Pengenalan kepada pelbagai jenis penyongsang

Arus (AC) bekalan kuasa digunakan untuk hampir semua keperluan kediaman, perdagangan dan perindustrian. Tetapi masalah terbesar dengan AC ialah ia tidak dapat disimpan untuk digunakan di masa depan. Jadi AC ditukar menjadi DC dan kemudian DC disimpan dalam bateri dan kapasitor ultra. Dan sekarang setiap kali AC diperlukan, DC kembali diubah menjadi AC untuk menjalankan peralatan berasaskan AC. Oleh itu, peranti yang menukar DC menjadi AC dipanggil Inverter. Inverter digunakan untuk menukar DC ke AC berubah-ubah. Variasi ini boleh berlaku pada besarnya voltan, bilangan fasa, frekuensi atau perbezaan fasa.

Pengelasan Penyongsang

Inverter boleh dikelaskan kepada banyak jenis berdasarkan output, sumber, jenis beban dan lain-lain. Berikut adalah klasifikasi lengkap litar penyongsang:

(I) Menurut Ciri Output

Penyongsang Gelombang Persegi
Penyongsang Gelombang Sinus
Inverter Gelombang Sinus yang diubah suai

(II) Menurut Sumber Penyongsang

Penyongsang Sumber Semasa
Penyongsang Sumber Voltan

(III) Mengikut Jenis Beban

Penyongsang Fasa Tunggal
1. Penyongsang Setengah Jambatan
2. Penyongsang Jambatan Penuh
Penyongsang Tiga Fasa
1. Mod 180 darjah
2. Mod 120 darjah

(IV) Mengikut Teknik PWM yang berbeza

Modulasi Lebar Nadi Sederhana (SPWM)
Modulasi Lebar Pulse Berganda (MPWM)
Modulasi Lebar Nadi Sinusoidal (SPWM)
Modulasi Lebar Nadi sinusoidal yang diubah (MSPWM)

(V) Mengikut Bilangan Tahap Keluaran

Penyongsang Dua Tingkat Biasa
Penyongsang Pelbagai Tingkat

Sekarang kita akan membincangkan semuanya satu persatu. Anda boleh menyemak reka bentuk 12v DC hingga 220v AC Inverter Circuit di sini.

(I) Menurut Ciri Output

Mengikut ciri output penyongsang, terdapat tiga jenis penyongsang yang berbeza.

Penyongsang Gelombang Persegi
Penyongsang Gelombang Sinus
Inverter Gelombang Sinus yang diubah suai

1) Penyongsang gelombang persegi

Bentuk gelombang output voltan untuk penyongsang ini adalah gelombang persegi. Jenis penyongsang ini paling jarang digunakan di antara semua jenis penyongsang lain kerana semua peralatan direka untuk bekalan gelombang sinus. Sekiranya kita membekalkan gelombang persegi ke alat berdasarkan gelombang sinus, ia mungkin mengalami kerosakan atau kerugian sangat tinggi. Kos penyongsang ini sangat rendah tetapi penggunaannya sangat jarang berlaku. Ia boleh digunakan dalam alat sederhana dengan motor universal.

2) Gelombang sinus

Bentuk gelombang output voltan adalah gelombang sinus dan memberi kita output yang sangat serupa dengan bekalan utiliti. Ini adalah kelebihan utama penyongsang ini kerana semua peralatan yang kami gunakan, direka untuk gelombang sinus. Jadi, ini adalah output yang sempurna dan memberi jaminan bahawa peralatan akan berfungsi dengan baik. Inverter jenis ini lebih mahal tetapi banyak digunakan dalam aplikasi kediaman dan komersial.

3) Gelombang sinus yang diubah suai

Pembinaan penyongsang jenis ini lebih kompleks daripada penyongsang gelombang persegi sederhana tetapi lebih mudah dibandingkan dengan penyongsang gelombang sinus tulen. Keluaran penyongsang ini bukan gelombang sinus tulen atau gelombang persegi. Output penyongsang tersebut adalah dua gelombang persegi. Bentuk gelombang keluaran tidak tepat gelombang sinus tetapi menyerupai bentuk gelombang sinus.

