व्होल्टेज इन्व्हर्टर म्हणजे काय, ते कसे काम करते, इन्व्हर्टरचा वापर

डायरेक्ट करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी इनव्हर्टर नावाच्या विशेष इलेक्ट्रॉनिक पॉवर सप्लायचा वापर केला जातो. बर्‍याचदा, इन्व्हर्टर एका विशालतेच्या डीसी व्होल्टेजला दुसर्‍या परिमाणाच्या एसी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करतो.

त्यामुळे, इन्व्हर्टर हे ठराविक काळाने बदलणारे व्होल्टेज जनरेटर आहे, तर व्होल्टेज वेव्हफॉर्म सायनसॉइडल, सायनसॉइडल किंवा स्पंदित असू शकते... इन्व्हर्टर स्वतंत्र उपकरणे आणि अनइंटरप्टिबल पॉवर सप्लाय सिस्टीम (UPS) या दोन्हींचा भाग म्हणून वापरले जातात.

अनइंटरप्टिबल पॉवर सोर्सेस (यूपीएस) चा भाग म्हणून, इन्व्हर्टर, उदाहरणार्थ, संगणक प्रणालींना सतत वीज प्राप्त करण्यास अनुमती देतात आणि नेटवर्कमध्ये अचानक व्होल्टेज गायब झाल्यास, इन्व्हर्टर बॅकअप बॅटरीमधून मिळवलेल्या उर्जेसह संगणकास त्वरित पुरवठा करण्यास प्रारंभ करेल. किमान वापरकर्त्याला संगणक बंद आणि बंद करण्यास वेळ मिळेल.

मोठ्या अखंड वीज पुरवठा मोठ्या क्षमतेच्या बॅटरीसह अधिक शक्तिशाली इनव्हर्टर वापरतात जे ग्रिडची पर्वा न करता ग्राहकांना तासन्तास स्वायत्तपणे पॉवर देऊ शकतात आणि जेव्हा ग्रिड सामान्य होईल, तेव्हा UPS ग्राहकांना आपोआप थेट मेनवर स्विच करेल आणि बॅटरी चार्ज होण्यास सुरुवात होईल.

तांत्रिक बाजू

आधुनिक विद्युत रूपांतरण तंत्रज्ञानामध्ये, इन्व्हर्टर केवळ मध्यवर्ती एकक म्हणून कार्य करू शकतो, जेथे त्याचे कार्य उच्च-फ्रिक्वेंसी ट्रान्सफॉर्मेशन (दहापट आणि शेकडो किलोहर्ट्झ) द्वारे व्होल्टेज रूपांतरित करणे आहे. सुदैवाने, आज ही समस्या सहजपणे सोडवली जाऊ शकते, कारण इन्व्हर्टरच्या विकासासाठी आणि डिझाइनसाठी, शेकडो अँपिअरच्या प्रवाहांना तोंड देण्यास सक्षम दोन्ही सेमीकंडक्टर स्विच, आवश्यक पॅरामीटर्ससह चुंबकीय कोर आणि विशेषत: इन्व्हर्टरसाठी डिझाइन केलेले इलेक्ट्रॉनिक मायक्रोकंट्रोलर (रेझोनंटसह) उपलब्ध आहेत.

इनव्हर्टरसाठी तसेच इतर उर्जा उपकरणांसाठी आवश्यकतेमध्ये हे समाविष्ट आहे: उच्च कार्यक्षमता, विश्वासार्हता, सर्वात लहान संभाव्य परिमाणे आणि वजन. इन्व्हर्टरने इनपुट व्होल्टेजमधील उच्च हार्मोनिक्सच्या अनुज्ञेय पातळीचा सामना करणे आणि वापरकर्त्यांसाठी अस्वीकार्यपणे मोठा आवेग आवाज निर्माण न करणे देखील आवश्यक आहे.

