वोल्टेज इन्वर्टर क्या है, कैसे काम करता है, इन्वर्टर का उपयोग

इनवर्टर नामक विशेष इलेक्ट्रॉनिक बिजली आपूर्ति का उपयोग प्रत्यक्ष धारा को प्रत्यावर्ती धारा में बदलने के लिए किया जाता है। अक्सर, इन्वर्टर एक परिमाण के डीसी वोल्टेज को दूसरे परिमाण के एसी वोल्टेज में परिवर्तित करता है।

इसलिए, इन्वर्टर समय-समय पर बदलते वोल्टेज का एक जनरेटर है, जबकि वोल्टेज तरंग साइनसॉइडल, निकट-साइनसॉइडल या स्पंदित हो सकती है... इनवर्टर का उपयोग स्वतंत्र उपकरणों के रूप में और निर्बाध विद्युत आपूर्ति प्रणालियों (यूपीएस) के हिस्से के रूप में किया जाता है।

निर्बाध बिजली स्रोतों (यूपीएस) के हिस्से के रूप में, इनवर्टर अनुमति देते हैं, उदाहरण के लिए, कंप्यूटर सिस्टम को निरंतर शक्ति प्राप्त करने के लिए, और यदि वोल्टेज अचानक नेटवर्क में गायब हो जाता है, तो इन्वर्टर तुरंत कंप्यूटर को बैकअप बैटरी से प्राप्त ऊर्जा की आपूर्ति करना शुरू कर देगा। कम से कम उपयोगकर्ता के पास कंप्यूटर को बंद करने और बंद करने का समय होगा।

बड़ी निर्बाध बिजली आपूर्ति बड़ी क्षमता वाली बैटरी के साथ अधिक शक्तिशाली इनवर्टर का उपयोग करती है जो ग्रिड की परवाह किए बिना उपभोक्ताओं को स्वायत्त रूप से घंटों तक बिजली दे सकती है, और जब ग्रिड वापस सामान्य हो जाता है, तो यूपीएस स्वचालित रूप से उपभोक्ताओं को सीधे मुख्य पर स्विच कर देगा और बैटरी चार्ज करना शुरू कर देगी।

तकनीकी पक्ष

आधुनिक बिजली रूपांतरण प्रौद्योगिकियों में, पलटनेवाला केवल एक मध्यवर्ती इकाई के रूप में कार्य कर सकता है, जहां इसका कार्य वोल्टेज को उच्च आवृत्ति परिवर्तन (दसियों और सैकड़ों किलोहर्ट्ज़) के माध्यम से परिवर्तित करना है। सौभाग्य से, आज इस समस्या को आसानी से हल किया जा सकता है, क्योंकि इनवर्टर के विकास और डिजाइन के लिए, सैकड़ों एम्पीयर की धाराओं को झेलने में सक्षम सेमीकंडक्टर स्विच, आवश्यक मापदंडों के साथ चुंबकीय कोर और विशेष रूप से इनवर्टर (गुंजयमान सहित) के लिए डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोकंट्रोलर उपलब्ध हैं।

इनवर्टर, साथ ही अन्य बिजली उपकरणों के लिए आवश्यकताओं में शामिल हैं: उच्च दक्षता, विश्वसनीयता, सबसे छोटा संभव आयाम और वजन। इन्वर्टर के लिए इनपुट वोल्टेज में उच्च हार्मोनिक्स के अनुमेय स्तर का सामना करना और उपयोगकर्ताओं के लिए अस्वीकार्य रूप से तेज आवेग शोर पैदा नहीं करना भी आवश्यक है।

सामान्य ग्रिड को सीधे बिजली की आपूर्ति करने के लिए बिजली के "हरे" स्रोतों (सौर पैनल, पवन चक्कियों) वाली प्रणालियों में, ग्रिड-टाई इनवर्टर का उपयोग किया जाता है, जो औद्योगिक ग्रिड के साथ समकालिक रूप से काम कर सकता है।

वोल्टेज इन्वर्टर के संचालन के दौरान, निरंतर वोल्टेज स्रोत समय-समय पर चर ध्रुवीयता के साथ लोड सर्किट से जुड़ा होता है, जबकि कनेक्शन की आवृत्ति और उनकी अवधि एक नियंत्रण संकेत द्वारा बनाई जाती है जो नियंत्रक से आती है।

पलटनेवाला में नियंत्रक आमतौर पर कई कार्य करता है: आउटपुट वोल्टेज को विनियमित करना, अर्धचालक स्विच के संचालन को सिंक्रनाइज़ करना, सर्किट को अधिभार से बचाना। सामान्य तौर पर, इनवर्टर को विभाजित किया जाता है: स्टैंड-अलोन इनवर्टर (करंट और वोल्टेज इनवर्टर) और आश्रित इनवर्टर (ग्रिड-चालित, ग्रिड-चालित, आदि)।