(II) Menurut Sumber Penyongsang

Penyongsang Sumber Voltan
Penyongsang Sumber Semasa

1) Penyongsang Sumber Semasa

Dalam CSI, input adalah sumber semasa. Inverter jenis ini digunakan dalam aplikasi perindustrian voltan sederhana, di mana bentuk gelombang arus berkualiti tinggi adalah wajib. Tetapi CSI tidak popular.

2) Penyongsang Sumber Voltan

Dalam VSI, input adalah sumber voltan. Inverter jenis ini digunakan dalam semua aplikasi kerana lebih efisien dan mempunyai kebolehpercayaan yang lebih tinggi dan tindak balas dinamik yang lebih pantas. VSI mampu menggerakkan motor tanpa de-rating.

(III) Mengikut Jenis Beban

Penyongsang fasa tunggal
Penyongsang tiga fasa

1) penyongsang fasa tunggal

Secara amnya, beban kediaman dan komersial menggunakan kuasa fasa tunggal. Inverter fasa tunggal digunakan untuk jenis aplikasi ini. Penyongsang fasa tunggal selanjutnya dibahagikan kepada dua bahagian;

Penyongsang Setengah Jambatan Fasa Tunggal
Inverter Jambatan Penuh Fasa Tunggal

A) Inverter Setengah jambatan Fasa Tunggal

Inverter jenis ini terdiri daripada dua thyristor dan dua dioda dan sambungannya seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Dalam kes ini, jumlah voltan DC adalah Vs dan dibahagikan kepada dua bahagian yang sama Vs / 2. Masa untuk satu kitaran ialah T saat.

Untuk separuh kitaran 0

Untuk pusingan separuh kedua T / 2

Vo = Vs / 2

Dengan operasi ini, kita dapat memperoleh bentuk gelombang voltan bergantian dengan frekuensi 1 / T Hz dan amplitud puncak Vs / 2. Bentuk gelombang keluaran adalah gelombang persegi. Ia akan disalurkan melalui saringan dan membuang harmonik yang tidak diingini yang memberi kita bentuk gelombang sinus tulen. Kekerapan bentuk gelombang dapat dikawal oleh waktu ON (Ton) dan waktu OFF (Toff) thyristor.

The magnitud voltan keluaran adalah separuh daripada voltan bekalan tempoh penggunaan dan sumber adalah 50%. Ini adalah kelemahan penyongsang jambatan separuh dan penyelesaiannya ialah penyongsang jambatan penuh.

B) Inverter Jambatan Penuh Fasa Tunggal

Dalam jenis penyongsang ini, empat thyristor dan empat dioda digunakan. Gambarajah litar jambatan penuh fasa tunggal adalah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Pada satu masa dua thyristor T1 dan T2 melakukan untuk pusingan separuh pertama 0 <t <T / 2. Dalam tempoh ini, voltan beban adalah Vs yang serupa dengan voltan bekalan DC.

Untuk separuh pusingan kedua T / 2 <t <T, dua thyristor T3 dan T4 melakukan. Voltan beban dalam tempoh ini adalah -V.

Di sini kita dapat memperoleh voltan keluaran AC sama dengan voltan bekalan DC dan faktor penggunaan sumbernya adalah 100%. Bentuk gelombang voltan keluaran adalah bentuk gelombang persegi dan penapis digunakan untuk mengubahnya menjadi gelombang sinus.

Sekiranya semua thyristor berkelakuan pada masa yang sama atau berpasangan (T1 dan T3) atau (T2 dan T4), maka sumbernya akan berlitar pintas. Diod dihubungkan dalam litar sebagai diod maklum balas kerana ia digunakan untuk maklum balas tenaga ke sumber DC.

Sekiranya kita membandingkan penyongsang jambatan penuh dengan penyongsang setengah jambatan, untuk beban voltan bekalan DC yang diberikan, voltan output adalah dua kali dan output adalah kuasa empat kali dalam penyongsang jambatan penuh.

2) Penyongsang Jambatan Tiga Fasa

Sekiranya beban industri, bekalan ac tiga fasa digunakan dan untuk ini, kita harus menggunakan penyongsang tiga fasa. Dalam penyongsang jenis ini, enam thyristor dan enam dioda digunakan dan mereka disambungkan seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Ia boleh beroperasi dalam dua mod mengikut tahap denyutan gerbang.

