વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટર શું છે, તે કેવી રીતે કામ કરે છે, ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ

ઇન્વર્ટર તરીકે ઓળખાતા વિશેષ ઇલેક્ટ્રોનિક પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ ડાયરેક્ટ કરંટને વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. મોટેભાગે, ઇન્વર્ટર એક મેગ્નિટ્યુડના DC વોલ્ટેજને બીજા મેગ્નિટ્યુડના AC વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

તેથી, ઇન્વર્ટર એ સમયાંતરે બદલાતા વોલ્ટેજનું જનરેટર છે, જ્યારે વોલ્ટેજ વેવફોર્મ સાઇનસૉઇડલ, નજીક-સાઇનસૉઇડલ અથવા સ્પંદિત હોઈ શકે છે... ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ સ્વતંત્ર ઉપકરણો તરીકે અને અવિરત પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ્સ (UPS)ના ભાગ રૂપે થાય છે.

અવિરત પાવર સ્ત્રોતો (UPS) ના ભાગ રૂપે, ઇન્વર્ટર, ઉદાહરણ તરીકે, કમ્પ્યુટર સિસ્ટમ્સને સતત પાવર પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને જો નેટવર્કમાં અચાનક વોલ્ટેજ અદૃશ્ય થઈ જાય, તો ઇન્વર્ટર તરત જ બેકઅપ બેટરીમાંથી મેળવેલી ઊર્જા સાથે કમ્પ્યુટરને સપ્લાય કરવાનું શરૂ કરશે. ઓછામાં ઓછા વપરાશકર્તા પાસે કમ્પ્યુટરને બંધ અને બંધ કરવાનો સમય હશે.

મોટા અવિરત વીજ પુરવઠો મોટી ક્ષમતાની બેટરીઓ સાથે વધુ શક્તિશાળી ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરે છે જે ગ્રીડને ધ્યાનમાં લીધા વિના કલાકો સુધી ગ્રાહકોને સ્વાયત્ત રીતે પાવર આપી શકે છે અને જ્યારે ગ્રીડ સામાન્ય થઈ જાય છે, ત્યારે UPS ગ્રાહકોને આપમેળે સીધા જ મુખ્ય પર સ્વિચ કરશે અને બેટરી ચાર્જ થવાનું શરૂ કરશે.

તકનીકી બાજુ

આધુનિક વીજળી રૂપાંતરણ તકનીકોમાં, ઇન્વર્ટર ફક્ત મધ્યવર્તી એકમ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, જ્યાં તેનું કાર્ય ઉચ્ચ-આવર્તન પરિવર્તન (દસ અને સેંકડો કિલોહર્ટ્ઝ) દ્વારા વોલ્ટેજને કન્વર્ટ કરવાનું છે. સદનસીબે, આજે આ સમસ્યા સરળતાથી ઉકેલી શકાય છે, કારણ કે ઇન્વર્ટરના વિકાસ અને ડિઝાઇન માટે, સેંકડો એમ્પીયરના પ્રવાહનો સામનો કરવા સક્ષમ બંને સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચો, જરૂરી પરિમાણો સાથેના ચુંબકીય કોરો અને ઇન્વર્ટર (રેઝોનન્ટ સહિત) માટે ખાસ રચાયેલ ઇલેક્ટ્રોનિક માઇક્રોકન્ટ્રોલર ઉપલબ્ધ છે.

ઇન્વર્ટર, તેમજ અન્ય પાવર ઉપકરણો માટેની આવશ્યકતાઓમાં શામેલ છે: ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, વિશ્વસનીયતા, સૌથી નાનું શક્ય પરિમાણો અને વજન. ઇન્વર્ટર માટે ઇનપુટ વોલ્ટેજમાં ઉચ્ચ હાર્મોનિક્સના અનુમતિપાત્ર સ્તરનો સામનો કરવો અને વપરાશકર્તાઓ માટે અસ્વીકાર્ય રીતે જોરથી આવેગનો અવાજ ન બનાવવો જરૂરી છે.

