Apakah penyongsang voltan, cara ia berfungsi, penggunaan penyongsang

Bekalan kuasa elektronik khas yang dipanggil penyongsang digunakan untuk menukar arus terus kepada arus ulang alik. Selalunya, penyongsang menukar voltan DC satu magnitud kepada voltan AC dengan magnitud lain.

Oleh itu, penyongsang ialah penjana voltan yang berubah-ubah secara berkala, manakala bentuk gelombang voltan boleh menjadi sinusoidal, hampir-sinusoidal atau berdenyut... Penyongsang digunakan sebagai peranti bebas dan sebagai sebahagian daripada sistem bekalan kuasa tidak terganggu (UPS).

Sebagai sebahagian daripada sumber kuasa tidak terganggu (UPS), penyongsang membenarkan, sebagai contoh, menerima kuasa berterusan kepada sistem komputer, dan jika voltan tiba-tiba hilang dalam rangkaian, penyongsang akan segera mula membekalkan komputer dengan tenaga yang diperoleh daripada bateri sandaran. Sekurang-kurangnya pengguna akan mempunyai masa untuk mematikan dan mematikan komputer.

Bekalan kuasa tanpa gangguan yang lebih besar menggunakan penyongsang yang lebih berkuasa dengan bateri berkapasiti besar yang boleh kuasa pengguna secara autonomi selama berjam-jam tanpa mengira grid, dan apabila grid kembali normal, UPS secara automatik akan menukar pengguna terus ke sesalur kuasa dan bateri akan mula mengecas.

Bahagian teknikal

Dalam teknologi penukaran elektrik moden, penyongsang hanya boleh bertindak sebagai unit perantaraan, di mana fungsinya adalah untuk menukar voltan melalui transformasi frekuensi tinggi (berpuluh-puluh dan ratusan kilohertz). Nasib baik, hari ini masalah ini boleh diselesaikan dengan mudah, kerana untuk pembangunan dan reka bentuk penyongsang, kedua-dua suis semikonduktor mampu menahan arus ratusan ampere, teras magnet dengan parameter yang diperlukan dan mikropengawal elektronik yang direka khas untuk penyongsang (termasuk resonan) yang tersedia.

Keperluan untuk penyongsang, serta untuk peranti kuasa lain, termasuk: kecekapan tinggi, kebolehpercayaan, dimensi dan berat terkecil yang mungkin. Penyongsang juga perlu menahan tahap harmonik yang lebih tinggi yang dibenarkan dalam voltan masukan dan tidak menghasilkan bunyi impuls yang tidak boleh diterima untuk pengguna.

Dalam sistem dengan sumber elektrik "hijau" (panel suria, kincir angin) untuk membekalkan elektrik terus ke grid umum, Penyongsang pengikat grid digunakan, yang boleh berfungsi serentak dengan grid perindustrian.

Semasa operasi penyongsang voltan, sumber voltan malar disambungkan secara berkala ke litar beban dengan kekutuban berubah-ubah, manakala kekerapan sambungan dan tempohnya dibentuk oleh isyarat kawalan yang datang dari pengawal.

Pengawal dalam penyongsang biasanya melakukan beberapa fungsi: mengawal voltan keluaran, menyegerakkan operasi suis semikonduktor, melindungi litar daripada beban berlebihan. Secara umum, penyongsang terbahagi kepada: penyongsang berdiri sendiri (penyongsang arus dan voltan) dan penyongsang bersandar (pacuan grid, pacuan grid, dsb.)

Litar penyongsang

Suis semikonduktor penyongsang dikawal oleh pengawal dan mempunyai diod shunt terbalik. Voltan keluaran penyongsang, bergantung pada kuasa semasa beban, dilaraskan dengan menukar lebar nadi secara automatik dalam penukar frekuensi tinggi, dalam kes paling mudah PWM (Pulse Width Modulation).

Separuh gelombang voltan frekuensi rendah keluaran mestilah simetri supaya litar beban tidak dalam apa jua keadaan menerima komponen pemalar yang ketara (untuk transformer ini amat berbahaya), untuk ini lebar nadi blok LF (dalam kes termudah) dijadikan malar .

Dalam kawalan suis keluaran penyongsang, algoritma digunakan yang memastikan perubahan berurutan dalam struktur litar kuasa: langsung, litar pintas, terbalik.

Satu cara atau yang lain, nilai kuasa beban serta-merta pada output penyongsang mempunyai ciri gelombang frekuensi dua kali, oleh itu sumber utama mesti membenarkan cara operasi sedemikian apabila arus riak mengalir melaluinya, dan menahan tahap gangguan yang sepadan (pada input penyongsang).

Jika penyongsang pertama adalah mekanikal secara eksklusif, hari ini terdapat banyak pilihan untuk litar penyongsang semikonduktor dan hanya terdapat tiga skema biasa: jambatan tanpa pengubah, tolakan dengan terminal sifar pengubah, jambatan dengan pengubah.

