Einphasen-Wechselrichter

Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das einen DC-Eingang, ein AC-Ausgang an einen ausgewählten Spannung und Frequenz, einen Prozess namens DC AC Umwandlung verwandelt. Beispielsweise dienen Wechselrichter stark an der Schnittstelle zwischen Solarzellen und das Stromnetz, wo DC Strom aus der Solarzelle in AC konvertiert werden müssen, um mit dem Netz kompatibel sein. Sie sind auch wichtig in unterbrechungsfreien Stromversorgungen, die Energie in einer Batterie zu speichern, sondern müssen 120 Volt 60 Hertz macht für Computer zu produzieren. Ein Wechselrichter arbeitet durch Hacken der DC-Eingang in eine Reihe von Impulsen eine oszillierende Welle erstellen. Abhängig von der Menge der Filterung möglicherweise der Ausgang ein Rechtecksignal, eine Pseudo-Sinuswelle oder eine Sinuswelle. Dieses Video stellen die grundlegenden Prinzipien der eine einfache Wechselrichter und seinen Betrieb in eine einfache Schaltung zu demonstrieren.

Die Eingabe eines Wechselrichters ist eine konstante Gleichspannung. Eine Wechselrichter Schaltung umfasst elektronische Schalter z. B. Metalloxid-Feldeffekttransistoren, isolierter Gate bipolar-Transistoren oder kontrolliert Siliziumgleichrichtern unter der Kontrolle von einer Uhr oder Frequenz-Generator. Wenn das Taktsignal auf einen Schalter dreht, der DC-Eingang wird gehackt, oder seine Polarität umgedreht. Dieser Vorgang wird Kommutierung bezeichnet. Wiederholte hacken erstellt eine Reihe von Impulsen oder quadratische Wellen. Da die Taktperiode die Pulsfrequenz bestimmt, wird durch das Ändern der Wechselrichter Steuerfrequenz die Ausgangsfrequenz entsprechend. Eine Art der Schaltung namens Pulsweitenmodulation erzeugt einen Strom von Impulsen mit unterschiedlicher Breite, die gefiltert werden können, um eine Sinuswelle anzugleichen. Pulsweitenmodulation ist wünschenswert, weil Maschinen und elektrische Geräte oft mit sinusähnlich unterschiedlicher Spannung ordnungsgemäßer Betrieb erfordern. Für viele Wechselrichter-Topologien, wie H-Brücke, drei Phase und Multi-level-Wechselrichter ist der Halbbrücken-Wechselrichter ein wesentlicher Baustein. Der Halbbrücken-Wechselrichter in dieser vereinfachten Darstellung gilt die Gleichstromversorgung V in zwei identische Kondensatoren in Serie, die als Spannungsteiler wirken. Da die Kondensatoren den gleichen Wert haben, sie haben die gleiche Spannung an ihren Klemmen und der Knoten zwischen ihnen ist bei V/2. Dieser Punkt ist die AC-Boden für die Last. Der Halbbrücken-Wechselrichter verwendet zwei Schalter in Reihe und zwei nicht-überlappende oder Out-of-Phase-Uhren abwechselnd den Knoten zwischen den beiden V in verbinden und Null Volt. Zur Vermeidung ein Kurzschlusses der DC muss vor den anderen einen Netzschalter Schalten Sie stellt man auf. Die Last wird von dem Punkt zwischen den beiden Schaltern auf den Punkt zwischen den zwei Kondensatoren angeschlossen. Wenn Schalter A auf und Schalter B deaktiviert ist, die Last ist zu V in verbunden und hat eine positive Spannung von 1/2 V in über ihn, im Verhältnis zum AC-Boden. Wenn Schalter A ausgeschaltet ist und Schalter B eingeschaltet ist, die Last ist auf Null Volt verbunden und hat eine negative Spannung von 1/2 V in über es relativ zum AC-Boden. Da dieser Schaltvorgang wiederholt hat die Last abwechselnd positive und negative Spannung über ihn mit Amplitude von 1/2 V in. In diesem einfachen Fall ist die Netzspannung ein Rechtecksignal. Jetzt, da die Grundlagen eines einphasigen Wechselrichters erläutert haben, sehen wir uns das Gerät von Gebäude ein DC auf AC Halbbrücken-Wechselrichter mit quadratischen Welle wechseln und dann seinen Betrieb zu beobachten.