સામાન્ય ગ્રીડને સીધી વીજળી પહોંચાડવા માટે વીજળીના "ગ્રીન" સ્ત્રોતો (સૌર પેનલ્સ, પવન ચક્કી) ધરાવતી સિસ્ટમોમાં, ગ્રીડ-ટાઈ ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઔદ્યોગિક ગ્રીડ સાથે સુમેળમાં કામ કરી શકે છે.

વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટરના ઓપરેશન દરમિયાન, સતત વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સમયાંતરે ચલ ધ્રુવીયતા સાથે લોડ સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય છે, જ્યારે કનેક્શન્સની આવર્તન અને તેમની અવધિ નિયંત્રક તરફથી આવતા નિયંત્રણ સંકેત દ્વારા રચાય છે.

ઇન્વર્ટરમાં નિયંત્રક સામાન્ય રીતે ઘણા કાર્યો કરે છે: આઉટપુટ વોલ્ટેજનું નિયમન કરવું, સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચોના સંચાલનને સિંક્રનાઇઝ કરવું, સર્કિટને ઓવરલોડથી સુરક્ષિત કરવું. સામાન્ય રીતે, ઇન્વર્ટરને આમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: એકલા ઇન્વર્ટર (વર્તમાન અને વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટર) અને આશ્રિત ઇન્વર્ટર (ગ્રીડ-ડ્રાઇવ, ગ્રીડ-ડ્રાઇવ, વગેરે)

ઇન્વર્ટર સર્કિટ

ઇન્વર્ટરના સેમિકન્ડક્ટર સ્વીચો કંટ્રોલર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે અને તેમાં રિવર્સ શંટ ડાયોડ હોય છે. ઇન્વર્ટરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ, લોડની વર્તમાન શક્તિના આધારે, સૌથી સરળ કિસ્સામાં, ઉચ્ચ-આવર્તન કન્વર્ટરમાં પલ્સ પહોળાઈને આપમેળે બદલીને ગોઠવવામાં આવે છે. PWM (પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન).

આઉટપુટ લો-ફ્રિકવન્સી વોલ્ટેજના અર્ધ-તરંગો સપ્રમાણતા હોવા જોઈએ જેથી લોડ સર્કિટ કોઈ પણ સંજોગોમાં નોંધપાત્ર સ્થિર ઘટક પ્રાપ્ત ન કરે (ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે આ ખાસ કરીને જોખમી છે), આ માટે એલએફ બ્લોકની પલ્સ પહોળાઈ (માં સૌથી સરળ કેસ) સતત બનાવવામાં આવે છે.

ઇન્વર્ટરના આઉટપુટ સ્વીચોના નિયંત્રણમાં, એક અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે પાવર સર્કિટના બંધારણમાં ક્રમિક ફેરફારને સુનિશ્ચિત કરે છે: ડાયરેક્ટ, શોર્ટ-સર્કિટ, રિવર્સ.

એક રીતે અથવા બીજી રીતે, ઇન્વર્ટરના આઉટપુટ પર તાત્કાલિક લોડ પાવર વેલ્યુ ડબલ-ફ્રિકવન્સી તરંગોનું પાત્ર ધરાવે છે, તેથી જ્યારે લહેરિયાં પ્રવાહો તેમાંથી વહેતા હોય ત્યારે પ્રાથમિક સ્ત્રોતે આવા ઓપરેશન મોડને મંજૂરી આપવી જોઈએ, અને દખલના અનુરૂપ સ્તરનો સામનો કરવો જોઈએ. (ઇનવર્ટર ઇનપુટ પર).

જો પ્રથમ ઇન્વર્ટર ફક્ત મિકેનિકલ હોત, તો આજે સેમિકન્ડક્ટર ઇન્વર્ટર સર્કિટ માટે ઘણા બધા વિકલ્પો છે અને ત્યાં ફક્ત ત્રણ લાક્ષણિક યોજનાઓ છે: ટ્રાન્સફોર્મર વિનાનો પુલ, ટ્રાન્સફોર્મરના શૂન્ય ટર્મિનલ સાથેનો પુશ, ટ્રાન્સફોર્મર સાથેનો પુલ.

