Die Wechselrichterstufe eines Wechselrichter ist der Kernbestandteil der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. In dieser Phase werden Schaltkreise wie Transistoren (IGBT), Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFET) und andere Leistungshalbleiterbauelemente verwendet, um durch präzise Steuerungs- und Modulationstechnologie eine präzise Steuerung der Ausgangswellenform zu erreichen.
Schaltkreis:
Das Herzstück des Wechselrichters ist der Schaltkreis, der durch Ein- und Ausschalten des Schaltgeräts die Gleichstromversorgung auf eine Wechselstromversorgung umschaltet. Zu den häufig verwendeten Leistungshalbleiterbauelementen gehören Transistoren (normalerweise IGBTs) und MOSFETs. Diese Schaltgeräte werden im Wechselrichter präzise gesteuert, um die gewünschte Ausgangswellenform zu simulieren.
Arbeitszyklus des Wechselrichters:
Der Grundzyklus des Wechselrichterbetriebs umfasst zwei Phasen: die Leitungsphase und die Abschaltphase. In der Leitungsphase ist das Schaltgerät eingeschaltet und ermöglicht den Stromfluss; Während der Abschaltphase ist das Schaltgerät ausgeschaltet und der Strom gesperrt. Durch Anpassen des Verhältnisses von Ein- und Ausschaltzeit können Form, Frequenz und Spannung der Ausgangswellenform geändert werden.
Pulsweitenmodulation (PWM):
Um die Qualität der Ausgangswellenform zu verbessern, verwenden Wechselrichter normalerweise die Pulsweitenmodulationstechnologie (PWM). PWM erreicht eine hochpräzise Steuerung der Ausgangswellenform durch Anpassen der Arbeitszeit des Schaltgeräts. Konkret schaltet PWM das Schaltgerät mit einer bestimmten Frequenz und simuliert die erforderliche Wechselstromwellenform, indem die Leitungszeit innerhalb jedes Schaltzyklus angepasst wird.
Steuerung der Ausgangswellenform:
Das Design des Wechselrichters ermöglicht es Ingenieuren, Parameter der Ausgangswellenform anzupassen, einschließlich Frequenz, Amplitude und Phase. Diese Flexibilität ermöglicht die Anpassung des Wechselrichters an unterschiedliche Anwendungsanforderungen, beispielsweise die Bereitstellung von 50-Hz-Strom für Haushaltsgeräte oder 60-Hz-Strom für Industrieanlagen.
Wirkungsgrad und Verluste des Wechselrichters:
Der Wirkungsgrad der Wechselrichterstufe ist ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion. Während des Ein- und Ausschaltvorgangs des Schaltgeräts entsteht ein gewisser Energieverlust, und der Gesamtwirkungsgrad des Wechselrichters hängt von der Kontrolle und Minimierung dieser Verluste ab. Effiziente Wechselrichterdesigns nutzen in der Regel fortschrittliche Leistungshalbleiterbauelemente und optimierte PWM-Steuerungsstrategien, um die Effizienz der Energieumwandlung zu verbessern.
Strom- und Spannungsregelung:
Der Wechselrichter muss nicht nur eine Wellenform einer bestimmten Form erzeugen, sondern auch die Stabilität des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung gewährleisten. Daher muss das Steuersystem den Ausgang in Echtzeit überwachen und den Betrieb des Schaltgeräts über einen Rückkopplungsmechanismus anpassen, um stabile Ausgangseigenschaften aufrechtzuerhalten.