Mod 180 darjah
Mod 120 darjah

A) mod 180 darjah

Dalam mod operasi ini, masa pengaliran untuk thyristor adalah 180 darjah. Pada bila-bila masa, tiga thyristor (satu thyristor dari setiap fasa) berada dalam mod konduksi. Bentuk voltan fasa adalah bentuk gelombang tiga langkah dan bentuk voltan garis adalah gelombang kuasi-persegi seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Vab = Va0 - Vb0 Vbc = Vb0 - Vc0 Vca = Vc0 - Va0

Fasa A	T1	T4	T1	T4
Fasa B	T6	T3	T6	T3	T6
Fasa C	T5	T2	T5	T2	T5
Ijazah	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Thyristor melakukan	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6	1 5 6	6 1 2	1 2 3	2 3 4	3 4 5	4 5 6

Dalam operasi ini, jurang masa antara penggantian thyristor keluar dan konduksi thyristor masuk adalah sifar. Oleh itu, pengaliran serentak thyristor masuk dan keluar adalah mungkin. Ini menghasilkan litar pintas sumber. Untuk mengelakkan kesukaran ini, mod operasi 120 darjah digunakan.

B) mod 120 darjah

Dalam operasi ini, pada satu masa hanya dua thyristor melakukan. Salah satu fasa thyristor tidak disambungkan ke terminal positif dan juga tidak dihubungkan ke terminal negatif. Masa pengaliran untuk setiap thyristor adalah 120 darjah. Bentuk voltan talian adalah bentuk gelombang tiga langkah dan bentuk voltan fasa adalah bentuk gelombang kuasi-kuadrat.

Fasa A	T1		T4		T1		T4
Fasa B	T6		T3		T6		T3		T6
Fasa C		T2		T5		T2		T5
ijazah	60	120	180	240	300	360	60	120	180	240	300	360
Thyristor melakukan	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	6 5	1 6	2 1	3 2	3 4	4 5	5 6

Bentuk gelombang voltan talian, voltan fasa dan nadi gerbang thyristor adalah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas.

Dalam mana-mana suis elektronik kuasa, terdapat dua jenis kerugian; kehilangan konduksi dan kehilangan suis. Kehilangan konduksi bermaksud kehilangan keadaan ON pada suis dan kehilangan pengalihan bermaksud kehilangan keadaan OFF pada suis. Secara amnya, kehilangan konduksi lebih besar daripada kehilangan pengalihan di kebanyakan operasi.

Sekiranya kita mempertimbangkan mod 180 darjah untuk satu operasi 60 darjah, tiga suis terbuka dan tiga suis ditutup. Berarti jumlah kerugian sama dengan tiga kali kehilangan konduksi ditambah tiga kali kehilangan suis.

Jumlah kerugian dalam 180 darjah = 3 (kehilangan kekonduksian) + 3 (kehilangan suis)

Sekiranya kita mempertimbangkan mod 120 darjah untuk satu operasi 60 darjah, dua suis terbuka dan selebihnya empat suis ditutup. Berarti jumlah kerugian sama dengan dua kali kehilangan kekonduksian ditambah empat kali kehilangan pertukaran.

Jumlah kerugian dalam 120 darjah = 2 (kehilangan kekonduksian) + 4 (kehilangan suis)

(IV) Klasifikasi Mengikut Teknik Kawalan

Modulasi Lebar Nadi Tunggal (PWM tunggal)
Modulasi Lebar Pulse Berganda (MPWM)
Modulasi Lebar Nadi Sinusoidal (SPWM)
Modulasi Lebar Nadi Sinusoidal yang Diubahsuai (MSPWM)

Output penyongsang adalah isyarat gelombang persegi dan isyarat ini tidak digunakan untuk beban. Teknik modulasi lebar nadi (PWM) digunakan untuk mengawal voltan keluaran AC. Kawalan ini diperoleh dengan pengawalan suis tempoh ON dan OFF. Dalam teknik PWM dua isyarat digunakan; satu adalah isyarat rujukan dan yang kedua adalah isyarat pembawa segitiga. Denyut gerbang untuk suis dihasilkan dengan membandingkan dua isyarat ini. Terdapat pelbagai jenis teknik PWM.