विजेचे "हिरवे" स्त्रोत असलेल्या प्रणालींमध्ये (सौर पॅनेल, पवनचक्क्या) थेट सामान्य ग्रिडला वीज पुरवठा करण्यासाठी, ग्रिड-टाई इनव्हर्टर वापरले जातात, जे औद्योगिक ग्रीडसह समकालिकपणे कार्य करू शकतात.

व्होल्टेज इन्व्हर्टरच्या ऑपरेशन दरम्यान, स्थिर व्होल्टेज स्त्रोत वेळोवेळी लोड सर्किटशी व्हेरिएबल ध्रुवीयतेसह जोडला जातो, तर कनेक्शनची वारंवारता आणि त्यांचा कालावधी कंट्रोलरकडून येणार्या नियंत्रण सिग्नलद्वारे तयार केला जातो.

इन्व्हर्टरमधील कंट्रोलर सहसा अनेक कार्ये करतो: आउटपुट व्होल्टेजचे नियमन करणे, सेमीकंडक्टर स्विचचे ऑपरेशन सिंक्रोनाइझ करणे, सर्किटला ओव्हरलोडपासून संरक्षण करणे. सर्वसाधारणपणे, इन्व्हर्टरची विभागणी केली जाते: स्टँड-अलोन इन्व्हर्टर (करंट आणि व्होल्टेज इनव्हर्टर) आणि अवलंबून इन्व्हर्टर (ग्रीड-चालित, ग्रिड-चालित इ.)

इन्व्हर्टर सर्किट

इन्व्हर्टरचे सेमीकंडक्टर स्विच कंट्रोलरद्वारे नियंत्रित केले जातात आणि रिव्हर्स शंट डायोड असतात. इन्व्हर्टरचे आउटपुट व्होल्टेज, लोडच्या वर्तमान शक्तीवर अवलंबून, उच्च-फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरमध्ये, सर्वात सोप्या प्रकरणात, पल्स रुंदी स्वयंचलितपणे बदलून समायोजित केले जाते. PWM (पल्स विड्थ मॉड्युलेशन).

आउटपुट लो-फ्रिक्वेंसी व्होल्टेजच्या अर्ध-लाटा सममितीय असणे आवश्यक आहे जेणेकरून लोड सर्किट्स कोणत्याही परिस्थितीत महत्त्वपूर्ण स्थिर घटक प्राप्त करू शकत नाहीत (ट्रान्सफॉर्मरसाठी हे विशेषतः धोकादायक आहे), यासाठी एलएफ ब्लॉकची पल्स रुंदी (मध्ये सर्वात सोपा केस) स्थिर केला जातो.

इन्व्हर्टरच्या आउटपुट स्विचच्या नियंत्रणामध्ये, एक अल्गोरिदम वापरला जातो जो पॉवर सर्किटच्या संरचनांमध्ये अनुक्रमिक बदल सुनिश्चित करतो: थेट, शॉर्ट-सर्किट, रिव्हर्स.

एक ना एक मार्ग, इन्व्हर्टरच्या आउटपुटवरील तात्कालिक लोड पॉवर व्हॅल्यूमध्ये दुहेरी-फ्रिक्वेंसी लहरींचा वर्ण असतो, त्यामुळे जेव्हा लहरी प्रवाह वाहतात तेव्हा प्राथमिक स्त्रोताने अशा प्रकारच्या ऑपरेशनला परवानगी दिली पाहिजे आणि संबंधित पातळीच्या हस्तक्षेपाचा सामना केला पाहिजे. (इन्व्हर्टर इनपुटवर).

जर पहिले इन्व्हर्टर केवळ यांत्रिक होते, तर आज सेमीकंडक्टर इन्व्हर्टर सर्किटसाठी बरेच पर्याय आहेत आणि फक्त तीन वैशिष्ट्यपूर्ण योजना आहेत: ट्रान्सफॉर्मरशिवाय पूल, ट्रान्सफॉर्मरच्या शून्य टर्मिनलसह एक पुश, ट्रान्सफॉर्मरसह पूल.

