интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Как выбрать преобразователь напряжения для автомобиля. Инвертор напряжения


Инверторы напряжения - это... Что такое Инверторы напряжения?

Инверторы напряжения — инвертором напряжения (по зарубежной терминологии DC/AC converter) называют устройство, преобразующие электрическую энергию источника напряжения постоянного тока в электрическую энергию переменного тока.

  • Инверторы напряжения (ИН) могут применяться в виде отдельного законченного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока.[1][2] Потребность в таких устройствах связана с широким внедрением в различных отраслях промышленности и бизнесе компьютерных технологий.[3][4][5] При этом недостаточная надежность сетей переменного тока является основным источником нарушения технологического цикла производственных процессов и связана с большими экономическими рисками. По оценкам специалистов ущерб от «перебоя» электрической энергии в течение одного часа в таких сферах, как финансы (брокерские операции, продажа кредитных карточек), медиа-услуги, исчисляются сотнями тысяч долларов.[6][7]

Свойства инверторов

  • Инверторы напряжения позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока.
Например, в персональных компьютерах, информационных центрах на базе ПК при внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора 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 нее.[8][9]
  • 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 элементарная 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.[10][11]
Кроме того, ИН длжен 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.

Работа инвертора

Работа инвертора напряжения (ИН) 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:

  1. регулирование напряжения;
  2. синхронизация частоты переключения ключей;
  3. защитой их от перегрузок; и др.

Методы технической реализации инверторов и особенности их работы

  1. Ключи инвертора должны быть управляемыми (включаются и выключаются по сигналу управления), а также обладать свойством двухсторонней проводимости тока.[12] Как правило такие ключи получают шунтированием транзисторов обратными диодами. Исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом его полупроводниковой структуры.
  2. Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны. Наиболее простое регулирование достигается регулирование длительности (шины) импульса полуволны. Такой способ является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции сигналов (ШИМ).
  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 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

Существуют большое число вариантов построения схем инверторов.[13][14] Исторически первыми были механические инверторы, которые в эпоху развития полупроводниковых технологий заменили более технологичные инверторы на базе полупроводниковых элементов, и цифровые инверторы напряжения. Но все же, как правило, выделяют три основные схемы инверторов напряжения:

  • Мостовой ИН без трансформатора

Мостовой ИН без трансформатора

Область применения: устройства бесперебойного питания мощностью более 500 ВА, установки с высоким значением энергии (220..360 В).
  • С нулевым выводом трансформатора

Инвертор напряжения 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

Мостовой инвертор напряжения с трансформатором

Область применения: Устройства бесперебойного питания ответственных потребителей с широким диапазоном мощностей: единицы - десятки кВА.[15]

Принцип построения инверторов

  • 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.[16][17]
  • 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»).[18][19] 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. Причем длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора.[16]
  • Инверторы напряжения с самовозбуждением
Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений или 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.[20][21] 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 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).

Примечания

  1. ↑ Luo, Fang Lin & Ye, Hong (2004), «Advanced DC/DC Converters», CRC Press, ISBN 0-8493-1956-0 
  2. ↑ Luo, Fang Lin; Ye, Hong & Rashid, Muhammad H. (2005), «Power Digital Power Electronics and Applications», Elsevier, ISBN 0-12-088757-6 
  3. ↑ Pressman 1998, p. 306
  4. ↑ DC Power Production, Delivery and Utilization, An EPRI White Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. Page 9 080317 mydocs.epri.com
  5. ↑ DC-DC CONVERTERS: A PRIMER. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. 090112 jaycar.com.au Page 4
  6. ↑ Electrical Power Quality and Utilisation, Journal Vol. XV, No. 2, 2009: Estimation of Optimum Value of Y-Capacitor for Reducing Emi in Switch Mode Power Supplies
  7. ↑ High-efficiency power supplies for home computers and servers. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
  8. ↑ Maniktala, Sanjaya (2007), «Troubleshooting Switching Power Converters: A Hands-on Guide», Newnes/Elsevier, ISBN 0-7506-8421-6 
  9. ↑ Nelson, Carl (1986), «LT1070 design Manual», vol. AN19 publisher= Linear Technology, <http://www.linear.com/docs/4176>  Application Note giving an extensive introduction in Buck, Boost, CUK, Inverter applications. (download as PDF from http://www.linear.com/designtools/app_notes.php)
  10. ↑ Irving, Brian T. & Jovanović, Milan M. (2002), «Analysis and Design of Self-Oscillating Flyback Converter», Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), сс. 897–903, <http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S19P6.pdf>. Проверено 30 сентября 2009. 
  11. ↑ Energy Savings Opportunity by Increasing Power Supply Efficiency. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
  12. ↑ Foutz, Jerrold. Switching-Mode Power Supply Design Tutorial Introduction. Проверено 6 октября 2008.
  13. ↑ Switching Regulators for Poets
  14. ↑ Переводчик Google
  15. ↑ http://www.compeljournal.ru/images/articles/2009_15_6.pdf
  16. ↑ 1 2 MIT open-courseware, Power Electronics, Spring 2007
  17. ↑ Switch Mode Power Supplies
  18. ↑ Pressman, Abraham I.; Billings, Keith & Morey, Taylor (2009), «Switching Power Supply Design» (Third ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-148272-5 
  19. ↑ Rashid, Muhammad H. (2003), «Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications», Prentice Hall, ISBN 0-13-122815-3 
  20. ↑ Basso, Christophe (2008), «Switch-Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs», McGraw-Hill, ISBN 0-07-150858-9 
  21. ↑ Erickson, Robert W. & Maksimovic, Dragan (2001), «Fundamentals of Power Electronics» (Second ed.), ISBN 0-7923-7270-0 

См. также

Литература

  • Бушуев В.М., Деминский В. А., Захаров Л.Ф., Козляев Ю.Д., Колканов М.Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: Горячая линия - Телеком, 2009. — 384 с. — ISBN 978-5-9912-0077-6
  • Китаев В.Е., Бокуняев А. А., Колканов М.Ф. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с.
  • Ирвинг М., Готтлиб Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы.. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002. — 544 с. — ISBN 5-901095-05-7
  • Раймонд Мэк Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению. — М.: Додэка-ΧΧΙ, 2008. — 272 с. — ISBN 978-5-94120-172-3
  • Угрюмов Е. П. Теория и практика эволюционного моделирования. — 2-е изд. — СПб: БХВ-Петербург, 2005. — С. 800. — ISBN 5-94157-397-9
  • Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз.
  • Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3

Ссылки

dic.academic.ru

Стоит ли устанавливать преобразователь напряжения?

В настоящее время салон автомобиля для его владельца становится практически домом, ведь именно там каждый водитель проводит очень большое количество времени. Но, как правило, даже современный автомобиль, который приспособлен для длительных путешествий, не может похвастаться наличием всех элементарных бытовых приспособлений, которые могут сделать поездку более комфортной. Многие из нужных приборов вы попросту не сможете взять с собой в дорогу по той простой причине, что они питаются от домашней электросети 220В, а такой в автомобиле попросту нет.

