторних батарей, контролюючи величину мінімального вхідного напруги. Контролюють вони і параметри вихідного сигналу.

Всі моделі цих компаній мають великий запас потужності, що дозволяє їм витримувати великі перевантаження, що виникають при запуску електроприладів. Ряд пристроїв забезпечує отримання на виході синусоїди високої якості, що дозволяє підключати до них саме вимогливе електрообладнання.

© 2012-2019 р Всі права захищені.

Всі представлені на цьому сайті матеріали мають виключно інформаційний характер і не можуть бути використані в якості керівних і нормативних документів

Перетворювач - це електротехнічне пристрій, що перетворює електроенергію одних параметрів або в електроенергію з іншими значеннями параметрів або показників якості. Параметрами можуть бути рід струму і напруги, їх частота, число фаз, фаза напруги.

За ступенем керованості перетворювачі електричної енергії поділяються на некеровані і керовані. У керованих перетворювачів вихідні змінні: напруга, струм, частота - можуть регулюватися.

За елементній базі перетворювачі електроенергії поділяються на електромашинні (обертові) і напівпровідникові (статичні). Електромашинні перетворювачі реалізуються на основі застосування електричних машин і в даний час знаходять відносно рідкісне застосування в електроприводах. Напівпровідникові перетворювачі можуть бути діодними, тиристорн і транзисторними.

За характером перетворення електроенергії силові перетворювачі поділяються на випрямлячі, інвертори, перетворювачі частоти, регулятори напруги змінного і постійного струму, перетворювачі числа фаз напруги змінного струму.

В сучасних автоматизованих електроприводах застосовуються головним чином напівпровідникові тиристорні і транзисторні перетворювачі постійного і змінного струму.

Перевагами напівпровідникових перетворювачів є широкі функціональні можливості управління процесом перетворення електроенергії, високі швидкодія і ККД, великі терміни служби, зручність і простота обслуговування при експлуатації, широкі можливості по реалізації захистів, сигналізації, діагностування та тестування як самого електричного приводу, так і технологічного обладнання.

Разом з тим, для напівпровідникових перетворювачів характерні і певні недоліки. До них відносяться: висока чутливість напівпровідникових приладів до перевантажень по струму, напрузі і швидкості їх зміни, низька перешкодозахищеність, спотворення синусоїдальної форми струму і напруги мережі.

Випрямлячем називається перетворювач напруги змінного струму в напругу постійного (випрямленого) струму.

некеровані випрямлячі не забезпечують регулювання напруги на навантаженні і виконуються на напівпровідникових некерованих приладах односторонньої провідності -.

керовані випрямлячі виконуються на керованих діодів - тиристорах і дозволяють регулювати своє вихідна напруга за рахунок відповідного управління.

керований випрямляч

Випрямлячі можуть бути нереверсивними і реверсивними. Реверсивні випрямлячі дозволяють змінювати полярність випрямленої напруги на своїй навантаженні, а нереверсивні - немає. За кількістю фаз живлячої вхідної напруги змінного струму випрямлячі поділяються на однофазні та трифазні, а по схемі силової частини - на мостові і з нульовим виводом.

Називається перетворювач напруги постійного струму в напругу змінного струму. Ці перетворювачі використовуються в складі перетворювачів частоти в разі харчування електроприводу від мережі змінного струму або у вигляді самостійного перетворювача при харчуванні електроприводу від джерела постійної напруги.

У схемах електроприводів найбільше застосування знайшли, що реалізуються на тиристорах або транзисторах.

Автономні інвертори напруги (АІН) мають жорстку зовнішню характеристику, що представляє собою залежність вихідної напруги від струму навантаження, внаслідок чого при зміні струму навантаження їх вихідна напруга практично не змінюється. Тим самим інвертор напруги по відношенню до навантаження поводиться як.

Автономні інвертори струму (RTA) мають «м'яку» зовнішню характеристику і мають властивості джерела струму. Тим самим інвертор струму по відношенню до навантаження поводиться як джерело струму.

Перетворювачем частоти (ПЧ) називається перетворювач напруги змінного струму стандартних частоти і напруги в напругу змінного струму регульованої частоти. Напівпровідникові перетворювачі частоти поділяються на дві групи: перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком і перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму.

Перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком дозволяють змінювати частоту напруги на навантаженні тільки в бік її зменшення в порівнянні з частотою напруги джерела живлення. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму не мають подібного обмеження і знаходять більш широке застосування в електроприводі.

Промисловий перетворювач частоти для керування електроприводом

Регулятором напруги змінного струму називається перетворювач напруги змінного струму стандартних частоти і напруги в регульоване напруга змінного струму тієї ж частоти. Вони можуть бути одно- і трифазними і використовують у своїй силовій частині, як правило, одноопераційних тиристори.

Регулятором напруги постійного струму називається перетворювач нерегульованого напруги джерела постійною струму в регульоване напруга на навантаженні. В таких перетворювачах використовуються силові напівпровідникові керовані ключі, що працюють в імпульсному режимі, а регулювання напруги в них відбувається за рахунок модуляції напруги джерела живлення.

Найбільшого поширення набув, при якому змінюється тривалість імпульсів напруги при незмінній частоті їх проходження.