इन्वर्टर सर्किट

इन्वर्टर के सेमीकंडक्टर स्विच नियंत्रक द्वारा नियंत्रित होते हैं और रिवर्स शंट डायोड होते हैं। इन्वर्टर का आउटपुट वोल्टेज, लोड की वर्तमान शक्ति के आधार पर, उच्च-आवृत्ति कनवर्टर में पल्स चौड़ाई को सरलतम मामले में स्वचालित रूप से बदलकर समायोजित किया जाता है। PWM (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन).

आउटपुट कम-आवृत्ति वोल्टेज की आधी-तरंगें सममित होनी चाहिए ताकि लोड सर्किट किसी भी स्थिति में एक महत्वपूर्ण स्थिर घटक प्राप्त न करें (ट्रांसफार्मर के लिए यह विशेष रूप से खतरनाक है), इसके लिए एलएफ ब्लॉक की पल्स चौड़ाई (में) सबसे सरल मामला) स्थिर बना दिया गया है।

इन्वर्टर के आउटपुट स्विच के नियंत्रण में, एक एल्गोरिथ्म का उपयोग किया जाता है जो पावर सर्किट की संरचनाओं में क्रमिक परिवर्तन सुनिश्चित करता है: प्रत्यक्ष, शॉर्ट-सर्किट, रिवर्स।

एक तरह से या किसी अन्य, इन्वर्टर के आउटपुट पर तात्कालिक भार शक्ति मान में दोहरी-आवृत्ति तरंगों का चरित्र होता है, इसलिए प्राथमिक स्रोत को ऑपरेशन के ऐसे मोड की अनुमति देनी चाहिए जब तरंग धाराएं इसके माध्यम से बहती हैं, और इसी स्तर के हस्तक्षेप का सामना करती हैं (इन्वर्टर इनपुट पर)।

यदि पहले इन्वर्टर विशेष रूप से यांत्रिक थे, तो आज सेमीकंडक्टर इन्वर्टर सर्किट के लिए कई विकल्प हैं और केवल तीन विशिष्ट योजनाएं हैं: ट्रांसफार्मर के बिना पुल, ट्रांसफार्मर के शून्य टर्मिनल के साथ धक्का, ट्रांसफार्मर के साथ पुल।

ट्रांसफॉर्मरलेस ब्रिज सर्किट 500 वीए निर्बाध बिजली आपूर्ति और ऑटोमोटिव इनवर्टर में पाया जाता है। ट्रांसफॉर्मर के न्यूट्रल टर्मिनल के साथ स्लाइडिंग सर्किट का उपयोग 500 वीए तक की क्षमता वाले लो-पावर यूपीएस (कंप्यूटर के लिए) में किया जाता है, जहां बैकअप बैटरी वोल्टेज 12 या 24 वोल्ट है। ट्रांसफार्मर के साथ पुल सर्किट का उपयोग निर्बाध बिजली आपूर्ति (इकाइयों और दसियों केवीए के लिए) के शक्तिशाली स्रोतों में किया जाता है।

आउटपुट वोल्टेज तरंग

आयताकार वोल्टेज इनवर्टर में, रिवर्स डायोड स्विच का एक समूह आउटपुट पर स्विच किया जाता है ताकि लोड भर में एक वैकल्पिक वोल्टेज का उत्पादन किया जा सके और सर्किट में एक नियंत्रित परिसंचरण मोड प्रदान किया जा सके। प्रतिक्रियाशील ऊर्जा.

आउटपुट वोल्टेज की आनुपातिकता के लिए निम्नलिखित जिम्मेदार हैं: नियंत्रण दालों की सापेक्ष अवधि या प्रमुख समूहों के नियंत्रण संकेतों के बीच चरण बदलाव। अनियंत्रित प्रतिक्रियाशील शक्ति संचलन मोड में, उपयोगकर्ता इन्वर्टर आउटपुट वोल्टेज के आकार और परिमाण को प्रभावित करता है।

स्टेप-शेप आउटपुट वाले वोल्टेज इनवर्टर में, हाई-फ़्रीक्वेंसी प्री-कनवर्टर एक एकध्रुवीय स्टेप-वोल्टेज वक्र बनाता है, जो साइन वेव के आकार में लगभग अनुमानित होता है, जिसकी अवधि आउटपुट वोल्टेज की आधी अवधि होती है। LF ब्रिज सर्किट तब एकध्रुवीय चरण वक्र को द्विध्रुवी वक्र के दो हिस्सों में परिवर्तित करता है जो मोटे तौर पर साइन लहर जैसा दिखता है।

आउटपुट के एक साइनसोइडल (या निकट-साइनसॉइडल) आकार के साथ वोल्टेज इनवर्टर में, उच्च-आवृत्ति प्री-कनवर्टर भविष्य के साइनसॉइडल आउटपुट के आयाम में एक निरंतर वोल्टेज उत्पन्न करता है।

ब्रिज सर्किट तब एक स्थिर वोल्टेज से एक कम-आवृत्ति चर बनाता है, कई पीडब्लूएम के माध्यम से, जब आउटपुट साइन वेव बनाने के प्रत्येक आधे चक्र में ट्रांजिस्टर की प्रत्येक जोड़ी हार्मोनिक कानून के अनुसार अलग-अलग समय के लिए कई बार खोली जाती है। . एक कम-पास फ़िल्टर तब परिणामी तरंग से साइन निकालता है।

इन्वर्टर में एचएफ पूर्व-रूपांतरण सर्किट

इनवर्टर में सरलतम उच्च-आवृत्ति पूर्व-रूपांतरण सर्किट स्व-उत्पादक होते हैं। वे तकनीकी कार्यान्वयन के मामले में काफी सरल हैं और बिजली आपूर्ति प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण नहीं हैं जो लोड की आपूर्ति करने के लिए कम शक्तियों (10-20 डब्ल्यू तक) पर काफी कुशल हैं। ऑसिलेटर्स की आवृत्ति 10 kHz से अधिक नहीं है।

ट्रांसफॉर्मर चुंबकीय सर्किट को संतृप्त करके ऐसे उपकरणों में सकारात्मक प्रतिक्रिया प्राप्त की जाती है। लेकिन शक्तिशाली इनवर्टर के लिए, ऐसी योजनाएँ स्वीकार्य नहीं हैं, क्योंकि स्विच में नुकसान बढ़ता है, और दक्षता अंततः कम होती है।साथ ही, आउटपुट पर कोई भी शॉर्ट सर्किट सेल्फ-ऑसिलेशन को बाधित करता है।

प्रारंभिक उच्च-आवृत्ति कन्वर्टर्स के बेहतर सर्किट फ़्लाईबैक (150 W तक), पुश-पुल (500 W तक), PWM नियंत्रकों के आधे-पुल और पुल (500 W से अधिक) हैं, जहाँ रूपांतरण आवृत्ति सैकड़ों तक पहुँचती है। किलोहर्ट्ज़ का।

इनवर्टर के प्रकार, संचालन के तरीके

एकल-चरण वोल्टेज इनवर्टर को दो समूहों में विभाजित किया गया है: आउटपुट पर शुद्ध साइन लहर और संशोधित साइन लहर के साथ। अधिकांश आधुनिक उपकरण नेटवर्क सिग्नल (संशोधित साइन लहर) के सरलीकृत रूप की अनुमति देते हैं।

एक शुद्ध साइन लहर उन उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण है जिनके इनपुट पर एक इलेक्ट्रिक मोटर या ट्रांसफॉर्मर है, या यदि यह एक विशेष उपकरण है जो केवल इनपुट पर शुद्ध साइन लहर के साथ काम करता है।

तीन-चरण इनवर्टर का उपयोग आमतौर पर बिजली की मोटरों के लिए तीन-चरण का करंट उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए तीन चरण अतुल्यकालिक मोटर… इस मामले में, मोटर वाइंडिंग सीधे इन्वर्टर आउटपुट से जुड़े होते हैं। शक्ति के संदर्भ में, इन्वर्टर का चयन उपयोगकर्ता के लिए उसके अधिकतम मूल्य के आधार पर किया जाता है।

सामान्य तौर पर, इन्वर्टर के संचालन के तीन तरीके होते हैं: प्रारंभ, निरंतर और अधिभार। स्टार्ट-अप मोड में (क्षमता को चार्ज करना, रेफ्रिजरेटर को चालू करना) शक्ति सेकंड के एक अंश में इन्वर्टर की रेटिंग को दोगुना कर सकती है, यह अधिकांश मॉडलों के लिए स्वीकार्य है। निरंतर मोड - इन्वर्टर के रेटेड मूल्य के अनुरूप। ओवरलोड मोड - जब उपयोगकर्ता की शक्ति रेटेड एक से 1.3 गुना होती है - इस मोड में, औसत इन्वर्टर लगभग आधे घंटे तक काम कर सकता है।