Как показывает практика, определенная часть таких приспособлений все же имеет возможность «питаться» или же подзаряжаться от автомобильного прикуривателя. Хотя не все приборы смогут питаться непосредственно от автомобильной низковольтной сети. Но, допустим, для комфортности длительной поездки вы захотите взять с собой телевизор, ноутбук, электробритву или же дрель, что тогда? В основном, все эти электрические устройства работают от сети с переменным током, напряжение которой достигает 220В.

Автомобильный аккумулятор может предоставить исключительно постоянный ток с низким напряжением от 12 до 24В. К счастью, со всеми этими незаурядными проблемами можно достаточно легко справиться, используя такое специальное приспособление как преобразователь напряжения (т.н. инвертор) для автомобильного транспорта. О нем и пойдет речь в данной статье. Мы попробуем разобраться в том, по какому же принципу работает преобразователь напряжения и как его правильно выбрать. Что ж, начнем…

1. Как работает преобразователь напряжения

Как правило, все преобразователи напряжения от 12 до 220 В (их еще называют автомобильными инверторами) используются для преобразования постоянного тока 12 В в напряжение переменного тока 220 В. Исходя из этого, к такому виду устройств можно подключить как телевизор или ноутбук, так и электроинструменты и другие бытовые приборы, которые обладают различной мощностью потребления тока. Благодаря автомобильному инвертору вам не потребуются в автомобиле дополнительные источники питания, такие, как электрические генераторы и солнечные батареи. Таким образом, зарядка мобильного телефона или же подключение ноутбука может происходить прямо в автомобиле. Как правило, все преобразователи подключаются к прикуривателю или же к клеммам аккумулятора. Также они имеют стандартную евророзетку на 220В.+

2. Устройство автомобильного преобразователя напряжения

Если говорить об устройстве преобразователя напряжения, можно сказать, что, исходя из типа выходного напряжения, все инверторы можно четко разделить на две группы. Первую составляют преобразователи с так называемым «чистым» синусом. Такие преобразователи генерируют переменное гармоническое напряжение, амплитуда которого составляет 310В, среднеквадратичное (действующее) значение - 220В и частота - 50Гц. Хотя нельзя сказать, что эти «обладатели» качественного выходного напряжения не имеют никаких недостатков. Среди минусов таких устройств – завышенная цена на инвертор, большие размеры и масса, а также маленький КПД.

Ко всему, синусоида является принципиально важным объектом в основном для некоторых телекоммуникационных, лабораторных, измерительных приборов, а также для медицинской аппаратуры и профессиональной аудиоаппаратуры (HI-END, HI-FI).

Если говорить о второй группе, можно сказать, что ее составляют преобразователи, создающие выходным напряжением упрощённого вида, который способен заменить синусоиду (модифицированный синус). Такие инверторы на выходе имеют переменное прямоугольное напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц. Помимо этого, некоторые, особенно дешевые преобразователи, своим выходным напряжением могут сильно отличаться от аналогичного синусу. Существует несколько правил использования преобразователя напряжения. Наиболее важно знать, что данное устройство нужно устанавливать в чистом и сухом месте, следить, чтобы поблизости не было никаких источников горячего воздуха и других тепловых излучений.

Категорически запрещается устанавливать какие-либо предметы на преобразователь или же ставить их неподалеку от его вентиляционного отверстия. Когда вы хотите подключить преобразователь к бортовой сети, очень важно точно соблюдать полярность. Некорректное подключение в лучшем случае может привести к тому, что плавкий предохранитель на входе инвертора просто сгорит. К большому сожалению всех автолюбителей, из-за больших протекающих токов потребления каким-то образом уберечь входные цепи невозможно. В худшем случае, бортовая сеть автомобильного транспорта может попросту повредиться и сгореть.

Также категорически запрещается подключать преобразователь напряжения, рассчитанный на входное напряжение 12В, к электропроводке автомобиля (или же грузовика, лодки и т.д.), имеющей напряжение 24В и наоборот. К тому же, важно знать, что нельзя производить соединение выходов двух или больше преобразователей напряжения. Помните, что не рекомендуется соединять выходную розетку преобразователя с промышленной сетью 220В переменного тока. Перед включением преобразователя к аккумулятору специалисты советуют убедиться в том, что выключены все устройства.

Для того чтобы предотвратить поломку автоинвертора, важно отключать автоинвертор от бортовой сети именно в момент запуска и глушения автомобильного двигателя. Это наиболее важные правила, которые нужно соблюдать во время использования преобразователя напряжения. А как же выбрать устройство правильно, чтобы, как говорится, и послужило долго, и в использовании было легко? Давайте разбираться.

3. Выбор автомобильного преобразователя напряжения

Подходить к выбору автоинвертора нужно очень серьезно. В целом, он сводится к определению, какой именно преобразователь напряжения и какой аккумулятор обеспечат достойную работу, выделенную для аварийного питания различной аппаратуры. Как правило, нужно брать исходные характеристики аппаратуры, которую нужно «подпитать» при отсутствии сети. Во-первых, это тип нагрузки (это может быть и ноутбук, и электробритва), а во-вторых, это потребляемая мощность, то есть общая мощность всех приборов, которые нужно будет «подпитать» в момент отсутствия сети.

Данные характеристики помогут вам определить тип и мощность преобразователя напряжения, который нужен именно вам. Итак, при выборе преобразователя напряжения важно учитывать тот факт, что общая мощность всех подключаемых приборов должна уступать номинальной мощности всего прибора. Наиболее оптимальный коэффициент запаса должен составлять 0,8. Показатели мощности преобразователя напряжения можно увидеть в названии самого прибора, так, к примеру, название ПНС32-0,5 говорит о том, что это преобразователь мощностью 0,5 кВт.

Как правило, для некоторых видов нагрузки, к примеру, для ноутбуков, время переключения преобразователя с сети на работу от аккумулятора и обратно имеет большое значение. Исходя из этого, во время покупки преобразователя напряжения для ноутбука, важно удостовериться, будет ли ноутбук непрерывно работать при переключении преобразователя с сети на работу от аккумулятора и наоборот.

На сегодняшний день существует очень много инверторов различной мощности, которая варьируется от 50 Вт и выше. Как мы уже говорили, устройства с меньшей мощностью (до 150-200 Вт) могут похвастаться невысокой стоимостью и легкой подключаемостью через разъем прикуривателя. В то же время, важно помнить, что разъем самого прикуривателя, как правило, защищен в автомобильном транспорте плавким предохранителем (как правило, 15А), и подключение через него мощного преобразователя станет причиной перегорания этого предохранителя. Можно уже и не говорить о том, что, собственно, разъем прикуривателя не предназначается для значительных мощностей. Как правило, такие устройства используют исключительно для питания небольших бытовых приборов.

