Инвертор:

Инвертор - это электрическое устройство, которое преобразует постоянный ток (DC) в переменный ток (AC). Инвертор используется для аварийного резервного питания в доме. Инвертор используется в некоторых авиационных системах для преобразования части постоянного тока самолета в переменный ток. Электропитание переменного тока используется в основном для электрических устройств, таких как фонари, радары, радио, моторы и другие устройства.

Многоуровневый инвертор:

Сегодня многие промышленные приложения начали требовать высокой мощности. Однако для работы некоторых промышленных приборов требуется средняя или низкая мощность. Использование источника высокой мощности для всех промышленных нагрузок может оказаться полезным для некоторых двигателей, требующих высокой мощности, в то время как это может привести к повреждению других нагрузок. Некоторым приводам двигателей среднего напряжения и системам электроснабжения требуется среднее напряжение. Многоуровневый инвертор был представлен с 1975 года в качестве альтернативы в ситуациях с высокой мощностью и средним напряжением. Многоуровневый инвертор похож на инвертор и используется в промышленных приложениях в качестве альтернативы в ситуациях с высокой мощностью и средним напряжением.

Многоуровневый инвертор

Общая схема инвертора постоянного и переменного тока

Многоуровневый преобразователь необходим для получения высокой выходной мощности от источника среднего напряжения. Источники, такие как батареи, суперконденсаторы, солнечная панель, являются источниками среднего напряжения. Многоуровневый инвертор состоит из нескольких переключателей. В многоуровневом инверторе очень важны углы расположения переключателей.

Типы многоуровневого инвертора:

Многоуровневые инверторы бывают трех типов.

Многоуровневый инвертор с диодным зажимом
Летающие конденсаторы многоуровневого инвертора
Каскадный многоуровневый инвертор с Н-мостом

Многоуровневый инвертор с диодным зажимом:

“формула делителя напряжения для параллельной цепи ”

Основная концепция этого инвертора заключается в использовании диодов и обеспечивает несколько уровней напряжения через разные фазы для конденсаторных батарей, которые включены последовательно. Диод передает ограниченное количество напряжения, тем самым снижая нагрузку на другие электрические устройства. Максимальное выходное напряжение составляет половину входного постоянного напряжения. Это главный недостаток многоуровневого инвертора с диодной фиксацией. Решить эту проблему можно, увеличив переключатели, диоды, конденсаторы. Из-за проблем с балансировкой конденсаторов они ограничены тремя уровнями. Этот тип инверторов обеспечивает высокую эффективность из-за основной частоты, используемой для всех переключающих устройств, и представляет собой простой метод систем обратной передачи энергии.

Пример: 5-уровневый многоуровневый инвертор с диодным зажимом, 9-уровневый многоуровневый инвертор с диодным зажимом.

В многоуровневом инверторе с 5-уровневым диодным ограничением используются переключатели, диоды - только один конденсатор, поэтому выходное напряжение составляет половину входного постоянного тока.
В 9-уровневом многоуровневом инверторе с диодным зажимом используются переключатели, конденсаторы диодов в два раза больше, чем в 5-уровневом инверторе с диодным зажимом. Так что выход больше, чем вход.

5-уровневый многоуровневый инвертор с зажимным диодом

Применение многоуровневого инвертора с диодным зажимом:

Статическая компенсация вар.
Электроприводы с регулируемой скоростью
Соединения системы высокого напряжения
Линии передачи постоянного и переменного тока высокого напряжения

Летающие конденсаторы Многоуровневый инвертор:

Основная идея этого инвертора - использование конденсаторов. Он представляет собой последовательное соединение коммутационных ячеек с зажимом конденсатора. Конденсаторы передают ограниченное количество напряжения на электрические устройства. В этом инверторе коммутационные состояния такие же, как в инверторе с ограничением диодов. В многоуровневых инверторах этого типа ограничивающие диоды не требуются. Выходное напряжение составляет половину входного постоянного напряжения. Это недостаток летающих конденсаторов многоуровневого инвертора. Он также имеет резервирование переключения внутри фазы для балансировки летающих конденсаторов. Он может управлять потоком как активной, так и реактивной мощности. Но из-за высокочастотного переключения будут иметь место коммутационные потери.

EX: многоуровневый инвертор с 5-уровневыми летающими конденсаторами, многоуровневый инвертор с 9-ступенчатыми конденсаторами.

Этот инвертор такой же, как и мультиинвертор с диодным зажимом.
В этом инверторе используются только переключатели и конденсаторы.

5-уровневые летающие конденсаторы Многоуровневый инвертор

Применение летающих конденсаторов многоуровневого инвертора

Управление асинхронным двигателем с помощью цепи DTC (Direct Torque Control)
Статическое было поколение
Приложения для преобразования AC-DC и DC-AC
Преобразователи с возможностью гармонических искажений
Выпрямители синусоидального тока

Каскадный многоуровневый инвертор с H-образным мостом:

Каскадный многоуровневый инвертор H-образной формы использует конденсаторы и переключатели и требует меньшего количества компонентов на каждом уровне. Эта топология состоит из ряда ячеек преобразования мощности, и мощность можно легко масштабировать. Комбинация пары конденсаторов и переключателей называется H-мостом и дает отдельное входное напряжение постоянного тока для каждого H-моста. Он состоит из ячеек с Н-мостом, и каждая ячейка может обеспечивать три различных напряжения, такие как нулевое, положительное и отрицательное постоянное напряжение. Одним из преимуществ этого типа многоуровневого инвертора является то, что он требует меньшего количества компонентов по сравнению с инверторами с диодными ограничителями и инверторами с плавающими конденсаторами. Цена и вес инвертора меньше, чем у двух инверторов. Мягкое переключение возможно некоторыми новыми методами переключения.

Многоуровневые каскадные инверторы используются для устранения громоздкого трансформатора, необходимого в случае обычных многофазных инверторов, ограничивающих диодов, требуемых в случае инверторов с диодной фиксацией, и плавающих конденсаторов, необходимых в случае инверторов с летающими конденсаторами. Но для этого требуется большое количество изолированных напряжений для питания каждой ячейки.

Пример: 5-мостовой многоуровневый инвертор, 9-мостовой многоуровневый инвертор с зажимом.

“как работает двухсторонний переключатель ”

Этот инвертор также аналогичен мультиинвертору с диодным зажимом.

5- Многоуровневый инвертор с Н-мостом

Применение многоуровневого инвертора с каскадным H-мостом

Моторные приводы
Активные фильтры
Приводы электромобилей
Использование источника постоянного тока
Компенсаторы коэффициента мощности
Системы обратной связи частот
Взаимодействие с возобновляемыми источниками энергии.

Преимущества многоуровневого инвертора:

Многоуровневый преобразователь имеет ряд преимуществ, а именно:

1. Синфазное напряжение:

Многоуровневые инверторы вырабатывают синфазное напряжение, снижая нагрузку на двигатель и не повреждая двигатель.

2. Входной ток:

Многоуровневые инверторы могут потреблять входной ток с низким уровнем искажений.

3. Частота переключения:

Многоуровневый инвертор может работать как на основных частотах переключения, которые являются более высокой частотой переключения, так и более низкой частотой переключения. Следует отметить, что более низкая частота переключения означает меньшие потери переключения и достигается более высокая эффективность.

4. Пониженные гармонические искажения:

Метод селективного подавления гармоник наряду с многоуровневой топологией приводит к тому, что полное гармоническое искажение в форме выходного сигнала становится низким без использования какой-либо схемы фильтра.

Фото: