Многостепенен инвертор - Видове и предимства

Многостепенен инвертор - Видове и предимства

Инвертор:

Инверторът е електрическо устройство, което преобразува постоянен ток (DC) в променлив ток (AC). Инверторът се използва за аварийно резервно захранване в дома. Инверторът се използва в някои самолетни системи за преобразуване на част от постояннотоковата мощност на самолета в променлив ток. Променливотоковото захранване се използва главно за електрически устройства като светлини, радар, радио, мотор и други устройства.



Многостепенен инвертор:

Сега много индустриални приложения за един ден започнаха да изискват висока мощност. Някои уреди в индустрията обаче изискват средна или ниска мощност за своята работа. Използването на източник на висока мощност за всички промишлени товари може да се окаже полезно за някои двигатели, изискващи висока мощност, докато може да повреди останалите товари. Някои моторни задвижвания със средно напрежение и полезни приложения изискват средно напрежение. Многостепенният инвертор е въведен от 1975 г. като алтернатива в ситуации с висока мощност и средно напрежение. Многостепенният инвертор е като инвертор и се използва за промишлени приложения като алтернатива в ситуации с висока мощност и средно напрежение.


Многостепенен инвертор

Многостепенен инвертор





Обща DC-AC инверторна верига

Необходимостта от многостепенния преобразувател е да се даде висока изходна мощност от източника на средно напрежение. Източници като батерии, суперкондензатори, слънчевия панел са източници на средно напрежение. Многостепенният инвертор се състои от няколко превключвателя. В многостепенния инвертор ъглите на превключвателите на подреждането са много важни.

Видове многостепенни инвертори:

Многостепенните инвертори са три вида.



  • Диоден инвертор с многостепенна скоба
  • Летящи кондензатори многостепенен инвертор
  • Каскаден H-мостов многостепенен инвертор

Диоден инвертор с многостепенно захващане:

Основната концепция на този инвертор е да използва диоди и осигурява множество нива на напрежение през различните фази на последователните кондензаторни банки. Диодът предава ограничено количество напрежение, като по този начин намалява напрежението върху други електрически устройства. Максималното изходно напрежение е половината от входното постояннотоково напрежение. Това е основният недостатък на диодния многостепенен инвертор. Този проблем може да бъде решен чрез увеличаване на ключове, диоди, кондензатори. Поради проблемите с балансирането на кондензатора, те са ограничени до трите нива. Този тип инвертори осигуряват висока ефективност поради основната честота, използвана за всички комутационни устройства и е прост метод за системи за трансфер на енергия отзад до назад.


Пример: Многостепенен инвертор с 5-степенно закрепване с диод, многостепенен инвертор с 9-степенно закрепване с диоди.

  • Многостепенният инвертор с 5 нива на диод използва превключватели, като диодите се използва единичен кондензатор, така че изходното напрежение е половината от входния DC.
  • Многостепенният инвертор с 9-степенно захващане с диоди използва превключватели, диодните кондензатори са два пъти повече от инверторите с 5-степенно закрепване с диоди. Така че изходът е повече от входа.
Многостепенен инвертор с ниско ниво на диоди

Многостепенен инвертор с ниско ниво на диоди

Приложения на диоден многостепенен инвертор:

  • Статична компенсация на вар
  • Моторни задвижвания с променлива скорост
  • Междусистемни връзки на високо напрежение
  • Линии за пренос на постоянен и променлив ток с високо напрежение

Летящи кондензатори Многостепенен инвертор:

Основната концепция на този инвертор е да се използват кондензатори. Представлява последователно свързване на кондензаторно захванати комутационни клетки. Кондензаторите пренасят ограниченото количество напрежение към електрически устройства. В този инвертор състоянията на превключване са като при инвертора със затегнати диоди. При този тип многостепенни инвертори не са необходими затягащи диоди. Изходът е половината от входното постояннотоково напрежение. Това е недостатък на многостепенния инвертор с летящи кондензатори. Той също така има превключващ излишък във фазата, за да балансира летящите кондензатори. Той може да контролира както активния, така и реактивния поток на мощността. Но поради високочестотното превключване ще има загуби от превключване.