По-другому дело обстоит уже с более мощными инверторами, от которых могут «подпитываться» всевозможные устройства, начиная от стационарного компьютера и электроинструмента до холодильника. Как правило, данное устройство необходимо подключать отдельными мощными проводами с обеспечением хорошего электрического контакта. Важно учитывать тот факт, что во время их работы потребляемый ток будет достигать десятков ампер.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Принцип работы инвертора напряжения

Инвертор напряжения (ИН, DC/AC converter) предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой от источника постоянного тока в электрическую энергию переменного тока.

Эта технология применяется в различных сферах. Преобразователи работают как автономно, так и в составе сложных систем, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных объектов. Востребованность инверторов связана с развитием технологий и появлением риска потери ценных данных и остановки оборудования при отключении питания.В этой статье мы рассмотрим принцип работы инвертора напряжения с чистым синусом и отметим преимущества данной технологии. Вы узнаете об отличительных особенностях эксплуатации преобразователей от ведущих производителей.

Как работает инвертор напряжения с «чистым синусом»

Принцип работы такого инвертора напряжения выглядит следующим образом.

1. В результате предварительного преобразования формируется напряжение постоянного тока, близкое по значению к выходному синусоидальному напряжению. После этого энергия направляется на мостовой инвертор.

2. На мостовом ИН происходит преобразование постоянного напряжения в переменное. Его форма приближена к синусоидальной. Нужные характеристики достигаются за счет применения специального принципа управления транзисторами (многократной широтно-импульсной коммутации).Принцип этой технологии заключается в следующем. На интервале каждого полупериода соответствующая пара транзисторов мостового ИН многократно коммутируется на высокой частоте. Длительность подачи импульсов варьируется по синусоидальному закону.

3. Высокочастотный фильтр нижних частот придает напряжению точную синусоидальную форму («чистый синус»).Кроме описанной выше схемы существуют и другие принципы построения и работы инверторов.

Такое оборудование применяют реже, т. к. устройства имеют существенные недостатки по сравнению с инверторами с «чистым синусом».

Преимущества применения инверторов с «чистым синусом»

Начнем с того, что многие современные аппараты оснащают импульсными блоками питания. Для них форма напряжения не имеет значения. Присутствующие на рынке телевизоры, магнитофоны, зарядные устройства и некоторые другие виды техники будут одинаково хорошо работать при подключении к любому инвертору. На режим работы оборудования повлияет только действующее значение напряжения.

Однако существует большая группа приборов, которая либо совсем не будет работать при подключении к инвертору с прямоугольной/ступенчатой формой напряжения, либо будет работать, но при этом ухудшатся эксплуатационные характеристики и сократится срок службы. Некоторые виды техники могут в скором времени выйти из строя. В эту группу оборудования входят приборы с трансформаторными БП, некоторые LCD-телевизоры, синхронные электродвигатели, насосы и газовые котлы, применяемые в системах отопления, кондиционеры и другие используемые в промышленности и быту агрегаты.

Вывод: преобразователи напряжения с «чистым синусом» универсальны. Режим работы любого устройства, подключенного к такому инвертору, будет правильным и стабильным.

Особенности оборудования ведущих производителей

Основные лидеры рынка - Victron Energy и Out Back Power. Инверторы этих концернов распространены по всему миру и находят применение в различных сферах.

Работа инверторов обеспечивает резервное электроснабжение:

  • загородных домов;
  • фермерских хозяйств;
  • банков;
  • медицинских учреждений;
  • передвижных лабораторий;
  • транспортных средств;
  • технических помещений;
  • промышленных предприятий;
  • коммерческих зданий и других объектов различного назначения.

Инверторные установки Victron Energy имеют ряд преимуществ:

  • Надежность. Концерны применяют передовые технологии в процессе производства оборудования. Инверторы устойчивы к двукратным перегрузкам.
  • Долговечность. Техника служит десятки лет.
  • Простота введения в эксплуатацию. Подключение агрегатов происходит без каких-либо проблем.
  • Удобство. Инверторы запускаются в автоматическом режиме. Работа не сопровождается образованием выхлопных газов. Устройства практически бесшумны.
  • Большой набор полезных функций. При необходимости вы сможете добавить мощность к сети или генератору или подключить инверторы к альтернативным источникам энергии.

 

1 декабря 2016

  • Принцип работы инвертора напряжения
  • Принцип работы инвертора напряжения

www.vega-volt.ru

Как выбрать надежный преобразователь напряжения для солнечных батарей

Использование альтернативных источников энергии становится все более популярным. Ведь благодаря появлению современного оборудования, способного солнечный свет преобразовывать в электричество, появилась возможность сократить затраты на коммунальные платежи. Но все же не этот параметр является самым главным. Достоинства таких устройств, как солнечные батареи, заключаются в их абсолютной экологической безопасности.

Однако для эффективной работы этого оборудования необходимо наличие в его комплектации различных элементов, причем, одним из основных ее узлов является преобразователь напряжения. Он позволяет получать переменный ток напряжением 220В, который необходим для работы различной бытовой техники. Поэтому выбирать устройство нужно с учетом специфики применения.

Что представляет собой устройство

Принцип работы системы, основу которой составляют солнечные батареи, заключается в выработке постоянного тока напряжение от 12 до 48В, который используется для зарядки аккумуляторов. Но поскольку бытовая техника нуждается в переменном токе, то она подключается к источнику питания через инвертор-преобразователь напряжения.

Основной задачей такого прибора является преобразование постоянного тока, производимого солнечными батареями в переменный. В дальнейшем такая энергия может использоваться различными устройствами. Мощность инвертора-преобразователя напряжения может быть от 100 до 8000 Вт. Это позволяет выбирать прибор, параметры которого соответствуют общей нагрузке в сети электропитания конкретного объекта.

Конструкция и принцип действия

Основным элементом для некоторых модификаций прибора является блок бесперебойного питания. Работа его заключается в поддержании в сети нужного напряжения за счет аккумулятора. При отключении электричества ББП работает от батареи, причем, вырабатываемое ей электричество поступает в инвертор и с него на электроприбор.

Схема подключения и принцмп работы инвертора

Схема подключения

Кроме этого в комплектацию преобразователя напряжения входит зарядное устройство, от которого происходит подзарядка аккумуляторов. И еще одним элементом преобразователя напряжения-частоты является микроконтроллер. Он контролирует параметры напряжения и в зависимости от этого дает команду на отключение или подключение батареи.

Виды инверторов

Классификация оборудования зависит от напряжения на выходе. Исходя из этого параметра различают два основных типа преобразователей напряжения-частоты:

  • Меандровые;
  • Синусоидальные.