1) Modulasi Lebar Nadi Tunggal (PWM tunggal)

Untuk setiap separuh kitaran, satu-satunya nadi tersedia dalam teknik kawalan ini. Isyarat rujukan adalah isyarat gelombang persegi dan isyarat pembawa adalah isyarat gelombang segitiga. Denyut gerbang untuk suis dihasilkan dengan membandingkan isyarat rujukan dan isyarat pembawa. Kekerapan voltan keluaran dikawal oleh frekuensi isyarat rujukan. Amplitud isyarat rujukan adalah Ar dan amplitud isyarat pembawa adalah Ac, maka indeks modulasi dapat didefinisikan sebagai Ar / Ac. Kelemahan utama teknik ini adalah kandungan harmonik yang tinggi.

2) Modulasi Lebar Pulse Berganda (MPWM)

Kekurangan teknik modulasi lebar nadi tunggal diselesaikan dengan pelbagai PWM. Dalam teknik ini, bukannya satu nadi, beberapa denyutan digunakan dalam setiap separuh kitaran voltan keluaran. Gerbang dihasilkan dengan membandingkan isyarat rujukan dan isyarat pembawa. Kekerapan output dikawal dengan mengawal frekuensi isyarat pembawa. Indeks modulasi digunakan untuk mengawal voltan keluaran.

Bilangan denyutan setiap separuh kitaran = fc / (2 * f0)

Di mana fc = frekuensi isyarat pembawa

f0 = kekerapan isyarat output

3) Modulasi Lebar Nadi Sinusoidal (SPWM)

Teknik kawalan ini banyak digunakan dalam aplikasi industri. Dalam kedua kaedah di atas, isyarat rujukan adalah isyarat gelombang persegi. Tetapi dalam kaedah ini, isyarat rujukan adalah isyarat gelombang sinus. Denyut gerbang untuk suis dihasilkan dengan membandingkan isyarat rujukan gelombang sinus dengan gelombang pembawa segitiga. Lebar setiap nadi berbeza dengan variasi amplitud gelombang sinus. Kekerapan bentuk gelombang output adalah sama dengan frekuensi isyarat rujukan. Voltan keluaran adalah gelombang sinus dan voltan RMS dapat dikendalikan oleh indeks modulasi. Bentuk gelombang adalah seperti di rajah di bawah

4) Modulasi Lebar Nadi Sinusoidal yang diubah (MSPWM)

Oleh kerana ciri gelombang sinus, lebar denyut gelombang tidak dapat diubah dengan variasi indeks modulasi dalam teknik SPWM. Itulah sebabnya, teknik MSPWN diperkenalkan. Dalam teknik ini, isyarat pembawa diterapkan pada selang 60 darjah pertama dan terakhir setiap separuh kitaran. Dengan cara ini, ciri harmoniknya diperbaiki. Kelebihan utama teknik ini adalah peningkatan komponen asas, pengurangan bilangan peranti kuasa beralih dan penurunan kehilangan suis. Bentuk gelombang adalah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

(V) Mengikut Jumlah Tahap pada Output

Penyongsang Dua Tingkat Biasa
Penyongsang pelbagai peringkat

1) Inverter dua peringkat biasa

Penyongsang ini hanya mempunyai tahap voltan pada output yang merupakan voltan puncak positif dan voltan puncak negatif. Kadang-kadang, mempunyai tahap voltan sifar juga dikenali sebagai penyongsang dua peringkat.

2) Penyongsang Bertingkat

Penyongsang ini boleh mempunyai tahap voltan berganda pada output. Inverter pelbagai peringkat dibahagikan kepada empat bahagian.

- Inverter kapasitor terbang

- Penyongsang Diod

- Inverter Hibrid

- Penyongsang jenis H Cascade

Setiap penyongsang mempunyai reka bentuk tersendiri untuk dikendalikan, di sini kami telah menerangkan penyongsang ini secara ringkas untuk mendapatkan idea asas mengenainya.