ટ્રાન્સફોર્મરલેસ બ્રિજ સર્કિટ 500 VA અવિરત પાવર સપ્લાય અને ઓટોમોટિવ ઇન્વર્ટરમાં જોવા મળે છે. ટ્રાન્સફોર્મરના તટસ્થ ટર્મિનલ સાથેના સ્લાઇડિંગ સર્કિટનો ઉપયોગ 500 VA સુધીની ક્ષમતાવાળા લો-પાવર યુપીએસ (કોમ્પ્યુટર માટે)માં થાય છે, જ્યાં બેકઅપ બેટરી વોલ્ટેજ 12 અથવા 24 વોલ્ટ હોય છે. ટ્રાન્સફોર્મર સાથેના બ્રિજ સર્કિટનો ઉપયોગ અવિરત વીજ પુરવઠાના શક્તિશાળી સ્ત્રોતોમાં થાય છે (એકમો અને દસ kVA માટે).

આઉટપુટ વોલ્ટેજ વેવફોર્મ

લંબચોરસ વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટરમાં, રિવર્સ ડાયોડ સ્વીચોના જૂથને આઉટપુટ પર સ્વિચ કરવામાં આવે છે જેથી સમગ્ર લોડમાં વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરી શકાય અને સર્કિટમાં નિયંત્રિત પરિભ્રમણ મોડ પ્રદાન કરી શકાય. પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જા.

આઉટપુટ વોલ્ટેજની પ્રમાણસરતા માટે નીચેના જવાબદાર છે: નિયંત્રણ કઠોળની સંબંધિત અવધિ અથવા મુખ્ય જૂથોના નિયંત્રણ સંકેતો વચ્ચેનો તબક્કો શિફ્ટ. અનિયંત્રિત પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર પરિભ્રમણ મોડમાં, વપરાશકર્તા ઇન્વર્ટર આઉટપુટ વોલ્ટેજના આકાર અને તીવ્રતાને પ્રભાવિત કરે છે.

સ્ટેપ-આકારના આઉટપુટ સાથેના વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટરમાં, ઉચ્ચ-આવર્તન પૂર્વ-કન્વર્ટર એક ધ્રુવીય સ્ટેપ-વોલ્ટેજ વળાંક બનાવે છે, જે લગભગ સાઈન વેવ જેવો સમયગાળો આઉટપુટ વોલ્ટેજનો અડધો સમયગાળો હોય છે. LF બ્રિજ સર્કિટ પછી યુનિપોલર સ્ટેપ કર્વને દ્વિધ્રુવી વળાંકના બે ભાગમાં ફેરવે છે જે લગભગ સાઈન વેવ જેવું લાગે છે.

આઉટપુટના સાઇનસૉઇડલ (અથવા નજીક-સાઇનસૉઇડલ) આકારવાળા વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટરમાં, ઉચ્ચ-આવર્તન પ્રી-કન્વર્ટર ભવિષ્યના સાઇનસૉઇડલ આઉટપુટના કંપનવિસ્તારમાં સતત વોલ્ટેજ જનરેટ કરે છે.

જ્યારે આઉટપુટ સાઈન વેવ બનાવવાના પ્રત્યેક અર્ધ-ચક્રમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટરની દરેક જોડી હાર્મોનિક કાયદા અનુસાર બદલાતા સમય માટે ઘણી વખત ખોલવામાં આવે છે ત્યારે બ્રિજ સર્કિટ એક કન્સ્ટન્ટ વોલ્ટેજથી, બહુવિધ PWM દ્વારા, ઓછી-આવર્તન ચલ બનાવે છે. . લો-પાસ ફિલ્ટર પછી પરિણામી વેવફોર્મમાંથી સાઈન કાઢે છે.