В комплексе с солнечными батареями чаще всего используются инверторы второго вида. Они отличаются высоким качеством работы и считаются оптимальным вариантом для объектов, где установлена чувствительная техника. На выходе синусоидального преобразователя напряжения параметры похожи на те, которые выдает основная электрическая сеть.

Что касается меандровых моделей, то у них на выходе напряжение имеет форму прямоугольных импульсов. Поэтому такие устройства рекомендованы для использования в комплексе с световым оборудованием.

Но все же специалисты считают, что лучшим инвертором для применения с солнечной электросетью является многофункциональный. Это оборудование хотя и стоит дорого, но удачно сочетает в себе преимущества повышающих преобразователей напряжения различных типов.

Технические характеристики инверторов

Выбирая оборудование обычно обращают внимание на его основные параметры.

Различные виды преобразователей для солнечных батарей

Различные виды инверторов

Для преобразователей напряжения 12-220 такими являются:

  • Выдаваемая мощность;
  • Синусоида на выходе;
  • Напряжение и частота;
  • Функции защиты;
  • Дополнительные возможности.

Рассмотрим каждую характеристику более детально. Начнем с выдаваемой мощности, так как этот параметр один из наиболее важных. От него зависит сколько и каких устройств можно будет подключить к инвертору-преобразователю напряжения. Определяется этот параметр в киловаттах. Но нужно учитывать, что в паспорте прибора указываются два значения – номинальная и пиковая мощности. Причем последнее значение в 1,5, а то и 2 раза больше первого.

На выходе повышающий преобразователь напряжения способен генерировать ток с чистой либо модифицированной синусоидой. Для потребителя этот момент не менее важен. чем мощность. Ведь при использовании оборудования с модифицированной синусоидой подключенные к нему газовые котлы могут не зажигаться, а циркуляционные насосы гудеть. Поэтому подключать к таким инверторам дорогостоящую технику не рекомендуется.

Выходные параметры, такие как напряжение и частота зависят от модели преобразователя. У однофазных инверторов они будут составлять 220В и 50 Гц, тогда как трехфазные модели имеют более широкий диапазон в 315, 400 и 690В.

Выходное напряжение устройства зависит от величины этого параметра на входе. Выпускают модели преобразователей напряжения-частоты на:

Любое устройство, чья работа связана с электричеством, должно иметь систему защиты от перегрузки или КЗ. Если речь идет об аккумуляторной батарее, то к перечисленным выше добавляются и некоторые другие. Это может быть защита от перезаряда батареи или неправильной полярности подключения, а также перегрева и перенапряжения. Некоторые модели повышающих преобразователей напряжения обладают функцией автоматического перезапуска.

Желание производителя упростить для пользователя управление прибора привело к оснащению их дополнительными элементами, такими как встроенный LCD-дисплей, розетки на корпусе, зарядное устройство.

Критерии правильного выбора

Обычно приобретая инвертор напряжения в первую очередь обращают внимание на его технические характеристики и функциональность.

Самыми важными параметрами являются:

  1. Номинальная мощность – должна соответствовать суммарному значению подключаемых нагрузок;
  2. Пиковая – способность выдавать максимальные кратковременные нагрузки;
  3. Форма сигнала на выходе – лучший вариант с максимально приближенной к синусоиде;
  4. Сила тока зарядного устройства – от нее зависит как быстро будет заряжаться аккумулятор;
  5. Спящий режим – пониженное потребление энергии при минимальных нагрузках.

Обзор популярных моделей

Среди представленных на рынке инверторы не все модели могут использоваться в комплексе с солнечными батареями. Поэтому мы рассмотрим только те приборы, которые рекомендованы для применения в системах с альтернативными источниками тепла.

Смотрим видео о продукции компании МикроАРТ:

Одним из них является продукция отечественного производителя компании МикроАРТ. Это профессиональный многофункциональный инвертор, выпускаемый под маркой МАП. В модельный ряд этой компании входят несколько модификаций на 12, 24 и 48В с мощностью от 1,3 до 18 кВт.

К достоинствам этого преобразователя напряжения 12-220 относятся:

  • Возможность использования при отсутствии или частых перебоях в энергоснабжении;
  • Применение в комплексе с генераторами для снижения шумового воздействия.

Но чаще всего такие приборы устанавливают в системах с возобновляемыми источниками энергии. Они отличаются высокой надежностью и могут быть установлены без привлечения специалистов.

На холостом ходу такие приборы потребляют минимальное количество энергии благодаря оснащению трансформатором в виде тора. На выходе они имеют чистый синус и могут работать в трехфазных системах.

преобразователь NV-M 300Вт

Модель NV-M 300Вт

Среди продукции зарубежных компании стоит отметить изделие компании Refusol. Эти инверторы германского производства относятся к однофазным стриговым. Они имеют высокий КПД, достигающий у некоторых моделей 98%, помещены во влагозащищенный корпус. Небольшие габариты преобразователей постоянного напряжения NV-M 300Вт/12В-220В значительно упрощают процесс транспортировки. На выходе прибор выдает модифицированную синусоиду, имеет защиту от КЗ, перегрузок, неправильной полярности. Такой преобразователь напряжения можно купить для системы солнечных батарей.

Еще одним довольно популярным производителем инверторов является фирма Solax. Ее продукция собирается на основе комплектующих от мировых лидеров в сфере производства инверторов. Выпускаемые компанией приборы имеют расширенные настройки, что позволяет максимально эффективно использовать полученную альтернативную энергию.

Инвертор Solax

Установка такого преобразователя постоянного напряжения в системе позволил сделать дом полностью независимым от основной электросети. Инвертор Solax отличается простой конструкцией. Его монтаж можно выполнить самостоятельно.

Итог

Только получив максимум информации об устройстве, принципе действия и функциональности устройства можно сделать правильный выбор. Надеемся, что, прочитав эту статью вы сможете определиться не только с типом и параметрами преобразователя напряжения 12-220, но и купить оптимальную по цене и качеству модель.

generatorvolt.ru

Как выбрать автомобильный инвертор (преобразователь напряжения)

А знаете ли вы, что автомобильные преобразователи тока — это очень важные детали в любой машине. Благодаря им в машине можно подключать приборы, рассчитанные даже на питание в 220 В. К примеру, это может быть телевизор, какой-нибудь электроинструмент, аудиотехника или что-то другое. В этой статье мы расскажем вам, как выбрать автомобильный инвертор правильно.

Автоинвертор

Для того чтобы знать, как выбрать автомобильный преобразователь напряжения, нужно учесть мощность подключаемых приборов, которая должна быть ниже мощности самого устройства, а также иметь начальное представление о его принципе работы.

Автомобильные инверторы и для чего они нужны

Известно, что надёжность и безопасность эксплуатации инверторов должны обеспечивать специальные встроенные системы. Они защищают приборы от внезапного перегрева, перегрузки и уберегают от высокого входного напряжения. Подключаются автомобильные преобразователи с помощью особых зажимов (крокодилов) или клемм.

