Elementele de bază ale proiectării circuitelor
Importanța proiectării circuitelor în sistemul invertor este evidentă de la sine. Sarcina sa de bază este de a converti eficient puterea de curent continuu în putere de curent alternativ, minimizând în același timp pierderile de energie în timpul procesului de conversie. În proiectarea lui invertor cu undă sinusoidală pură , sunt de obicei implicate mai multe module cheie, inclusiv circuitul de filtru de intrare, circuitul de conversie a puterii, circuitul de filtru de ieșire și circuitul de control etc. Calitatea designului acestor module afectează în mod direct eficiența generală, stabilitatea și calitatea formei de undă de ieșire a invertorului.
Proiectarea circuitului filtrului de intrare este crucială. Funcția sa principală este de a elimina componenta pulsatorie a puterii DC de intrare pentru a asigura stabilitatea tensiunii de intrare. Tensiunea de intrare stabilă nu numai că ajută la reducerea pierderilor de energie în circuitul de conversie a puterii, dar și îmbunătățește semnificativ eficiența de funcționare a invertorului.
Circuitul de conversie a puterii este nucleul invertorului și este responsabil pentru conversia eficientă a puterii de curent continuu în putere de curent alternativ. În această parte, topologia H-bridge și tehnologia de control al modulării lățimii impulsului (PWM) sunt utilizate pe scară largă. Topologia H-bridge are capabilități de operare în patru cadrane, poate gestiona în mod flexibil ieșirea curentului direct și invers și acceptă o varietate de tipuri de sarcină. Tehnologia de control PWM realizează un control precis al tensiunii și frecvenței de ieșire prin ajustarea frecvenței de comutare și a ciclului de lucru al dispozitivelor semiconductoare de putere. Designul optimizat al circuitului de conversie a puterii poate îmbunătăți semnificativ eficiența și stabilitatea invertorului.
Sarcina principală a circuitului de filtru de ieșire este de a elimina armonicile de înaltă frecvență generate de circuitul de conversie a puterii pentru a asigura puritatea formei de undă de ieșire. Ieșirea cu undă sinusoidală pură nu numai că reduce potențialele daune aduse echipamentului de încărcare, dar și îmbunătățește eficient eficiența de funcționare și durata de viață a echipamentului.
Circuitul de control este responsabil pentru monitorizarea în timp real a parametrilor cheie, cum ar fi tensiunea de intrare, tensiunea de ieșire și curentul de ieșire a invertorului și îl ajustează dinamic conform algoritmului setat pentru a asigura funcționarea stabilă a invertorului. Designul avansat al circuitului de control nu numai că poate realiza funcții inteligente de protecție, dar poate suporta și monitorizarea de la distanță și alarmarea defecțiunilor, îmbunătățind fiabilitatea și siguranța invertorului.
Efectul proiectării circuitelor asupra eficienței
În proiectarea circuitului invertorului, pierderea de putere este unul dintre factorii cheie care afectează eficiența generală. Pierderea de putere include în principal pierderea conducției, pierderea prin comutare și pierderea statică. Pierderea de conducție este cauzată în principal de rezistența de conducție a dispozitivului semiconductor de putere, în timp ce pierderea de comutare este strâns legată de viteza și frecvența de comutare a dispozitivului de semiconductor de putere. Pierderile statice sunt cauzate în principal de componente precum rezistențele și condensatorii din circuitul de control. Prin optimizarea designului circuitului, cum ar fi selectarea dispozitivelor semiconductoare de putere cu rezistență scăzută, reducerea frecvenței de comutare și controlul rezonabil al ciclului de lucru, pierderea de putere poate fi redusă semnificativ, îmbunătățind astfel eficiența generală a invertorului.
Suprimarea componentelor armonice este la fel de importantă. Armonicele din forma de undă de ieșire nu numai că vor reduce eficiența de funcționare și durata de viață a echipamentului de încărcare, dar vor crește și pierderea de putere a invertorului. Prin optimizarea designului circuitului filtrului de ieșire, cum ar fi selectarea componentelor filtrului de înaltă calitate și optimizarea structurii și parametrilor filtrului, componentele armonice din forma de undă de ieșire pot fi suprimate eficient, îmbunătățind în continuare eficiența și calitatea formei de undă a invertorului .
Managementul termic este un aspect care nu poate fi ignorat în proiectarea invertorului. Invertorul va genera o anumită cantitate de căldură în timpul funcționării. Dacă disiparea căldurii este slabă, temperatura internă va crește, ceea ce va afecta performanța și durata de viață a componentelor și, în cele din urmă, va reduce eficiența. Prin urmare, designul excelent al circuitului ar trebui să ia în considerare pe deplin problemele de management termic, să dispună rațional componentele și să selecteze materiale de disipare a căldurii cu conductivitate termică ridicată pentru a se asigura că invertorul funcționează eficient și își prelungește durata de viață.