ट्रान्सफॉर्मरलेस ब्रिज सर्किट 500 VA अखंडित वीज पुरवठा आणि ऑटोमोटिव्ह इनव्हर्टरमध्ये आढळते. ट्रान्सफॉर्मरच्या तटस्थ टर्मिनलसह स्लाइडिंग सर्किट 500 व्हीए पर्यंत क्षमतेसह कमी-पावर यूपीएस (संगणकांसाठी) मध्ये वापरले जाते, जेथे बॅकअप बॅटरी व्होल्टेज 12 किंवा 24 व्होल्ट आहे. ट्रान्सफॉर्मरसह ब्रिज सर्किट अखंड वीज पुरवठ्याच्या शक्तिशाली स्त्रोतांमध्ये (युनिट्स आणि दहापट केव्हीएसाठी) वापरले जाते.

आउटपुट व्होल्टेज वेव्हफॉर्म

आयताकृती व्होल्टेज इनव्हर्टरमध्ये, रिव्हर्स डायोड स्विचेसचा एक गट आउटपुटवर स्विच केला जातो ज्यामुळे लोडमध्ये एक पर्यायी व्होल्टेज तयार होतो आणि सर्किटमध्ये नियंत्रित परिसंचरण मोड प्रदान केला जातो. प्रतिक्रियाशील ऊर्जा.

आउटपुट व्होल्टेजच्या आनुपातिकतेसाठी खालील जबाबदार आहेत: नियंत्रण डाळींचा सापेक्ष कालावधी किंवा मुख्य गटांच्या नियंत्रण सिग्नलमधील फेज शिफ्ट. अनियंत्रित रिऍक्टिव्ह पॉवर सर्कुलेशन मोडमध्ये, वापरकर्ता इन्व्हर्टर आउटपुट व्होल्टेजचा आकार आणि परिमाण प्रभावित करतो.

स्टेप-आकाराच्या आउटपुटसह व्होल्टेज इनव्हर्टरमध्ये, उच्च-फ्रिक्वेंसी प्री-कन्व्हर्टर एक ध्रुवीय स्टेप-व्होल्टेज वक्र बनवते, ज्याचा आकार अंदाजे साइन वेव्हच्या आकारात असतो ज्याचा कालावधी आउटपुट व्होल्टेजच्या अर्धा कालावधी असतो. एलएफ ब्रिज सर्किट नंतर युनिपोलर स्टेप वक्र द्विध्रुवीय वक्रच्या दोन भागांमध्ये रूपांतरित करते जे साधारणपणे साइन वेव्हसारखे दिसते.

आउटपुटच्या साइनसॉइडल (किंवा जवळ-सायनसॉइडल) आकार असलेल्या व्होल्टेज इनव्हर्टरमध्ये, उच्च-फ्रिक्वेंसी प्री-कन्व्हर्टर भविष्यातील साइनसॉइडल आउटपुटच्या मोठेपणामध्ये स्थिर व्होल्टेज निर्माण करतो.

जेव्हा आउटपुट साइन वेव्ह तयार करण्याच्या प्रत्येक अर्ध्या चक्रातील ट्रान्झिस्टरची प्रत्येक जोडी हार्मोनिक नियमानुसार बदललेल्या वेळेसाठी अनेक वेळा उघडली जाते तेव्हा ब्रिज सर्किट एका स्थिर व्होल्टेजमधून कमी-फ्रिक्वेंसी व्हेरिएबल बनवते. . लो-पास फिल्टर नंतर परिणामी वेव्हफॉर्ममधून साइन काढतो.