Основное предназначение инверторов — преобразовывать ток, а также повышать или же понижать напряжение. Мы рассмотрим только те устройства, которые преобразовывают ток от 220 В, расположенные в бортовой сети машины или дома на колёсах, так как они на сегодняшний день являются самыми популярными.

Ноутбук, работающий через автоинвертор

Как подключаются автомобильные преобразователи? Делается это довольно просто. Зажимы или клеммы подсоединяются к аккумуляторной батарее автомобиля напрямую. Если модели маломощны, то возможно подключение и через гнездо прикуривателя. Такой способ очень удобен, если нужно, например, подключить в салоне машины ноутбук.

На видео — для чего можно использовать автоинвертор:

Основные правила грамотного выбора автомобильного преобразователя

Зная, как выбрать инвертор в машину, можно значительно выиграть. Ведь прибор является универсальным и очень необходимым для современного автомобилиста. И перед тем как его покупать, следует кое-что узнать.

Во-первых, следует разобраться с тем, что собой представляет девайс и каким образом он работает. Как уже упоминалось выше, качественный преобразователь должен быть наделён специальной защитой от замыканий и перегрузок сети. Некоторые модели даже оснащаются специальным звуковым сигналом, который включается при снижении напряжения аккумулятора.

Во-вторых, выбирая автоинвертор, нужно быть предельно внимательным. Необходимо следить, чтобы нагрузка прибора, который будет подключаться, не превышала мощность инвертора. Если же владелец планирует использовать электрические приборы с различными её показателями, то рекомендуется выбирать преобразователь, предназначенный для устройства с самой высокой мощностью.

На видео — как выбрать автомобильный инвертор:

Также рекомендуется помнить о том, что любой автоинвертор потребляет ток соответственно нагрузке от приборов, присоединяемых к нему. Для определения потребляемого тока придумана специальная формула расчёта. Нужно к мощности нагрузки прибавить ещё 15% и разделить на напряжение питания инвертора, то есть 12 В. В результате мы и получим ток потребления от аккумуляторной батареи.

А если же аккумулятор будет отдавать меньший ток для инвертора, то быстро разрядится даже при работающем динамо и завести машину в следующий раз будет очень непросто.

Классы инверторов

Простейшими из всех считаются преобразователи в 150 Ватт. Они отлично подходят для подключения ноутбуков и других подобных приборов. Как и было сказано выше, подключать их можно через гнездо прикуривателя автомобиля. Такой инвертор может справиться даже с двумя портативными компьютерами и зарядкой для сотового телефона.

В качестве примера приведём популярную модель автоинвертора Дефорт в 150 Ватт. Посмотрите на его технические характеристики:

Технические характеристики инвертора Дефорт

Устройство имеет специально встроенный звуковой сигнал, который включается автоматически при низком уровне заряда аккумуляторной батареи или при высоком напряжении подключаемого прибора. Также инвертор надёжно защищён от перегрузок, короткого замыкания. Имеет он и тепловую защиту, а также USB-порт. Но всё же такое устройство не подойдёт для тех автомобилистов, которые часто отправляются в дальние путешествия. А если нужно будет включить что-нибудь помощнее? А 150-ваттный преобразователь напряжения для такой работы не предназначен.

Следующий класс автоинверторов уже далеко не для «чайников». Устройства рассчитаны на приборы мощностью от 300 Вт до 1 кВт. Их уже нельзя будет подключить через гнездо прикуривателя, а только лишь напрямую к аккумуляторной батарее. Ведь, как известно, приборы, подключаемые к гнезду прикуривателя, не должны превышать 15 А и иметь мощность не выше 180 Вт. В противном случае сгорит предохранитель.

Именно поэтому устройства, имеющие мощность в пределах 300–1000 Вт, подключаются при помощи зажимов к аккумулятору. Но следует помнить, что не всегда их можно будет использовать в салоне во время движения. Чтобы обойти эти ограничения, некоторые производители создают максимально удобные для водителей условия, снабжая устройства двумя кабелями. Один из них имеет специальный разъем для прикуривателя, а другой имеет зажимы и протягивается непосредственно к аккумуляторной батарее.

Что можно подключить к автомобилю через автоинвертор

Такой вариант является универсальным. Он позволяет подключать в дороге зарядку для мобильного телефона и ноутбук. Оказавшись далеко от цивилизации, к примеру, приехав на озеро или в лес, можно спокойно подключать и что-нибудь помощнее: шашлычницу или микроволновую печь.

Рассмотрим одно из таких устройств. Автоинвертор KEBO IPS на 1 кВА является специальным преобразователем постоянного напряжения в переменное значение тока. Мощность этого устройства — 600 Вт.

Этот прибор защищён от повышенного напряжения и перегрузок, а также от низкого напряжения и короткого замыкания. Его цена колеблется в районе 80–90 долларов.

Другой известный производитель автоинверторов — МАП «Энергия». Они имеют разную мощность: от 0,9 Вт до 12 кВт. Представленный ниже инвертор МАП «Энергия» рассчитан на 900 Вт, а его напряжение на входе составляет 12 В.

Автоинверторы различной мощности

Как видим, на устройстве есть две клавиши, которые позволяют управлять им. Имеется также и дисплей, где отображается вся информация о текущем режиме работы. Прибор изготовлен отечественным производителем достаточно просто, но очень удобно. Только вот размер этого устройства слишком большой, поэтому занимает много места.

Случается и так, что даже мощности в 1 кВт бывает недостаточно. К примеру, если нужно подключить на даче мощный электроинструмент или насос. Производители автоинверторов позаботились и об этом, создав устройства подороже, но с более высокой мощностью.

Автомобильные преобразователи напряжения этого класса различны. Рассмотрим в качестве примера самый популярный из них. Это инвертор MobilEn 1500, который позволяет подключать болгарку в 1300 Вт или пылесос мощностью в 1400 Вт. Вещь незаменимая, согласитесь.

Надеемся, что после прочтения этой статьи, вам будет легче выбрать инвертор для автомобиля. Помните, что самое главное — это хорошие технические характеристики, компактность и высокое качество.

На видео — тест одного из автомобильных инверторов:

В заключение статьи хотелось бы остановиться на критерии выбора качественного инвертора более подробно. Автоинвертор нужно выбирать так, чтобы была учтена также потребляемая мощность подключаемого к нему прибора. Это очень важно. Кроме того, нагрузка подключаемого прибора не должна превышать допустимой мощности преобразователя. В идеале она должна быть равна этой мощности.

Надеемся, что, прочитав эту статью, выбрать инвертор для автомобиля вам будет легче. Помните, что главное — это правильные технические характеристики устройства, его компактность и качество.

