Teknik Makaleler

DC-AC Dönüştürücüler (İnvertörler): Tasarım, Çalışma ve Uygulamalar

İnvertör : DC-AC Dönüştürücüler , güç elektroniğindeki en önemli unsurlardan biridir . Bunun nedeni, bu dönüşümlere dayanan birçok gerçek hayat uygulamasının olmasıdır. Elektrik devreleri dönüşümü doğrudan akım (DC) girdi Alternatif akım (AC) çıktısı olarak bilinen DC-AC Dönüştürücüler veya İnverterlere . Belirli bir frekansa sahip bir AC çıkışı için güç dönüşümü gerektiren saf 12V, 24V, 48V DC voltajın güç girişi olduğu güç elektroniği uygulamalarında kullanılırlar.

İnverterler
İnverterler

Bunlar, PV sistemleri, akü depolama sistemleri, çekiş sürücüleri, değişken hızlı sürücüler vb. dahil olmak üzere çok sayıda uygulamada kullanılır. DC’den AC’ye dönüştürme daha karmaşıktır çünkü devre , akım yönünü gerekli frekansta tersine çeviren bir tür osilatöre ihtiyaç duyar . Çoğu inverter , DC Voltajını AC Voltajına dönüştürmek için dirençlere, kapasitörlere, transistörlere ve diğer devre cihazlarına güvenir.

Alternatif akım (AC) ve Doğru akım (DC) Kavramı
Alternatif akım

Periyodik olarak yönü değişen akıma alternatif akım (AC) denir. AC jeneratör, dinamo vb. ile üretilir. Frekansı sıfırdan büyüktür.

Basit AC Devresi
Basit AC Devresi

Doğru akım

Akım yönü ve kutupları değişmez. Bir iletken üzerinde daime aynı yöne akar. Frekansı sıfıra eşittir. Pil Hücreleri, DC Jeneratörler tarafından üretilir.

Basit DC Devresi
Basit DC Devresi

İnverter Çeşitleri

3 Ana tip inverter vardır:
1. Sinüs Dalgası (bazen “gerçek” veya “saf” sinüs dalgası olarak anılır)
2. Modifiye edilmiş Sinüs Dalgası (aslında değiştirilmiş bir kare dalga)
3. Kare Dalga

Inverter Çeşitleri
Inverter Çeşitleri

1. Sinüs Dalga Üreteçleri

İnvertör : Hidroelektrik Santral veya Jeneratörden aldığımız dalga biçimini verir. Sinüs dalgalı inverterin en büyük avantajı, piyasada satılan tüm ekipmanlarının sinüs dalgası için tasarlanmış olmasıdır. Bu da alacağınız ekipmanın amacına uygun çalışacağını garanti eder.

Sinüs Dalgası
Sinüs Dalgası

Ekmek yapma makinesi, ışık dimmerleri ve bazı pil şarj cihazları gibi bazı cihazların çalışması için sinüs dalgası gerekir. Saf sinüs dalgalı invertörler daha karmaşıktır ve daha maliyetlidir.


2. Modifiye Edilmiş Sinüs Dalga Üreteci

Modifiye edilmiş sinüs dalga invertörü : Aslında kare dalga formuna sahiptir. Tam sinüs formuna ulaşmamış ama tam kare de olmayan bu inverterler Motorlar, Basit ev aletleri gibi ekipmanları çalıştırabilmektedir. Hassas olan veya modifiye edilmiş sinüs dalgası ile çalışmayan ekipmanlar için tam sinüs dalga dönüştürücüsü gerekmektedir.

Modifiye Edilmiş Sinüs Dalga
Modifiye Edilmiş Sinüs Dalga

3. Kare Dalga

DC kaynağının pozitif ve negatif arasında değiştirildiği bir kare dalga çok basittir. Çok az var, ancak en ucuz invertörler kare dalgalardır. Bir kare dalga invertör, evrensel motorlara sahip aletler gibi basit şeyleri sorunsuz bir şekilde çalıştıracaktır.

