Инвертор что это такое википедия

Инве́ртор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный [1] с изменением величины напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Инверторы напряжения могут применяться в виде отдельного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока.

Содержание

Свойства инверторов [ править | править код ]

• Инверторы напряжения позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока. Например, в персональных компьютерах при внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора, образующих источник бесперебойного питания (ИБП), можно обеспечить работу компьютеров для корректного завершения решаемых задач. В более сложных ответственных системах инверторные устройства могут работать в длительном контролируемом режиме параллельно с сетью или независимо от неё.
• Кроме «самостоятельных» приложений, где инвертор выступает в качестве источника питания потребителей переменного тока, широкое развитие получили технологии преобразования энергии, где инвертор является промежуточным звеном в цепочке преобразователей. Принципиальной особенностью инверторов напряжения для таких приложений является высокая частота преобразования (десятки-сотни килогерц). Для эффективного преобразования энергии на высокой частоте требуется более совершенная элементная база (полупроводниковые ключи, магнитные материалы, специализированные контроллеры).
• Как и любое другое силовое устройство, инвертор должен иметь высокий КПД, обладать высокой надежностью и иметь приемлемые массо-габаритные характеристики. Кроме того, он должен иметь допустимый уровень высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения (допустимое значение коэффициентов гармоник) и не создавать при работе недопустимый для других потребителей уровень пульсации на зажимах источника энергии.
• В системах чистого измеренияGr > Работа инвертора [ править | править код ]

Работа инвертора напряжения основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения задается сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

• регулирование напряжения;
• синхронизация частоты переключения ключей;
• защитой их от перегрузок и др.

По принципу действия инверторы делятся на:

• автономные;

• инверторы напряжения (АИН), пример — инверторы большинства ИБП;
• инверторы тока (АИТ), пример — советский аэродромный преобразователь АПЧС-63У1 [2] ;
• резонансные инверторы (АИР);

зависимые (инверторы, ведомые сетью), пример — силовой преобразователь электровозов ВЛ85, ЭП1 и др.

Методы технической реализации инверторов и особенности их работы [ править | править код ]

1. Ключи инвертора должны быть управляемыми (включаются и выключаются по сигналу управления), а также обладать свойством двухсторонней проводимости тока[3] . Как правило, такие ключи получают шунтированием транзисторов обратными диодами. Исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом их полупроводниковой структуры.
2. Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны. Наиболее простое регулирование достигается регулированием длительности (ширины) импульса полуволны. Такой способ является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ) сигналов.
3. Нарушение симметрии полуволн выходного напряжения порождает побочные продукты преобразования с частотой ниже основной, включая возможность появления постоянной составляющей напряжения, недопустимой для цепей, содержащих трансформаторы.
4. Для получения управляемых режимов работы инвертора, ключи инвертора и алгоритм управления ключами должны обеспечить последовательную смену структур силовой цепи, называемых прямой, коротко замкнутой и инверсной.
5. Мгновенная мощность потребителя p ( t ) <displaystyle p(t)>пульсирует с удвоенной частотой. Первичный источник питания должен допускать работу с пульсирующими и даже изменяющими знак токами потребления. Переменные составляющие первичного тока определяют уровень помех на зажимах источника питания.

Типовые схемы инверторов напряжения [ править | править код ]

Существуют большое число вариантов построения схем инверторов. Исторически первыми были механические инверторы, которые в эпоху развития полупроводниковых технологий заменили более технологичные инверторы на базе полупроводниковых элементов, и цифровые инверторы напряжения. Но всё же, как правило, выделяют три основные схемы инверторов напряжения:

• Мостовой ИН без трансформатора

Область применения: устройства бесперебойного питания мощностью более 500 ВА, установки с высоким значением напряжения (220..360 В).

• С нулевым выводом трансформатора

Область применения: Устройства бесперебойного питания компьютеров мощностью (250.. 500 ВА), при низком значении напряжения (12..24 В), преобразователи напряжения для подвижных систем радиосвязи.

• Мостовая схема с трансформатором

Область применения: Устройства бесперебойного питания ответственных потребителей с широким диапазоном мощностей: единицы — десятки кВА [4] .

Принцип построения инверторов [ править | править код ]

• Инверторы с прямоугольной формой выходного напряжения

Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину [5][6] .

• Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.

• Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). [7][8] Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора. [5] . При использовании однополярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0 и U_d, где U_d — напряжение постоянного тока, питающего инвертор) эффективное значение первой гармоники фазного напряжения U e f f ( 1 ) = 0.45 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.45U_<
m >>При использовании двуполярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0, -U_d/2 и U_d/2) амплитудное значение первой гармоники фазного напряжения U m ( 1 ) = 0.5 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.5U_>соответственно, эффективное значение U e f f ( 1 ) = 0.35 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.35U_<
m >>

• Инверторы напряжения с самовозбуждением

Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений при достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора. [9][10] В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах f <displaystyle f>не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).