365cars.ru

Инвертор (преобразователь напряжения) - применение, принцип работы

 

Актуальность мощных преобразователей напряжения

Преобразование электрической энергии это одна из основных задач, которая решается на всех этапах производства и передачи её потребителям. Оно позволяет уменьшить потери связанные с электроснабжением удалённых потребителей путём значительного увеличения напряжения. Преобразует его трансформатор или автотрансформатор, присоединённый к генератору, который вращает турбина или иной механический движитель. Трансформатор далее транслирует получаемую энергию в линию электропередачи.

На другом конце этой ЛЭП приёмный трансформатор выполняет новое преобразование напряжения с понижением его величины для распределения на уровне района. Здесь всё повторяется – опять есть районная ЛЭП, трансформаторы и так до тех пор, пока всё не закончится формированием фазных напряжений 220 В 50 Гц. При таком электроснабжении линия электропередачи является основным источником потерь, которые могут составлять почти пятую часть передаваемой мощности. В их основе лежит переменное напряжение.

По этой причине индуктивность и ёмкость ЛЭП определяет величину потерь электроэнергии. Поэтому чтобы значительно уменьшить потери при электроснабжении надо перевести ЛЭП большой протяжённости на постоянное напряжение. Для этого на входе ЛЭП потребуется выпрямитель, а на её выходе – инвертор, то есть устройство, которое из постоянного напряжения сделает переменное напряжение. Такую эффективную систему электроснабжения можно построить только при использовании в инверторе достаточно мощных быстродействующих переключателей (ключей) без механических контактов.

Первыми подобными устройствами были ртутные вентили. Они стали доступны для широкого использования только с середины 20 века. Развитие силовой электроники, которое привело к возможности коммерческого использования быстродействующих запираемых тиристоров и высоковольтных транзисторов примерно с 70-х годов 20 века привело к вытеснению ртутных вентилей из технических решений для мощных инверторов в энергетических системах. Быстродействие для коммутаторов является важнейшим свойством.

Полупроводниковые ключи

Оно позволяет уменьшить потери электроэнергии, которые связаны с изменением сопротивления коммутатора. Сопротивление близко к нулю во включённом состоянии ключа и стремиться к бесконечности (в идеальном случае) при его полном отключении. В этих граничных состояниях электрическая мощность, которая в виде тепла выделяется в ключе, невелика и не опасна для него. Но замедление переходного процесса между ними для ключа несёт в себе опасность его разрушения от перегрева. И эта опасность растёт с увеличением напряжения.

Низковольтные инверторы на полупроводниковых приборах используются уже давно. Они появились вместе с транзисторами, которые являются наилучшими коммутаторами для них. Тиристор, даже запираемый, хуже транзистора, потому что он по сути своей состоит из двух биполярных транзисторов. Он существенно менее устойчив к помехам и его сопротивление во включённом состоянии заметно больше, по сравнению с транзистором. Быстродействие тиристора также хуже, чем у транзистора, особенно в сравнении с полевым транзистором.

Важность быстродействия ключа объясняется тем, что чем быстрее он срабатывает, тем больше частота переменного напряжения может быть получена. А поскольку для преобразования напряжения всё равно потребуется трансформатор как самое эффективное устройство для этого, его масса и габариты будут тем меньше, чем больше частота напряжения на первичной обмотке. Число витков первичной обмотки, которое в основном определяется насыщением сердечника трансформатора, тоже будет меньше, так же как и число витков остальных обмоток зависящих от первичной обмотки.

Трансформатор инвертора, работающий на частоте в несколько сотен Герц, уже получается значительно дешевле трансформатора 50 Гц такой же мощности. Его стоимость уменьшается с увеличением рабочей частоты. Причём удешевление затрагивает не только обмотки, но и сердечник трансформатора. Высокая частота электромагнитного поля вынуждает использовать специальные материалы — ферриты для изготовления магнитопровода инверторного трансформатора. Он формируется методом прессования и спекания, что значительно дешевле изготовления магнитопровода из пластин специальной трансформаторной стали.

Где применяются преобразователи напряжения?

Инвертор используется не только для питания первичной обмотки трансформатора с целью изменения величины напряжения. Ключи управляемы и могут формировать напряжения прямоугольной формы различных частот. Поэтому инвертор, который по специальному алгоритму формирует напряжения одинаковой амплитуды, но разной частоты на входе специального фильтра позволяет получить на его выходе синусоидальное напряжение необходимой частоты. Этот метод носит название «широтно-импульсная модуляция», или сокращённо «ШИМ».

Такие устройства стали очень востребованными в последнее время. Они находят применение в электростанциях, использующих солнечные батареи и также в мини – электростанциях с двигателями внутреннего сгорания. Спрос на устройства малой энергетики непрерывно растёт из-за роста цен на энергоносители. Без инверторов невозможно создание электротранспорта и гибридных автомобильных систем. Они обеспечивают наиболее эффективное управление электродвигателями, что особенно заметно в таких транспортных средствах как метро и пригородные электропоезда, городской электротранспорт.

Частые остановки с последующим разгоном наиболее энергозатратны, а плавность хода подвижного состава при этом необходимые условия его комфортности и безопасности пассажиров. Инверторное управление в электроприводе обеспечивает экономичность и комфортность транспортного средства. Иточники бесперебойного электропитания в основном построены с использованием аккумулятора и преобразователя напряжения на полупроводниковых ключах.

Они с минимальной задержкой способны войти в рабочий режим и обеспечить работоспособность подключенного к ним оборудования без каких-либо сбоев в его работе. В них так же применяется метод ШИМ для формирования синусоидального выходного напряжения. На новый качественный уровень выходит сварка с применением инверторов. Сварочный аппарат, которые ранее весил десятки килограммов и был весьма внушительных размеров, теперь помещается в портфель. А питание электрической дуги при инверторной сварке может быть обеспечено при постоянном напряжении. Это значительно улучшает качество сварного шва.

 Однако есть и определённые ограничения для применения инверторов. Главная причина в том, что коммутации сопровождаются электромагнитным излучением с широким спектром частот, в том числе, используемом для радиосвязи. По этой причине даже при соответствующем конструктивном исполнении в виде качественного экранирования радиоприемники будут «слышать» мощный инвертор в широком диапазоне радиочастот. Но это, пожалуй, их единственный недостаток, который не является актуальным на фоне их энергетической эффективности и пользы связанной с ней.

podvi.ru

Инвертор напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автономного электроснабжения потребителей путем преобразования напряжения источника постоянного тока в переменное. Сущность изобретения: схема содержит генератор тактовых импульсов, блок запуска инвертора, фильтр питания, коммутирующие транзисторы, повышающий трансформатор. Вход питания элементов генератора тактовых импульсов подключен к выходу фильтра питания, входом связанного с источником постоянного тока, причем его положительный полюс подключен к средней точке первичной обмотки повышающего трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого включен сглаживающий конденсатор. Выводы первичной обмотки повышающего трансформатора подключены к соответствующим выходам первого и второго коммутирующих транзисторов, входами соединенных между собой. В качестве первого и второго коммутирующих транзисторов использованы полевые транзисторы, стоки которых присоединены к отрицательному полюсу источника постоянного тока через параллельно соединенные между собой добавочный резистор и шунтирующий контакт промежуточного реле. Установлен блок запуска, позволяющий обеспечить технический результат - расширить функциональные возможности инвертора напряжения, повысить надежность инвертора напряжения при пуске и (или) сбоях в электропитании. Использование полевых транзисторов в качестве коммутирующих повысило перегрузочную способность инвертора напряжения, его КПД, уменьшило дрейф выходного напряжения, улучшило массогабаритные показатели. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве для автономного электроснабжения потребителей путем преобразования напряжения источника постоянного тока в переменное напряжение.

