వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్ అంటే ఏమిటి, అది ఎలా పనిచేస్తుంది, ఇన్వర్టర్ ఉపయోగం

డైరెక్ట్ కరెంట్‌ను ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌గా మార్చడానికి ఇన్వర్టర్లు అని పిలువబడే ప్రత్యేక ఎలక్ట్రానిక్ విద్యుత్ సరఫరాలను ఉపయోగిస్తారు. చాలా తరచుగా, ఒక ఇన్వర్టర్ ఒక పరిమాణం యొక్క DC వోల్టేజ్‌ను మరొక పరిమాణం యొక్క AC వోల్టేజ్‌గా మారుస్తుంది.

అందువల్ల, ఇన్వర్టర్ అనేది క్రమానుగతంగా మారుతున్న వోల్టేజ్ యొక్క జనరేటర్, అయితే వోల్టేజ్ తరంగ రూపం సైనూసోయిడల్, సమీపంలో-సైనూసోయిడల్ లేదా పల్సెడ్ కావచ్చు... ఇన్వర్టర్‌లు స్వతంత్ర పరికరాలుగా మరియు నిరంతరాయ విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థల (UPS)లో భాగంగా ఉపయోగించబడతాయి.

నిరంతరాయ విద్యుత్ వనరుల (UPS)లో భాగంగా, ఇన్వర్టర్లు కంప్యూటర్ సిస్టమ్‌లకు నిరంతర శక్తిని స్వీకరించడానికి అనుమతిస్తాయి మరియు నెట్‌వర్క్‌లో వోల్టేజ్ అకస్మాత్తుగా అదృశ్యమైతే, ఇన్వర్టర్ వెంటనే బ్యాకప్ బ్యాటరీ నుండి పొందిన శక్తిని కంప్యూటర్‌కు సరఫరా చేయడం ప్రారంభిస్తుంది. కనీసం వినియోగదారు కంప్యూటర్‌ను ఆపివేయడానికి మరియు ఆపివేయడానికి సమయం ఉంటుంది.

పెద్ద అంతరాయం లేని విద్యుత్ సరఫరాలు గ్రిడ్‌తో సంబంధం లేకుండా గంటల తరబడి వినియోగదారులకు స్వయంప్రతిపత్తిని అందించగల పెద్ద కెపాసిటీ బ్యాటరీలతో మరింత శక్తివంతమైన ఇన్వర్టర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి మరియు గ్రిడ్ సాధారణ స్థితికి వచ్చినప్పుడు, UPS స్వయంచాలకంగా వినియోగదారులను నేరుగా మెయిన్‌లకు మారుస్తుంది మరియు బ్యాటరీలు ఛార్జింగ్ ప్రారంభమవుతాయి.

సాంకేతిక వైపు

ఆధునిక విద్యుత్ మార్పిడి సాంకేతికతలలో, ఇన్వర్టర్ ఒక ఇంటర్మీడియట్ యూనిట్‌గా మాత్రమే పని చేస్తుంది, ఇక్కడ దాని పని అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ (పదుల మరియు వందల కిలోహెర్ట్జ్) ద్వారా వోల్టేజ్‌ను మార్చడం. అదృష్టవశాత్తూ, నేడు ఈ సమస్యను సులభంగా పరిష్కరించవచ్చు, ఎందుకంటే ఇన్వర్టర్‌ల అభివృద్ధి మరియు రూపకల్పన కోసం, వందలాది ఆంపియర్‌ల ప్రవాహాలను తట్టుకోగల రెండు సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌లు, అవసరమైన పారామితులతో మాగ్నెటిక్ కోర్లు మరియు ఇన్వర్టర్‌ల కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఎలక్ట్రానిక్ మైక్రోకంట్రోలర్‌లు (రెసొనెంట్‌తో సహా) అందుబాటులో ఉన్నాయి.

ఇన్వర్టర్‌ల కోసం, అలాగే ఇతర పవర్ పరికరాల కోసం అవసరాలు: అధిక సామర్థ్యం, ​​విశ్వసనీయత, సాధ్యమైనంత చిన్న కొలతలు మరియు బరువు. ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో అధిక హార్మోనిక్స్ యొక్క అనుమతించదగిన స్థాయిని తట్టుకోవడం మరియు వినియోగదారులకు ఆమోదయోగ్యం కాని బిగ్గరగా ప్రేరణ శబ్దాన్ని సృష్టించకుండా ఉండటం కూడా ఇన్వర్టర్‌కు అవసరం.

