Invertor:
Invertor je elektrické zariadenie, ktoré prevádza jednosmerný prúd (DC) na striedavý prúd (AC). Striedač sa používa na núdzové záložné napájanie v domácnosti. Striedač sa používa v niektorých systémoch lietadla na prevod časti jednosmerného napájania lietadla na striedavý prúd. Sieťové napájanie sa používa hlavne pre elektrické zariadenia, ako sú svetlá, radary, rádio, motor a ďalšie zariadenia.
Viacúrovňový invertor:
Mnoho priemyselných aplikácií dnes vyžaduje vysoký výkon. Niektoré spotrebiče v priemysle však na svoju činnosť vyžadujú stredný alebo nízky výkon. Použitie zdroja vysokej energie pre všetky priemyselné záťaže sa môže ukázať ako prospešné pre niektoré motory vyžadujúce vysoký výkon, zatiaľ čo by mohlo dôjsť k poškodeniu ostatných záťaží. Niektoré vysokonapäťové motorové pohony a pomocné aplikácie vyžadujú stredné napätie. Viacúrovňový invertor bol uvedený na trh od roku 1975 ako alternatíva v situáciách vysokého výkonu a vysokého napätia. Viacúrovňový invertor je ako invertor a používa sa v priemyselných aplikáciách ako alternatíva v situáciách vysokého výkonu a vysokého napätia.
Viacúrovňový invertor
Všeobecný obvod striedača DC-AC
Potreba viacúrovňového prevodníka je poskytnúť vysoký výstupný výkon zo zdroja stredného napätia. Zdroje, ako sú batérie, superkondenzátory, solárny panel, sú zdrojmi stredného napätia. Viacúrovňový invertor sa skladá z niekoľkých spínačov. Vo viacúrovňovom invertore sú veľmi dôležité uhly prepínačov usporiadania.
Typy viacúrovňového invertora:
Viacúrovňové invertory sú tri typy.
- Diódovo upnutý viacúrovňový invertor
- Lietajúce kondenzátory viacúrovňový invertor
- Kaskádový viacúrovňový invertor H-bridge
Diódový upínací viacúrovňový invertor:
Hlavným konceptom tohto invertora je použitie diód a poskytuje viac úrovní napätia cez rôzne fázy do kondenzátorových bánk, ktoré sú v sérii. Dióda prenáša obmedzené množstvo napätia, čím znižuje napätie ostatných elektrických zariadení. Maximálne výstupné napätie je polovica vstupného jednosmerného napätia. Je to hlavná nevýhoda viacúrovňového invertora so svorkou na diódu. Tento problém je možné vyriešiť zväčšením spínačov, diód, kondenzátorov. Kvôli problémom s vyvážením kondenzátorov sú tieto obmedzené na tri úrovne. Tento typ invertorov poskytuje vysokú účinnosť vďaka základnej frekvencii použitej pre všetky spínacie zariadenia a je to jednoduchá metóda systémov prenosu energie medzi sebou.
Príklad: 5-úrovňový viacúrovňový invertor so svorkou, 9-úrovňový viacúrovňový invertor so svorkou.
- Päťúrovňový viacúrovňový invertor s upínaním na diódy používa prepínače, diódy sa používajú s jedným kondenzátorom, takže výstupné napätie je polovica vstupného DC.
- 9-úrovňový viacúrovňový invertor so svorkou diód používa prepínače, diódové kondenzátory sú dvakrát viac ako 5-stupňové invertory so svorkou na diódu. Takže výstup je viac ako vstup.
5-úrovňový viacúrovňový invertor s upnutím na diódu
Aplikácie viacúrovňového invertora s diódami:
- Statická kompenzácia varu
- Motorové pohony s premennými otáčkami
- Prepojenia sústavy vysokého napätia
- Vysokonapäťové jednosmerné a striedavé prenosové vedenia
Viacúrovňový invertor Flying Capacitors:
Hlavnou koncepciou tohto invertora je použitie kondenzátorov. Jedná sa o sériové pripojenie spínacích článkov upnutých kondenzátorom. Kondenzátory prenášajú obmedzené množstvo napätia na elektrické zariadenia. V tomto invertore sú spínacie stavy podobné ako v diódovom spínacom invertore. Upínacie diódy nie sú u tohto typu viacúrovňových striedačov potrebné. Výstup je polovica vstupného jednosmerného napätia. Je to nevýhoda viacúrovňového invertora lietajúcich kondenzátorov. Má tiež prepínaciu redundanciu vo fáze na vyváženie letiacich kondenzátorov. Môže riadiť tok aktívneho aj jalového výkonu. Ale vďaka vysokofrekvenčnému prepínaniu dôjde k stratám pri prepínaní.