Известен преобразователь напряжения, описанный в литературе (см. И.Нечаев. Преобразователь напряжения 12/220 В 50 Гц // Радио. - 2004. - №9, - с.30-31), в котором имеется генератор тактовых импульсов, фильтр питания, усилитель мощности, повышающий трансформатор и токовое реле защиты от перегрузки.

Преобразователь обеспечивает инвертирование напряжения источника постоянного тока в переменное напряжение величиной 220 В частотой 50 Гц.

Недостатками преобразователя являются:

- низкий КПД, обусловленный значительным падением напряжения в обмотке токового реле;

- сложность реализации схемы преобразователя ввиду использования специализированной микросхемы генератора тактовых импульсов и токового реле специального изготовления;

- низкая надежность схемы из-за большого числа элементов и отсутствия токоограничивающего резистора на выходах генератора тактовых импульсов, т.к. при пробое коммутирующих транзисторов выходит из строя микросхема генератора тактовых импульсов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является преобразователь напряжения, опубликованный в литературе (см. С.Карлащук, В.Карлащук. Преобразователь для электробритвы // Радио. - 1989. - №11, - с.69), содержащий генератор тактовых импульсов, образованный задающим генератором и делителем частоты, фильтр питания, предварительный усилитель, усилитель мощности и повышающий трансформатор.

Преобразователь обеспечивает инвертирование напряжения источника постоянного тока величиной 12 В в переменное напряжение с действующим значением 220 В частотой 50 Гц.

Недостатками данного преобразователя являются:

- ограниченные функциональные возможности из-за низкой выходной мощности, увеличению которой препятствуют значительные перенапряжения, возникающие в транзисторах усилителя мощности при включении питания. В связи с этим при проектировании выбирают транзисторы со значительно завышенным рабочим напряжением, что ведет к уменьшению номинального выходного тока этих элементов;

- низкая надежность, обусловленная отсутствием защиты коммутирующих транзисторов усилителя мощности от перенапряжений при включении или кратковременном пропадании питания;

- малая перегрузочная способность и устойчивость к коротким замыканиям;

- низкий КПД, связанный со значительными коммутационными потерями в транзисторах усилителя мощности;

- существенный дрейф выходного напряжения, обусловленный изменением сопротивления коммутирующих транзисторов в зависимости от нагрузки;

- значительные массогабаритные показатели.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя, повышение его надежности, перегрузочной способности, устойчивости к коротким замыканиям, увеличение КПД, повышение стабильности выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей.

Поставленная задача решается инвертором напряжения, содержащем задающий генератор и делитель частоты, которые образуют генератор тактовых импульсов, вход питания последнего одним выводом подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока, соединенного с общим проводом фильтра питания, а другим выводом связан с выходом фильтра питания, входом связанного с положительным полюсом источника постоянного тока, причем положительный полюс источника постоянного тока также подключен к средней точке первичной обмотки повышающего трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого включен сглаживающий конденсатор, а выводы первичной обмотки повышающего трансформатора подключены к соответствующим входам первого и второго коммутирующих транзисторов, выходами соединенных между собой, путем того, что установлен блок запуска инвертора напряжения с промежуточным реле, катушка которого одним выводом подключена к соединенным между собой выходу фильтра питания, катоду защитного диода и первым выводам разрядного резистора и времязадающего конденсатора, а вторые их выводы подключены ко входу логического элемента и первому выводу времязадающего резистора, вторым выводом связанного со стоком управляющего транзистора и отрицательным полюсом источника постоянного тока, при этом другой вывод катушки промежуточного реле присоединен к аноду защитного диода и истоку управляющего транзистора, а затвор управляющего транзистора подключен к выходу логического элемента через токоограничивающий резистор, причем вход питания логического элемента подсоединен одним проводом к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом другой провод подключен к выходу фильтра питания. В качестве первого и второго коммутирующих транзисторов использованы полевые транзисторы. Затворы коммутирующих транзисторов подключены непосредственно к первому и второму выходам генератора тактовых импульсов, а стоки транзисторов присоединены к отрицательному полюсу источника постоянного тока через параллельно соединенные между собой добавочный резистор и шунтирующий контакт промежуточного реле.

Это позволило расширить функциональные возможности инвертора за счет повышения выходной мощности путем установки блока запуска инвертора напряжения. Увеличился КПД инвертора, повысилась стабильность выходного напряжения, надежность инвертора и улучшились его массогабаритные показатели за счет упрощения конструкции усилителя мощности и установки полевых транзисторов в качестве коммутирующих.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, несмотря на то, что элементы, составляющие инвертор напряжения, известны в технике, но новая совокупность признаков, а именно - установка полевых транзисторов в качестве коммутирующих и блока запуска, их взаимосвязь и свойства, которые при этом проявляются, позволяющие получить такой технический результат, как упрощение конструкции, повышение выходной мощности, надежности, перегрузочной способности, устойчивости к коротким замыканиям, повышение КПД инвертора, стабильности выходного напряжения, улучшение массогабаритных показателей - не известны и не следуют явным образом из известного уровня техники, т.е. не была известна причинно-следственная связь вышеперечисленных признаков и полученного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в промышленности и сельском хозяйстве с получением технического результата, заключающегося в увеличении выходной мощности инвертора напряжения, обусловливающего обеспечение достижения поставленной цели - расширение функциональных возможностей инвертора напряжения, что позволяет сделать, вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электрическая схема инвертора напряжения.