EX: Многостепенен инвертор с 5 нива на летящи кондензатори, многостепенен инвертор с 9 нива на летящи кондензатори.

  • Този инвертор е същият като този мулти инвертор, закрепен с диод
  • В този инвертор се използват само ключове и кондензатори.
Многостепенен инвертор с 5 нива на летящи кондензатори

Многостепенен инвертор с 5 нива на летящи кондензатори

Приложения на летящи кондензатори Многостепенен инвертор

  • Управление на асинхронния двигател чрез схема на DTC (Direct Torque Control)
  • Статично беше поколение
  • И двете приложения за преобразуване AC-DC и DC-AC
  • Преобразуватели с възможност за хармонично изкривяване
  • Синусоидални токоизправители

Каскаден H-Bridge инвертор на много нива:

Каскадният многостепенен инвертор H-невеста трябва да използва кондензатори и превключватели и изисква по-малък брой компоненти на всяко ниво. Тази топология се състои от поредица от клетки за преобразуване на мощност и мощността може лесно да се мащабира. Комбинацията от двойка кондензатори и превключватели се нарича H-мост и дава отделното входно DC напрежение за всеки H-мост. Състои се от H-мостови клетки и всяка клетка може да осигури трите различни напрежения като нула, положително DC и отрицателно DC напрежение. Едно от предимствата на този тип многостепенни инвертори е, че той се нуждае от по-малък брой компоненти в сравнение с диодно закрепени и летящи кондензаторни инвертори. Цената и теглото на инвертора са по-малки от тези на двата инвертора. Меко превключване е възможно чрез някои от новите методи за превключване.

Многостепенните каскадни инвертори се използват за елиминиране на обемистия трансформатор, необходим в случай на конвенционални многофазни инвертори, затягащи диоди, необходими в случай на диодни инвертори, и летящи кондензатори, необходими в случай на летящи кондензаторни инвертори. Но те изискват голям брой изолирани напрежения за захранване на всяка клетка.

Пример: 5- H-мостов многостепенен инвертор, 9- H-мостов многостепенен инвертор.

  • Този инвертор също е същият като този мулти инвертор с диодно закрепване.
5- H-Bridge многостепенен инвертор

5- H-Bridge многостепенен инвертор

Приложения на каскаден H-Bridge многостепенен инвертор

  • Моторни задвижвания
  • Активни филтри
  • Задвижвания на електрически превозни средства
  • Използване на източник на постоянен ток
  • Компенсатори на фактора на мощността
  • Системи за честотна връзка обратно към гърба
  • Взаимодействие с възобновяеми енергийни ресурси.

Предимства на многостепенния инвертор:

Многостепенният преобразувател има няколко предимства, а именно:

1. Напрежение в общ режим:

Многостепенните инвертори произвеждат общ режим на напрежение, намалявайки напрежението на двигателя и не повреждат двигателя.

2. Входен ток:

Многостепенните инвертори могат да изтеглят входящ ток с ниско изкривяване

3. Честота на превключване:

Многостепенният инвертор може да работи както на основните честоти на превключване, които са по-висока честота на превключване и по-ниска честота на превключване. Трябва да се отбележи, че по-ниската честота на превключване означава по-ниска загуба на превключване и се постига по-висока ефективност.

4. Намалено хармонично изкривяване:

Техниката на селективна хармонична елиминация заедно с топологията на много нива води до общото хармонично изкривяване става ниско във формата на изходна вълна, без да се използва филтърна схема.

Снимка:

  • Многостепенен инвертор с ниско ниво на диоди от xplqa30.ieee
  • Многостепенен инвертор с 5 нива на летящи кондензатори от origin-ars
  • 5-H-Bridge многостепенен инвертор от мощност.eecss