EX: Viacúrovňový invertor s päťstupňovými lietajúcimi kondenzátormi, viacúrovňový invertor s 9-úrovňovými letovými kondenzátormi.
- Tento invertor je rovnaký ako multi-invertor so svorkou na diódu
- V tomto invertore sa používajú iba spínače a kondenzátory.
5-úrovňové lietajúce kondenzátory Viacúrovňový invertor
Aplikácie viacúrovňového invertora Flying Capacitors
- Ovládanie indukčného motora pomocou obvodu DTC (Direct Torque Control)
- Statická bola generácia
- Aplikácie na prevod AC-DC aj DC-AC
- Prevodníky s možnosťou harmonického skreslenia
- Usmerňovače sínusového prúdu
Kaskádový viacúrovňový invertor H-Bridge:
Kaskádový viacúrovňový invertor H-bride má používať kondenzátory a prepínače a vyžaduje menší počet komponentov v každej úrovni. Táto topológia pozostáva z radu článkov na premenu energie a výkon je možné ľahko škálovať. Kombinácia dvojice kondenzátorov a spínačov sa nazýva H-mostík a poskytuje samostatné vstupné jednosmerné napätie pre každý H-mostík. Skladá sa z H-mostíkových článkov a každý článok môže poskytovať tri rôzne napätia ako nulové, kladné jednosmerné a záporné jednosmerné napätie. Jednou z výhod tohto typu viacúrovňového invertora je, že potrebuje menší počet komponentov v porovnaní s invertormi s diódovými svorkami a lietajúcimi kondenzátormi. Cena a váha striedača sú nižšie ako ceny týchto dvoch striedačov. Mäkké prepínanie je možné pomocou niektorých nových spôsobov prepínania.
Viacúrovňové kaskádové invertory sa používajú na elimináciu objemného transformátora požadovaného v prípade konvenčných viacfázových invertorov, upínacích diód potrebných v prípade diódových upínacích invertorov a lietajúcich kondenzátorov potrebných v prípade invertorov s lietajúcim kondenzátorom. Na napájanie každého článku je ale potrebné veľké množstvo izolovaných napätí.
Príklad: viacúrovňový invertor s mostom 5- H, viacúrovňový invertor s upínaním na mostík 9H.
- Tento invertor je tiež rovnaký ako diódový svorkový multi-invertor.
Viacúrovňový invertor 5- H-Bridge
Aplikácie viacúrovňového invertora Kaskádový mostík H-Bridge
- Motorové pohony
- Aktívne filtre
- Pohon elektrických vozidiel
- Využitie zdroja jednosmerného prúdu
- Kompenzátory účinníka
- Systémy frekvenčných odkazov chrbtom k sebe
- Prepojenie s obnoviteľnými zdrojmi energie.
Výhody viacúrovňového invertora:
Viacúrovňový prevodník má niekoľko výhod, a to:
1. Napätie v spoločnom režime:
Viacúrovňové invertory vytvárajú napätie v spoločnom režime, čím znižujú namáhanie motora a nepoškodzujú motor.
2. Vstupný prúd:
Viacúrovňové invertory môžu odoberať vstupný prúd s nízkym skreslením
3. Spínacia frekvencia:
Viacúrovňový invertor môže pracovať na základných spínacích frekvenciách, ktoré sú vyššie a nižšie. Je potrebné poznamenať, že nižšia spínacia frekvencia znamená nižšie spínacie straty a vyššiu účinnosť.
4. Znížené harmonické skreslenie:
Technika selektívnej eliminácie harmonických spolu s viacúrovňovou topológiou vedie k tomu, že celkové harmonické skreslenie je nízke vo výstupnom tvare vlny bez použitia filtračného obvodu.
Fotografický kredit:
- Viacúrovňový invertor s päťstupňovým upnutím xplqa30.ieee
- 5-úrovňové lietajúce kondenzátory Viacúrovňový invertor od spoločnosti počiatok-ars
- Viacúrovňový invertor 5-H-Bridge od spoločnosti power.eecss