Инвертор напряжения содержит генератор тактовых импульсов 1, образованный задающим генератором 4 и делителем частоты 5, объединенных в КМОП-микросхеме двойного D-триггера. Вход питания генератора тактовых импульсов 1 одним выводом подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока, соединенного с общим проводом фильтра питания 3, а другим выводом связан с выходом фильтра питания 3, входом связанного с положительным полюсом источника постоянного тока, причем положительный полюс источника постоянного тока также подключен к средней точке первичной обмотки повышающего трансформатора 10, параллельно вторичной обмотке которого включен сглаживающий конденсатор 11. Выводы первичной обмотки повышающего трансформатора 10 подключены к соответствующим входам первого и второго коммутирующих транзисторов 6, 7, выходами соединенных между собой. Причем в качестве входов коммутирующих транзисторов 6, 7 используются их истоки, а стоки этих транзисторов являются их выходами. Кроме того, установлен блок 2 запуска инвертора напряжения с промежуточным реле, катушка 15 которого одним выводом подключена к соединенным между собой выходу фильтра питания 3, катоду защитного диода 14 и первым выводам разрядного резистора 13 и времязадающего конденсатора 12, а вторые их выводы подключены к входу логического элемента 16 и первому выводу времязадающего резистора 19, вторым выводом связанного со стоком управляющего транзистора 18 и отрицательным полюсом источника постоянного тока. Другой вывод катушки 15 промежуточного реле присоединен к аноду защитного диода 14 и истоку управляющего транзистора 18. Затвор управляющего транзистора 18 подключен к выходу логического элемента 16 через токоограничивающий резистор 17. Вход питания логического элемента 16 подсоединен одним проводом к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом другой провод подключен к выходу фильтра питания 3. В качестве первого и второго коммутирующих транзисторов 6, 7 использованы полевые транзисторы, затворы которых подключены непосредственно к первому и второму выходам генератора тактовых импульсов 1, а стоки первого и второго коммутирующих транзисторов 6, 7 присоединены к отрицательному полюсу источника постоянного тока через параллельно соединенные между собой добавочный резистор 9 и шунтирующий контакт 8 промежуточного реле.

Инвертор работает следующим образом.

При подключении к источнику постоянного тока начинает работать генератор тактовых импульсов, питающийся с выхода фильтра питания 3. На первом и втором выходах генератора тактовых импульсов 1 поочередно появляются прямоугольные импульсы частотой 50 Гц.

С первого выхода генератора тактовых импульсов управляющий сигнал поступает на затвор первого коммутирующего транзистора 6. Транзистор открывается. Ток течет от положительного полюса источника постоянного тока через одну из полуобмоток первичной обмотки повышающего трансформатора 10, первый коммутирующий транзистор 6 и добавочный резистор 9 к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Затем управляющий импульс на затворе первого коммутирующего транзистора 6 исчезает. Это приводит к закрытию первого коммутирующего транзистора 6 и прекращению тока через полуобмотку.

Следующий управляющий импульс появляется на втором выходе генератора тактовых импульсов 1 и поступает на затвор второго коммутирующего транзистора 7. Транзистор открывается. Ток течет от положительного полюса источника постоянного тока через другую полуобмотку повышающего трансформатора 10, второй коммутирующий транзистор 7 и добавочный резистор 9 к отрицательному полюсу источника постоянного тока.

В результате на вторичной обмотке повышающего трансформатора появляется переменное напряжение. Для приближения формы выходного напряжения к синусоидальной служит сглаживающий конденсатор 11.

Затем описанный процесс циклически повторяется, начиная с появления управляющего импульса на первом выходе генератора тактовых импульсов 1.

Необходимо отметить, что в момент пуска при разомкнутом шунтирующем контакте 8 промежуточного реле на добавочном резисторе 9 создается падение напряжения, обеспечивающее безопасный пуск инвертора.

Одновременно с началом работы генератора тактовых импульсов 1 получает питание блок запуска 2 инвертора напряжения. Начинает заряжаться времязадающий конденсатор 12. Ток зарядки течет от положительного полюса источника постоянного тока через фильтр питания 3 и времязадающий резистор 19 к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Потенциал на входе логического элемент 16 начинает повышаться по мере зарядки времязадающего конденсатора 12. При достижении определенного уровня логический элемент 16 открывается. На его выходе появляется напряжение, соответствующее состоянию логической единицы, и поступает через токоограничивающий резистор 17 на затвор управляющего транзистора 18. Он открывается и подает напряжение на катушку 15 промежуточного реле. Реле срабатывает и замыкает шунтирующим контактом 8 добавочный резистор 9. Инвертор напряжения выходит на номинальный режим работы.

При отключении и повторном включении питания или кратковременном его пропадании логический элемент 16 закрывается, обесточивая катушку 15 промежуточного реле. Это обеспечивается быстрым разрядом времязадающего конденсатора 12 на разрядный резистор 13. Таким образом, повторный запуск инвертора напряжения осуществляется с некоторой задержкой при разомкнутом контакте 8 промежуточного реле. Этим обеспечивается безопасность запуска инвертора напряжения за счет падения напряжения на добавочном резисторе 9, уменьшающего перенапряжения в первом и втором коммутирующх транзисторах.

Благодаря установке блока запуска расширились функциональные возможности инвертора напряжения и повысилась его надежность. Установленный блок запуска позволяет увеличить выходную мощность и повысить надежность инвертора напряжения при пуске и (или) сбоях в электропитании.

Установка полевых транзисторов в качестве коммутирующих позволила повысить перегрузочную способность инвертора напряжения, его КПД, уменьшить дрейф выходного напряжения. Кроме того, улучшились массогабаритные показатели.

Инвертор напряжения, содержащий задающий генератор и делитель частоты, которые образуют генератор тактовых импульсов, вход питания последнего одним выводом подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока соединенного с общим проводом фильтра питания, а другим выводом связан с выходом фильтра питания, входом связанного с положительным полюсом источника постоянного тока, причем положительный полюс источника постоянного тока также подключен к средней точке первичной обмотки повышающего трансформатора, параллельно вторичной обмотке которого включен сглаживающий конденсатор, а выводы первичной обмотки повышающего трансформатора подключены к соответствующим входам первого и второго коммутирующих транзисторов, выходами соединенных между собой, отличающийся тем, что установлен блок запуска инвертора напряжения с промежуточным реле, катушка которого одним выводом подключена к соединенным между собой выходу фильтра питания, катоду защитного диода и первым выводам разрядного резистора и времязадающего конденсатора, а вторые их выводы подключены к входу логического элемента и первому выводу времязадающего резистора, вторым выводом связанного со стоком управляющего транзистора и отрицательным полюсом источника постоянного тока, при этом другой вывод катушки промежуточного реле присоединен к аноду защитного диода и истоку управляющего транзистора, а затвор управляющего транзистора подключен к выходу логического элемента через токоограничивающий резистор, причем вход питания логического элемента подсоединен одним проводом к отрицательному полюсу источника постоянного тока, при этом другой провод подключен к выходу фильтра питания, а в качестве первого и второго коммутирующих транзисторов использованы полевые транзисторы, затворы которых подключены непосредственно к первому и второму выходам генератора тактовых импульсов, стоки первого и второго коммутирующих транзисторов присоединены к отрицательному полюсу источника постоянного тока через параллельно соединенные между собой добавочный резистор и шунтирующий контакт промежуточного реле.

www.findpatent.ru


Каталог товаров