단일 위상 인버터 회로는 DC 에너지를 AC 에너지로 변환하는 일종의 전력 전자 장비로 전력 시스템, 산업 제어, 통신 장비 등 분야에서 널리 사용됩니다. 이 논문에서는 단일 위상 인버터 회로의 제어 원리가 기본 구성, 작업 원리, 제어 전략, 성능 지수 및 응용 영역을 포함하여 자세히 도입됩니다.
1. 단상 인버터 회로의 기본 구성
단상 인버터 회로는 주로 다음 부분으로 구성됩니다.
1.1 DC 전원 공급 장치 :저장 배터리, 태양 전지판, 연료 전지 등이 될 수있는 단일 위상 인버터 회로의 입력 전원.
1.2 인버터 :DC 전원을 AC 전원으로 변환하기위한 핵심 구성 요소는 일반적으로 풀 브리지 또는 하프 브리지 토폴로지를 채택합니다.
1.3 필터 :인버터 출력의 고주파 고조파를 걸러 내고 출력 AC 전력의 품질을 향상시키는 데 사용됩니다.
1.4 컨트롤러 :인버터의 실시간 제어, 출력 AC 전원의 주파수, 진폭 및 위상 조정을 실현합니다.
1.5 보호 회로 :과부하, 단락, 과열 등과 같은 비정상 조건에서 인버터 회로의 안전한 작동을 보호하는 데 사용됩니다.
2. 단상 인버터 회로의 작동 원리
단일 위상 인버터 회로의 작동 원리는 인버터를 통해 DC 에너지를 AC 에너지로 변환하는 것입니다. 인버터는 일반적으로 풀 브리지 또는 하프 브리지 토폴로지를 채택하며 작업 원칙은 다음과 같습니다.
2.1 풀 브리지 인버터 :S1, S2, S3 및 S4 인 4 개의 스위칭 장치로 구성됩니다. S1 및 S3이 켜져 있고 S2 및 S4가 꺼져있을 때, 교대 전류 (AC)의 상부 절반 사이클은 출력입니다. S2와 S4가 켜져 있고 S1 및 S3이 꺼지면 AC의 하반 사이클이 출력됩니다. 4 개의 스위칭 장치의 켜기 및 오프를 제어함으로써 출력 교대 전류의 주파수 및 진폭을 조정할 수 있습니다.
2.2 하프 브리지 인버터 :S1이 켜지고 S2가 꺼져있을 때 교대 전류 (AC)의 상단 반 사이클을 출력하는 두 개의 스위칭 장치 인 S1 및 S2로 구성되어 있으며 S2가 켜져 있고 S1이 꺼져있을 때 AC의 하반부는 AC의 하반부를 출력합니다. 하프 브리지 인버터는 출력 기능이 낮으며 일반적으로 저전력 응용 프로그램에 사용됩니다.
3. 단상 인버터 회로에 대한 제어 전략
단상 인버터 회로에 대한 제어 전략에는 다음이 포함됩니다.
3.1 펄스 폭 변조 (PWM) 제어 :출력 교대 전류의 진폭 및 주파수 조절은 스위칭 장치의 켜기 시간 및 오프 시간을 조정하여 실현됩니다. PWM 컨트롤은 빠른 응답 속도, 높은 제어 정확도 및 출력 파형의 우수한 품질의 장점을 갖습니다.
3.2 사인파 변조 (SPWM) 제어 :사인파 기준 신호를 생성하고 실제 출력 신호와 비교하여 PWM 제어 신호를 생성합니다 .SPWM 제어는 출력 전류의 정현파 파형을 실현하고 전력의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
3.3 공간 벡터 변조 (SVPWM) 제어 :3 상 인버터의 제어 방법을 단일 상 인버터에 적용함으로써 출력 교대 전류의 진폭 및 위상의 정확한 제어를 실현합니다. SVPWM 컨트롤은 출력 파형의 높은 제어 정확도와 양질의 품질의 장점을 가지고 있습니다.
3.4 예측 제어 :인버터의 실시간 제어는 시스템의 미래 상태를 예측하여 실현됩니다. 예측 제어는 강한 견고성과 좋은 적응성의 장점을 가지고 있습니다.
4. 단상 인버터 회로의 성능 지수
단일 위상 인버터 회로의 성능 지수는 주로 다음을 포함합니다.
4.1 출력 주파수 :인버터에서 AC 출력의 주파수는 일반적으로 입력 DC 전원 공급 장치의 주파수와 동일합니다.
4.2 출력 진폭 :인버터 출력 AC의 진폭은 제어 전략에 의해 조정될 수 있습니다.
4.3 출력 파형 품질 :고조파 함량, 파형 왜곡 및 기타 표시기를 포함한 인버터의 AC 출력의 파형 품질.
4.4 효율성 :DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 데있어 인버터의 효율성, 일반적으로 85%~ 95%사이입니다.
4.5 신뢰성 :장기 작동 중 인버터의 신뢰성, 실패율, 수명 및 기타 지표를 포함한 인버터의 신뢰성.
5. 단일 위상 인버터 회로의 적용 영역
단상 인버터 회로는 다음 분야에서 널리 사용됩니다.
5.1 전원 시스템 :주파수 조절, 위상 조절, 반응성 전력 보상 및 전력 시스템의 기타 응용 프로그램에 사용됩니다.
5.2 산업 통제 :산업 자동화 장비, 모터 드라이브, 전력 관리 및 기타 응용 프로그램에 사용됩니다.
5.3 통신 장비 :통신 기지국, 데이터 센터, 위성 통신 및 기타 장비의 전원 공급 장치에 사용됩니다.
5.4 가정 기기 :에어컨, 냉장고, 세탁기 및 기타 가정 기기의 전력 변환에 사용됩니다.
5.5 새로운 에너지 시스템 :태양 에너지 및 풍력 에너지와 같은 새로운 에너지 시스템의 전력 변환 및 관리에 사용됩니다.
단일 위상 인버터 회로는 광범위한 응용 프로그램을 갖춘 중요한 전력 전자 장치입니다.