Інвертор в електротехніці

Інвертор у широкому сенсі – це прилад, який перетворює одну форму енергії на іншу форму. В електротехніці інвертором заведено вважати такий пристрій, який перетворює постійний струм на змінний. Зазвичай під час перетворення змінюється величина напруги. Також в електротехніці є усталений термін – перетворювач напруги – по суті, це один і той самий пристрій, і зазвичай інвертор являє собою генератор періодичної напруги, дуже наближеної до синусоїди, або дискретного сигналу.

Інвертор напруги заведено вважати головним утворювальним пристроєм у джерелах безперебійного живлення.

ДБЖ бувають двох типів – односпрямованого перетворення напруги, тобто з постійного струму в змінний – їх ще називають офлайн ДБЖ. Другим типом ДБЖ із застосуванням інвертора називають ДБЖ подвійного перетворення (double conversion), тобто логічно припустити, що такий ДБЖ побудовано з використанням двох інверторів: перший перетворює вхідну мережеву напругу змінного струму на постійний струм, а другий інвертор перетворює постійний струм на змінний і подає його на вихід ДБЖ. У такому ДБЖ у разі зникнення вхідної напруги перемикання навантаження на живлення від акумуляторів не потрібне, оскільки акумулятори ввімкнені в ланцюг постійно.

Крім використання інверторів напруги в системах безперебійного електроживлення, принцип перетворення змінного струму в постійний і навпаки – застосовується повсюдно, наприклад, є інверторні генератори електрики (бензинові генератори зазвичай), інверторні зварювальні апарати, випрямний інвертор (перетворювач).

Також найбільш затребуваним застосуванням інверторів (ще їх називають – безперебійник) є сфера відновлюваної енергетики: отримання електроенергії від сонячних батарей, вітрогенераторів, гідроелектростанцій та інших джерел зеленої енергії в загальну електричну мережу. також дуже часто інвертори застосовують як безперебійник для котла (для газових і твердопаливних).

Принципова схема роботи інвертора:

Робота інвертора напруги заснована на перемиканні джерела напруги постійного струму з метою періодичної зміни полярності напруги на затискачах навантаження. Частоту перемикання задають сигналами керування, які формує схема керування, побудована зазвичай на базі контролера. Сучасні контролери керування (наприклад ATmega128) можуть вирішувати й додаткові завдання:

• регулювання напруги;
• инхронізація частоти перемикання ключів;
• захистом їх від перевантажень,
• управління налаштуваннями та органами відображення цілісного виробу

В основу побудови інвертора закладено принцип широтно-імпульсної модуляції, який полягає в тому, що напруга постійного струму за допомогою, як правило, мостового інвертора перетворюється на змінну напругу за формою, близькою до синусоїдальної, завдяки застосуванню відповідних принципів керування транзисторами цього мостового інвертора (принципи так званої “багаторазової широтно-імпульсної модуляції”). Ідея цієї “багаторазової” широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) полягає в тому, що на інтервалі кожного напівперіоду вихідної напруги інвертора відповідна пара транзисторів мостового інвертора комутується на високій частоті (багаторазово) під час широтно-імпульсного керування. Причому тривалість цих високочастотних імпульсів комутації змінюється за синусоїдальним законом . Потім за допомогою високочастотного фільтра нижніх частот виділяється синусоїдальна складова вихідної напруги інвертора. Це і є отримана синусоїда напруги змінного струму, а амплітуда визначає величину.