సాధారణ గ్రిడ్‌కు నేరుగా విద్యుత్తును సరఫరా చేయడానికి "ఆకుపచ్చ" విద్యుత్తు (సోలార్ ప్యానెల్లు, విండ్ మిల్లులు) ఉన్న వ్యవస్థలలో, గ్రిడ్-టై ఇన్వర్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి పారిశ్రామిక గ్రిడ్‌తో ఏకకాలంలో పని చేయగలవు.

వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, స్థిరమైన వోల్టేజ్ మూలం కాలానుగుణంగా వేరియబుల్ ధ్రువణతతో లోడ్ సర్క్యూట్కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, అయితే కనెక్షన్ల ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు వాటి వ్యవధి నియంత్రిక నుండి వచ్చే నియంత్రణ సిగ్నల్ ద్వారా ఏర్పడతాయి.

ఇన్వర్టర్‌లోని కంట్రోలర్ సాధారణంగా అనేక విధులను నిర్వహిస్తుంది: అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించడం, సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌ల ఆపరేషన్‌ను సమకాలీకరించడం, ఓవర్‌లోడ్ నుండి సర్క్యూట్‌ను రక్షించడం. సాధారణంగా, ఇన్వర్టర్లు విభజించబడ్డాయి: స్టాండ్-అలోన్ ఇన్వర్టర్లు (కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్లు) మరియు డిపెండెంట్ ఇన్వర్టర్లు (గ్రిడ్-డ్రైవెన్, గ్రిడ్-డ్రైవెన్, మొదలైనవి)

ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్

ఇన్వర్టర్ యొక్క సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌లు నియంత్రికచే నియంత్రించబడతాయి మరియు రివర్స్ షంట్ డయోడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. ఇన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్, లోడ్ యొక్క ప్రస్తుత శక్తిని బట్టి, సరళమైన సందర్భంలో, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌లో పల్స్ వెడల్పును స్వయంచాలకంగా మార్చడం ద్వారా సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. PWM (పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్).

అవుట్‌పుట్ తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ వోల్టేజ్ యొక్క సగం-తరంగాలు తప్పనిసరిగా సుష్టంగా ఉండాలి, తద్వారా లోడ్ సర్క్యూట్‌లు ఎట్టి పరిస్థితుల్లోనూ గణనీయమైన స్థిరమైన భాగాన్ని పొందవు (ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లకు ఇది ముఖ్యంగా ప్రమాదకరం), దీని కోసం LF బ్లాక్ యొక్క పల్స్ వెడల్పు (లో సరళమైన సందర్భం) స్థిరంగా ఉంటుంది.

ఇన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ స్విచ్ల నియంత్రణలో, ఒక అల్గోరిథం ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది పవర్ సర్క్యూట్ యొక్క నిర్మాణాలలో వరుస మార్పును నిర్ధారిస్తుంది: ప్రత్యక్ష, షార్ట్-సర్క్యూట్, రివర్స్.

ఒక మార్గం లేదా మరొక విధంగా, ఇన్వర్టర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద తక్షణ లోడ్ శక్తి విలువ డబుల్-ఫ్రీక్వెన్సీ తరంగాలను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి అలల ప్రవాహాలు దాని గుండా ప్రవహించినప్పుడు ప్రాథమిక మూలం అటువంటి ఆపరేషన్ మోడ్‌ను అనుమతించాలి మరియు సంబంధిత స్థాయి జోక్యాన్ని తట్టుకోవాలి. (ఇన్వర్టర్ ఇన్‌పుట్ వద్ద).

మొదటి ఇన్వర్టర్లు ప్రత్యేకంగా యాంత్రికంగా ఉంటే, నేడు సెమీకండక్టర్ ఇన్వర్టర్ సర్క్యూట్లకు అనేక ఎంపికలు ఉన్నాయి మరియు మూడు సాధారణ పథకాలు మాత్రమే ఉన్నాయి: ట్రాన్స్ఫార్మర్ లేని వంతెన, ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క జీరో టెర్మినల్తో ఒక పుష్, ట్రాన్స్ఫార్మర్తో వంతెన.