ઇન્વર્ટરમાં HF પૂર્વ-રૂપાંતરણ સર્કિટ

ઇન્વર્ટરમાં સૌથી સરળ ઉચ્ચ-આવર્તન પૂર્વ-કન્વર્ઝન સર્કિટ સ્વ-ઉત્પાદિત થાય છે. તેઓ તકનીકી અમલીકરણની દ્રષ્ટિએ એકદમ સરળ છે અને પાવર સપ્લાય પ્રક્રિયા માટે મહત્વપૂર્ણ ન હોય તેવા લોડને સપ્લાય કરવા માટે ઓછી શક્તિઓ (10-20 W સુધી) પર તદ્દન કાર્યક્ષમ છે. ઓસિલેટરની આવર્તન 10 kHz કરતાં વધુ નથી.

આવા ઉપકરણોમાં સકારાત્મક પ્રતિસાદ ટ્રાન્સફોર્મર ચુંબકીય સર્કિટને સંતૃપ્ત કરીને મેળવવામાં આવે છે. પરંતુ શક્તિશાળી ઇન્વર્ટર માટે, આવી યોજનાઓ સ્વીકાર્ય નથી, કારણ કે સ્વીચોમાં નુકસાન વધે છે, અને કાર્યક્ષમતા આખરે ઓછી છે.ઉપરાંત, આઉટપુટ પર કોઈપણ શોર્ટ સર્કિટ સ્વ-ઓસિલેશનમાં વિક્ષેપ પાડે છે.

પ્રારંભિક ઉચ્ચ-આવર્તન કન્વર્ટરના વધુ સારા સર્કિટ ફ્લાયબેક (150 W સુધી), પુશ-પુલ (500 W સુધી), હાફ-બ્રિજ અને બ્રિજ (500 W થી વધુ) PWM નિયંત્રકો છે, જ્યાં રૂપાંતરણ આવર્તન સેંકડો સુધી પહોંચે છે. કિલોહર્ટ્ઝનું.

ઇન્વર્ટરના પ્રકારો, કામગીરીની રીતો

સિંગલ-ફેઝ વોલ્ટેજ ઇન્વર્ટરને બે જૂથોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: આઉટપુટ પર શુદ્ધ સાઈન વેવ સાથે અને સંશોધિત સાઈન વેવ સાથે. મોટાભાગના આધુનિક ઉપકરણો નેટવર્ક સિગ્નલ (સંશોધિત સાઈન વેવ)ના સરળ સ્વરૂપને મંજૂરી આપે છે.

ઇનપુટ પર ઇલેક્ટ્રિક મોટર અથવા ટ્રાન્સફોર્મર હોય તેવા ઉપકરણો માટે શુદ્ધ સાઈન વેવ મહત્વપૂર્ણ છે, અથવા જો તે વિશિષ્ટ ઉપકરણ છે જે ફક્ત ઇનપુટ પર શુદ્ધ સાઈન વેવ સાથે કામ કરે છે.

થ્રી-ફેઝ ઇન્વર્ટરનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ માટે થ્રી-ફેઝ કરંટ જનરેટ કરવા માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે પાવર સપ્લાય માટે ત્રણ તબક્કાની અસુમેળ મોટર… આ કિસ્સામાં, મોટર વિન્ડિંગ્સ સીધા ઇન્વર્ટર આઉટપુટ સાથે જોડાયેલ છે. પાવરના સંદર્ભમાં, ઇન્વર્ટર વપરાશકર્તા માટે તેની ટોચની કિંમતના આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે.

સામાન્ય રીતે, ઇન્વર્ટરના સંચાલનના ત્રણ મોડ્સ છે: પ્રારંભ, સતત અને ઓવરલોડ. સ્ટાર્ટ-અપ મોડમાં (ક્ષમતા ચાર્જ કરવી, રેફ્રિજરેટર શરૂ કરવું) પાવર સેકન્ડના અપૂર્ણાંકમાં ઇન્વર્ટરના રેટિંગને બમણું કરી શકે છે, આ મોટાભાગના મોડલ માટે સ્વીકાર્ય છે. સતત મોડ - ઇન્વર્ટરના રેટ કરેલ મૂલ્યને અનુરૂપ. ઓવરલોડ મોડ — જ્યારે વપરાશકર્તાની શક્તિ રેટેડ કરતા 1.3 ગણી હોય છે — આ મોડમાં, સરેરાશ ઇન્વર્ટર લગભગ અડધા કલાક સુધી કામ કરી શકે છે.