Litar jambatan tanpa pengubah ditemui dalam bekalan kuasa tidak terganggu 500 VA dan penyongsang automotif. Litar gelongsor dengan terminal neutral pengubah digunakan dalam UPS berkuasa rendah (untuk komputer) dengan kapasiti sehingga 500 VA, di mana voltan bateri sandaran ialah 12 atau 24 volt. Litar jambatan dengan pengubah digunakan dalam sumber berkuasa bekalan kuasa tidak terganggu (untuk unit dan puluhan kVA).

Bentuk gelombang voltan keluaran

Dalam penyongsang voltan segi empat tepat, sekumpulan suis diod terbalik ditukar pada output supaya menghasilkan voltan ulang-alik merentasi beban dan menyediakan mod peredaran terkawal dalam litar. tenaga reaktif.

Berikut adalah bertanggungjawab untuk perkadaran voltan keluaran: tempoh relatif denyutan kawalan atau peralihan fasa antara isyarat kawalan kumpulan utama. Dalam mod peredaran kuasa reaktif yang tidak terkawal, pengguna mempengaruhi bentuk dan magnitud voltan keluaran penyongsang.

Dalam penyongsang voltan dengan keluaran berbentuk langkah, pra-penukar frekuensi tinggi membentuk lengkung voltan langkah unipolar, kira-kira menghampiri bentuk kepada gelombang sinus yang tempohnya ialah separuh tempoh voltan keluaran. Litar jambatan LF kemudian menukarkan lengkung langkah unipolar kepada dua bahagian lengkung bipolar yang secara kasarnya menyerupai gelombang sinus.

Dalam penyongsang voltan dengan bentuk keluaran sinusoidal (atau hampir sinusoidal), pra-penukar frekuensi tinggi menjana voltan malar yang hampir dalam amplitud kepada keluaran sinusoidal masa hadapan.

Litar jambatan kemudian membentuk pembolehubah frekuensi rendah daripada voltan malar, melalui berbilang PWM, apabila setiap pasangan transistor dalam setiap separuh kitaran membentuk gelombang sinus keluaran dibuka beberapa kali untuk masa yang berbeza-beza mengikut undang-undang harmonik . Penapis laluan rendah kemudian mengekstrak sinus daripada bentuk gelombang yang terhasil.

Litar pra-penukaran HF dalam penyongsang

Litar prapenukaran frekuensi tinggi yang paling mudah dalam penyongsang adalah menjana sendiri. Ia agak mudah dari segi pelaksanaan teknikal dan agak cekap pada kuasa rendah (sehingga 10-20 W) untuk membekalkan beban yang tidak kritikal kepada proses bekalan kuasa. Kekerapan pengayun tidak lebih daripada 10 kHz.

Maklum balas positif dalam peranti sedemikian diperolehi dengan menepu litar magnet pengubah. Tetapi untuk penyongsang berkuasa, skim sedemikian tidak boleh diterima, kerana kerugian dalam suis meningkat, dan kecekapan akhirnya rendah.Juga, sebarang litar pintas pada output mengganggu ayunan diri.

Litar penukar frekuensi tinggi awal yang lebih baik ialah flyback (sehingga 150 W), tolak-tarik (sehingga 500 W), separuh jambatan dan jambatan (lebih daripada 500 W) pengawal PWM, di mana kekerapan penukaran mencapai ratusan daripada kilohertz.

Jenis penyongsang, mod operasi

Penyongsang voltan fasa tunggal dibahagikan kepada dua kumpulan: dengan gelombang sinus tulen pada output dan dengan gelombang sinus yang diubah suai. Kebanyakan peranti moden membenarkan bentuk isyarat rangkaian yang dipermudahkan (gelombang sinus diubah suai).

Gelombang sinus tulen adalah penting untuk peranti yang mempunyai motor elektrik atau pengubah pada input, atau jika ia adalah peranti khas yang hanya berfungsi dengan gelombang sinus tulen pada input.

Penyongsang tiga fasa biasanya digunakan untuk menjana arus tiga fasa untuk motor elektrik, contohnya untuk bekalan kuasa motor tak segerak tiga fasa… Dalam kes ini, belitan motor disambungkan terus ke output penyongsang. Dari segi kuasa, penyongsang dipilih berdasarkan nilai puncaknya untuk pengguna.

Secara umum, terdapat tiga mod operasi penyongsang: mula, berterusan dan beban berlebihan. Dalam mod permulaan (mengecas kapasiti, memulakan peti sejuk) kuasa boleh menggandakan penarafan penyongsang dalam pecahan sesaat, ini boleh diterima untuk kebanyakan model. Mod berterusan - sepadan dengan nilai undian penyongsang. Mod beban lampau — apabila kuasa pengguna adalah 1.3 kali ganda nilai — dalam mod ini, penyongsang purata boleh berfungsi selama kira-kira setengah jam.