इनव्हर्टरमध्ये एचएफ पूर्व-रूपांतरण सर्किट

इन्व्हर्टरमधील सर्वात सोपी उच्च-फ्रिक्वेंसी प्री-कन्व्हर्जन सर्किट्स स्वयं-उत्पादित आहेत. ते तांत्रिक अंमलबजावणीच्या दृष्टीने अगदी सोपे आहेत आणि वीज पुरवठा प्रक्रियेसाठी गंभीर नसलेल्या भारांचा पुरवठा करण्यासाठी कमी पॉवरवर (10-20 W पर्यंत) पुरेसे कार्यक्षम आहेत. ऑसीलेटर्सची वारंवारता 10 kHz पेक्षा जास्त नाही.

अशा उपकरणांमध्ये सकारात्मक अभिप्राय ट्रान्सफॉर्मर चुंबकीय सर्किट संतृप्त करून प्राप्त केला जातो. परंतु शक्तिशाली इनव्हर्टरसाठी, अशा योजना स्वीकार्य नाहीत, कारण स्विचमधील नुकसान वाढते आणि कार्यक्षमता शेवटी कमी असते.तसेच, आउटपुटवरील कोणतेही शॉर्ट सर्किट स्वयं-दोलनांमध्ये व्यत्यय आणते.

प्राथमिक उच्च-फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्सचे चांगले सर्किट फ्लायबॅक (150 W पर्यंत), पुश-पुल (500 W पर्यंत), PWM कंट्रोलर्सचे अर्ध-ब्रिज आणि ब्रिज (500 W पेक्षा जास्त) आहेत, जेथे रूपांतरण वारंवारता शेकडो पर्यंत पोहोचते. kilohertz चे.

इन्व्हर्टरचे प्रकार, ऑपरेशनच्या पद्धती

सिंगल-फेज व्होल्टेज इनव्हर्टर दोन गटांमध्ये विभागले गेले आहेत: आउटपुटमध्ये शुद्ध साइन वेव्हसह आणि सुधारित साइन वेव्हसह. बहुतेक आधुनिक उपकरणे नेटवर्क सिग्नलचे एक सरलीकृत स्वरूप (सुधारित साइन वेव्ह) परवानगी देतात.

इनपुटवर इलेक्ट्रिक मोटर किंवा ट्रान्सफॉर्मर असलेल्या उपकरणांसाठी शुद्ध साइन वेव्ह महत्त्वपूर्ण आहे किंवा जर ते एक विशेष उपकरण असेल जे इनपुटवर केवळ शुद्ध साइन वेव्हसह कार्य करते.

थ्री-फेज इनव्हर्टरचा वापर सामान्यतः इलेक्ट्रिक मोटर्ससाठी थ्री-फेज करंट निर्माण करण्यासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ वीज पुरवठ्यासाठी तीन-फेज असिंक्रोनस मोटर… या प्रकरणात, मोटर विंडिंग्स थेट इन्व्हर्टर आउटपुटशी जोडलेले असतात. पॉवरच्या बाबतीत, इन्व्हर्टर वापरकर्त्यासाठी त्याच्या सर्वोच्च मूल्यावर आधारित निवडला जातो.

सर्वसाधारणपणे, इन्व्हर्टरच्या ऑपरेशनचे तीन मोड आहेत: प्रारंभ, सतत आणि ओव्हरलोड. स्टार्ट-अप मोडमध्ये (क्षमता चार्ज करणे, रेफ्रिजरेटर सुरू करणे) पॉवर एका सेकंदाच्या अपूर्णांकात इन्व्हर्टरचे रेटिंग दुप्पट करू शकते, हे बहुतेक मॉडेलसाठी स्वीकार्य आहे. सतत मोड - इन्व्हर्टरच्या रेट केलेल्या मूल्याशी संबंधित. ओव्हरलोड मोड — जेव्हा वापरकर्त्याची पॉवर रेट केलेल्या पेक्षा १.३ पट असते — या मोडमध्ये, सरासरी इन्व्हर्टर सुमारे अर्धा तास काम करू शकतो.