Однофазные инверторы [ править | править код ]

Существуют несколько групп инверторов:

• Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.
• Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса

Для подавляющего большинства бытовых приборов не допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна для приборов, содержащих электродвигатели/трансформаторы и некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры. Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

• Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
• Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
• Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.

Трёхфазные инверторы [ править | править код ]

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.

На рисунке приведена схема тиристорного тягового преобразователя по схеме «Ларионов-звезда». Теоретически возможна и другая разновидность схемы Ларионова «Ларионов-треугольник», но она имеет другие характеристики (эквивалентное внутреннее активное сопротивление, потери в меди и др.).

Самая простая и самая распространенная схема трехфазного инвертора напряжения, получается простым объединением по общему источнику входного напряжения трех полумостовых однофазных инверторов напряжения, при этом при соединении фаз трехфазной нагрузки в звезду без нуля или треугольником не требуется наличие средней точки у источника входного напряжения.

Сигналы управления на верхний и нижний транзисторы каждого плеча моста поступают в течении полупериода выходного напряжения с соответствующими фазовыми сдвигами для получения трехфазной системы.

ИНВЕ́РТОР, -а, м. Устройство для преобразования постоянного электрического тока в переменный.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

• Термин инве́ртор (или инве́ртер) может означать:

Инвертор (логический элемент) — логический элемент цифровой вычислительной техники, выполняющий операцию логического отрицания.

Инвертор (электроника) — электронный усилитель, «переворачивающий» сигнал (сдвигающий фазу выходного сигнала на 180° относительно входного).

Инвертор (электротехника) — устройство для преобразования постоянного тока в переменный, или изменения частоты переменного тока.

инвертор

1. устройство для преобразования постоянного электрического тока в переменный

2. устройство для преобразования сигнала одного значения в сигнал другого, противоположного значения (в электронике)

3. устройство для преобразования сигнала одной формы в сигнал другой формы (в электронике, сварке)

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: приспособление — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Инвертор в широком смысле – это прибор, который преобразует одну форму энергии в другую форму. В электротехнике инвертором принято считать такое устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный. Как правило при преобразовании изменяется величина напряжения. Также в электротехнике есть устоявшийся термин – преобразователь напряжения – по сути это одно и то же устройство и обычно инвертор представляет из себя генератор периодического напряжения очень приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Инвертор напряжения принято считать главным образующим устройством в источниках бесперебойного питания.

ИБП бывают двух типов – однонаправленного преобразования напряжения, т.е. из постоянного тока в переменный – их еще называют офф-лайн ИБП. Вторым типов ИБП с применением инвертора – называют ИБП двойного преобразования (double conversion), т.е. логично предположить, что такой ИБП построен с использованием двух инверторов: первый преобразует входное сетевое напряжение переменного тока в постоянный ток, а второй инвертор преобразует постоянный ток в переменный и подает его на выход ИБП. В таком ИБП при пропадании входного напряжения переключение нагрузки на питание от аккумуляторов не требуется, поскольку аккумуляторы включены в цепь постоянно.

Кроме использования инверторов напряжения в системах бесперебойного электропитания, принцип преобразования переменного тока в постоянный и наоборот – применяется повсеместно, например есть инверторные генераторы электричества (бензиновые генераторы как правило), инверторные сварочные аппараты, выпрямительный инвертор (преобразователь).

Также наиболее востребованным применением инверторов (еще их называют — бесперебойник) является сфера возобновляемой энергетики: получение электроэнергии от солнечных батарей , ветрогенераторов, гидроэлектростанций и других источников зелёной энергии в общую электрическую сеть. также очень часто инверторы применяют как бесперебоник для котла (для газовых и твердотопливных).

Принципиальная схема работы инвертора:

Работа инвертора напряжения основана на переключении источника напряжения постоянного тока с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения задается сигналами управления, формируемыми схемой управления, построенной как правило на базе контроллера. Современные контроллеры управления (например ATmega 128) может решать и дополнительные задачи:

— синхронизация частоты переключения ключей;

— защитой их от перегрузок,

— управление настройками и органами отображения целостного изделия

В основу построения инвертора заложен принцип широтно-импульсной модуляции, который заключается в том, что напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). Идея этой «многократной» широтно-импульсной модуляции (ШИМ) заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора. Это и есть полученная синусоида напряжения переменного тока, а амплитуда определяет величину.