Kare Dalga
Kare Dalga

DC’den AC’ye Dönüştürme Adımları

DC-AC Dönüştürücü yani invertörlere ait anahtar bileşenlerini gösteren Blok diyagramı aşağıdaki gibidir.

İnvertör Blok Diyagramı
İnvertör Blok Diyagramı

1. Giriş Filtresi – giriş filtresi, inverter devresine temiz bir voltaj sağlamak için dc kaynağındaki tüm dalgalanmaları veya frekans bozulmalarını ortadan kaldırır.

2. İnverter – bu ana güç devresidir. DC’nin çok seviyeli bir PWM dalga biçimine dönüştürüldüğü yer burasıdır.

3. Çıkış Filtresi – çıkış filtresi, neredeyse sinüzoidal bir çıkış üretmek için PWM dalgasının yüksek frekanslı bileşenlerini kaldırır.

İnvertörler karmaşık cihazlardır, ancak genel güç kaynağı kullanımı için DC’yi AC’ye dönüştürebilirler. İnvertörler, DC sistemlerinin basitliğinden yararlanmamıza ve geleneksel bir AC ortamında çalışmak üzere tasarlanmış ekipmanı kullanmamıza olanak tanır.


Darbe Genişliği Modülasyonu

Eviricilerde en yaygın olarak kullanılan teknik, Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) olarak adlandırılır . PWM, DC voltajını belirli bir darbe ile açıp kapatmak için kullanılır. Her darbenin genişliği, genel elektrik sonucu bir sinüs dalgasınınkine benzer olacak şekilde değiştirilir.

PWM
PWM

Bu, standart bir invertör için bir PWM dalga biçimidir. Burada istenen çıkışı üretmek için tek bir DC voltajı açılır veya kapatılır. Sinüs dalgasına daha çok benzeyen bir çıkış dalga formu oluşturmak için daha fazla giriş DC voltajı seviyesi kullanılır.

PWM
PWM

PWM dalga biçimleri sinüzoidal değildir ve harmonikler üretilecektir. Böylece, daha fazla seviye kullanılırsa, çıkış bir sinüs dalgasına ne kadar yakınsa ve harmonik içerik o kadar düşük olur. PWM dalga biçimini filtrelemek ve harmonik içeriği azaltmak için İnvertör ler, transformatörler, kapasitörler ve indüktörler kullanır.


H-Köprü Devresi

Eviricinin çoğu basit H-Köprü düzenlemesinden oluşur . Devre, Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistörler ( IGBT ) kullanan tek fazlı bir H-Köprü devresinin bir uygulamasıdır.,

H Köprüsü
H Köprüsü

IGBT üzerinde devrede anahtar olarak hareket ederler. Geçide bir sinyal uygulandığında açılırlar ve sinyal kesildiğinde kapanırlar. Q1 ve Q4 kapatılarak, yüke pozitif bir DC beslemesi uygulanır. Q2 ve Q3, yük boyunca negatif DC beslemesi ile sonuçlanacaktır. Ardından, gerekli PWM dalga biçimini üretmek için gerekli kapı sinyallerini üretmek için kontrol devreleri kullanılır.

Kısa devrelerden kaçınmak gereklidir . Bu, hem Q1 hem de Q2’yi aynı anda kapatarak gerçekleşir. Bunu önlemek için, bir sonrakini açmadan önce bir IGBT setini kapatmak gerekir. Diyotlar geçiş dönemi sırasında olası voltaj birikiminin sınırlamak amacıyla endüktif akım için gerekli bir yol sağlar. Kondansatör DC tedarikinde bir varyasyonunu ortadan kaldırması yumuşatma sağlar.

Related posts

Akı Nedir ve Akı Çeşitleri

Ömer Ersin

Ohm Yasası İçin Bir Analoji

Ömer Ersin

Kirchoff ( Kirşof ) Akım ve Gerilimler Kanunu

Ömer Ersin