Konfigurieren Sie zuerst, zwei Funktionen-Generatoren um 10 Kilohertz quadratische Wellen schwingen von 0 bis 10 Volt mit 48 % Einschaltdauer zu produzieren. Die Ausgänge um 180 Grad phasenverschoben miteinander zu synchronisieren. Jede Funktionsgenerator steuert unabhängig einer der zwei Feld Effekt Transistor Schalter den Halbbrücken-Wechselrichter. Die Rechteckwelle schaltet den Transistor auf wenn der Ausgang ist hoch und schaltet es aus, wenn der Ausgang niedrig ist oder Null Volt. Da das Tastverhältnis 48 % beträgt, ist die restliche 2 % der Periode Totzeit zwischen den auf die beiden Transistoren. Während dieser Zeit sind die Ausgänge der beiden Signalgeneratoren niedrig, die Transistoren aus gleichzeitig durchführen und die Vermeidung eines Kurzschlusses an Gleichstromversorgung zu verhindern. Ein Kanal eines Oszilloskops an den Ausgang jeder Funktionsgenerator anschließen. Bestätigen Sie, dass die quadratischen Wellen die erwartete Amplitude, Frequenz und Pflicht-Zyklus haben. Zwei quadratischen Wellen müssen auch entgegengesetzte Phasen, so dass eine hohe ist, während der andere niedrig ist. Erfassen Sie der Bereich Bildschirm zur späteren Referenz. Schalten Sie die Funktionsausgänge Generator, aber lassen Sie die Generatoren auf. Zu guter Letzt soll positive 15 Volt DC-Versorgung aber nicht verbinden Sie es mit einer Schaltung, dann schalten Sie ihn aus.

Die Halbbrücken-Inverter Schaltung erstellen und verwenden eines 51 Ohm Widerstands für den Lastwiderstand R Last. Verbinden Sie mit dem DC-Netzteil ausgeschaltet ihren Ausgang mit Wechselrichter Eingang VDC. Verbinden Sie ein Differenzialfühler über R Last V, Messen, dann anschließen Sie eine regulärer Bereich Sonde zwischen hohen Out, was ist Pin 7 und Masse. Legen Sie den Bereich Skalierung auf 10 X und die Skalierung auf 20 X Sonde. Werden alle Messungen entsprechend skaliert. Notieren Sie die Skalierung von Sonde und Oszilloskop um später fehlenden Faktoren Rechnung zu tragen. Verbinden Sie einen Funktionsgenerator Ausgang bis hoch in die Pin 10 ist, und steuert der obere Transistor schalten. Der Funktionsgenerator Boden an die Gemeinsamkeiten der Schaltung anschließen. Verbinden Sie die andere des Funktionsgenerators Ausgang auf Low in, das ist Pin 12, und steuert der untere Transistor schalten. Schließen Sie die andere des Funktionsgenerators Boden an die Gemeinsamkeiten der Schaltung. Erfassung der Wellenformen auf High Out und V aus und messen die Ausgangsspannung, Amplitude und Frequenz. Notieren Sie die Strom und Spannung Lesungen auf dem DC-Netzteil. Wiederholen Sie die Messungen mit einer Eingangsfrequenz von fünf Kilohertz und beobachten Sie den Unterschied in der Ausgabe-AC-Wellenform. Schließlich die DC-Stromversorgung ausschalten und die Funktion Generatoren vom Stromkreis trennen.

Die Ausgangsspannung des dieser Halbbrücken-Inverter ist ein Rechtecksignal mit einer Amplitude von 1/2 VDC und einige Tote Zeit verursacht die Ausgangsspannung für rund 4 % der den Schaltzeitraum Null sein. Rechteck-Wechselrichter haben hohen Klirrfaktor und sind selten in realen Anwendungen verwendet. Allerdings sind sie die Bausteine für viele fortgeschrittene Wechselrichter mit besseren wechseln wie sinusförmigen Pulsweitenmodulation. Diese Methoden nicht nur reduzieren den Klirrfaktor, sondern auch Filterung Anforderungen für unerwünschte Oberwellen der AC Ausgangsspannung zu erleichtern.

Wechselrichter werden häufig in der Schnittstelle zwischen verfügbaren Gleichstrom und AC Anwendungen Anlagen und Maschinen verwendet. Großen Strahlen von Solarzellen produzieren jetzt macht in vielen Bereichen und an das lokale Stromnetz beitragen. Solarzellen produzieren Gleichstrom jedoch, und Wechselrichter werden verwendet, um es an das Stromnetz mit der richtigen Spannung und Frequenz für das Raster zu verwandeln. Viele Maschinen Wechselstrom verwenden, aber nicht mit der festen 120 Volt RMS und 60 Hertz Frequenz der wichtigsten liefern. Die Rotordrehzahl der Asynchronmotor, hängt beispielsweise die Frequenz des Stromes ihn zu fahren. Variabler Frequenz Laufwerke verwenden AC, DC-Wandlung, um interne Gleichspannung zu generieren. Wechselrichter verwenden wiederum diese DC-Spannung erzeugen Wechselstrom mit einstellbarer Spannung und Frequenz, die Steuerung von Drehzahl und Drehmoment des Motors Induktion ermöglicht.

Sie habe nur Jupiters Einführung in einphasigen Wechselrichtern beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die Grundlagen der DC AC Konvertierung und wie die Häufigkeit der AC-Ausgang durch Veränderung der Schaltfrequenz eingestellt werden kann. Danke fürs Zuschauen.