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లెస్ బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ 500 VA నిరంతరాయ విద్యుత్ సరఫరాలు మరియు ఆటోమోటివ్ ఇన్వర్టర్‌లలో కనుగొనబడింది. ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క తటస్థ టెర్మినల్తో స్లైడింగ్ సర్క్యూట్ 500 VA వరకు సామర్థ్యంతో తక్కువ-శక్తి UPS (కంప్యూటర్ల కోసం) లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇక్కడ బ్యాకప్ బ్యాటరీ వోల్టేజ్ 12 లేదా 24 వోల్ట్లు. ట్రాన్స్ఫార్మర్తో వంతెన సర్క్యూట్ నిరంతరాయ విద్యుత్ సరఫరా యొక్క శక్తివంతమైన వనరులలో ఉపయోగించబడుతుంది (యూనిట్లు మరియు పదుల kVA కోసం).

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ తరంగ రూపం

దీర్ఘచతురస్రాకార వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్లలో, రివర్స్ డయోడ్ స్విచ్‌ల సమూహం అవుట్‌పుట్ వద్ద స్విచ్ చేయబడుతుంది, తద్వారా లోడ్ అంతటా ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు సర్క్యూట్‌లో నియంత్రిత సర్క్యులేషన్ మోడ్‌ను అందిస్తుంది. రియాక్టివ్ శక్తి.

అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క అనుపాతానికి కిందివి బాధ్యత వహిస్తాయి: నియంత్రణ పప్పుల సాపేక్ష వ్యవధి లేదా కీ సమూహాల నియంత్రణ సంకేతాల మధ్య దశ మార్పు. అనియంత్రిత రియాక్టివ్ పవర్ సర్క్యులేషన్ మోడ్‌లో, వినియోగదారు ఇన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ యొక్క ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తాడు.

స్టెప్-ఆకారపు అవుట్‌పుట్‌తో కూడిన వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్‌లలో, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రీ-కన్వర్టర్ యూనిపోలార్ స్టెప్-వోల్టేజ్ కర్వ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది సుమారుగా సైన్ వేవ్‌కు ఆకారంలో ఉంటుంది, దీని వ్యవధి అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌లో సగం కాలం ఉంటుంది. LF బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ అప్పుడు యూనిపోలార్ స్టెప్ కర్వ్‌ను బైపోలార్ కర్వ్ యొక్క రెండు భాగాలుగా మారుస్తుంది, ఇది దాదాపుగా సైన్ వేవ్‌ను పోలి ఉంటుంది.

అవుట్‌పుట్ యొక్క సైనూసోయిడల్ (లేదా సమీపంలో-సైనోసోయిడల్) ఆకారంతో వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్‌లలో, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రీ-కన్వర్టర్ భవిష్యత్ సైనూసోయిడల్ అవుట్‌పుట్‌కు వ్యాప్తిలో స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ తర్వాత స్థిరమైన వోల్టేజ్ నుండి తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ వేరియబుల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, బహుళ PWMల ద్వారా, అవుట్‌పుట్ సైన్ వేవ్‌ను రూపొందించే ప్రతి అర్ధ-చక్రంలో ప్రతి జత ట్రాన్సిస్టర్‌లు హార్మోనిక్ చట్టం ప్రకారం మారుతూ అనేక సార్లు తెరవబడినప్పుడు . తక్కువ-పాస్ ఫిల్టర్ ఫలితంగా తరంగ రూపం నుండి సైన్‌ను సంగ్రహిస్తుంది.

ఇన్వర్టర్‌లలో HF ప్రీ-కన్వర్షన్ సర్క్యూట్‌లు

ఇన్వర్టర్‌లలో సరళమైన హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రీకన్వర్షన్ సర్క్యూట్‌లు స్వీయ-ఉత్పత్తి. సాంకేతిక అమలు పరంగా అవి చాలా సరళంగా ఉంటాయి మరియు విద్యుత్ సరఫరా ప్రక్రియకు కీలకం కాని లోడ్‌లను సరఫరా చేయడానికి తక్కువ శక్తితో (10-20 W వరకు) చాలా సమర్థవంతంగా ఉంటాయి. ఓసిలేటర్ల ఫ్రీక్వెన్సీ 10 kHz కంటే ఎక్కువ కాదు.

అటువంటి పరికరాలలో సానుకూల అభిప్రాయం ట్రాన్స్ఫార్మర్ మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ను సంతృప్తపరచడం ద్వారా పొందబడుతుంది. కానీ శక్తివంతమైన ఇన్వర్టర్‌ల కోసం, ఇటువంటి పథకాలు ఆమోదయోగ్యం కాదు, ఎందుకంటే స్విచ్‌లలో నష్టాలు పెరుగుతాయి మరియు సామర్థ్యం అంతిమంగా తక్కువగా ఉంటుంది.అలాగే, అవుట్పుట్ వద్ద ఏదైనా షార్ట్ సర్క్యూట్ స్వీయ-డోలనాలను అంతరాయం కలిగిస్తుంది.

ప్రిలిమినరీ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్‌ల యొక్క మెరుగైన సర్క్యూట్‌లు ఫ్లైబ్యాక్ (150 W వరకు), పుష్-పుల్ (500 W వరకు), సగం-వంతెన మరియు PWM కంట్రోలర్‌ల వంతెన (500 W కంటే ఎక్కువ), ఇక్కడ మార్పిడి ఫ్రీక్వెన్సీ వందలకు చేరుకుంటుంది. కిలోహెర్ట్జ్.

ఇన్వర్టర్ల రకాలు, ఆపరేషన్ రీతులు

సింగిల్-ఫేజ్ వోల్టేజ్ ఇన్వర్టర్‌లు రెండు గ్రూపులుగా విభజించబడ్డాయి: అవుట్‌పుట్ వద్ద స్వచ్ఛమైన సైన్ వేవ్‌తో మరియు సవరించిన సైన్ వేవ్‌తో చాలా ఆధునిక పరికరాలు నెట్‌వర్క్ సిగ్నల్ (మార్పు చేసిన సైన్ వేవ్) యొక్క సరళీకృత రూపాన్ని అనుమతిస్తాయి.

ఇన్‌పుట్ వద్ద ఎలక్ట్రిక్ మోటారు లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఉన్న పరికరాలకు లేదా ఇన్‌పుట్ వద్ద స్వచ్ఛమైన సైన్ వేవ్‌తో మాత్రమే పనిచేసే ప్రత్యేక పరికరం అయితే, స్వచ్ఛమైన సైన్ వేవ్ ముఖ్యమైనది.

త్రీ-ఫేజ్ ఇన్వర్టర్‌లు సాధారణంగా ఎలక్ట్రిక్ మోటార్‌ల కోసం త్రీ-ఫేజ్ కరెంట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఉదాహరణకు విద్యుత్ సరఫరా కోసం. మూడు-దశల అసమకాలిక మోటార్… ఈ సందర్భంలో, మోటారు వైండింగ్‌లు నేరుగా ఇన్వర్టర్ అవుట్‌పుట్‌కి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. శక్తి పరంగా, వినియోగదారు కోసం దాని గరిష్ట విలువ ఆధారంగా ఇన్వర్టర్ ఎంపిక చేయబడుతుంది.

సాధారణంగా, ఇన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేషన్ యొక్క మూడు రీతులు ఉన్నాయి: ప్రారంభం, నిరంతర మరియు ఓవర్లోడ్. ప్రారంభ మోడ్‌లో (సామర్థ్యాన్ని ఛార్జ్ చేయడం, రిఫ్రిజిరేటర్‌ను ప్రారంభించడం) శక్తి ఇన్వర్టర్ యొక్క రేటింగ్‌ను సెకనులో రెట్టింపు చేయగలదు, ఇది చాలా మోడళ్లకు ఆమోదయోగ్యమైనది. నిరంతర మోడ్ - ఇన్వర్టర్ యొక్క రేట్ విలువకు అనుగుణంగా. ఓవర్‌లోడ్ మోడ్ - వినియోగదారు శక్తి 1.3 రెట్లు రేట్ చేయబడినప్పుడు - ఈ మోడ్‌లో, సగటు ఇన్వర్టర్ అరగంట పాటు పని చేస్తుంది.