Инвертор с чистым синусом за 15 минут или «силовая электроника

Электричество постоянного и переменного тока

Когда преподаватели науки объясняют основную идею электричества как поток электронов, они обычно говорят о постоянном токе (DC). Мы узнаем, что электроны немного похожи на линию муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии так же, как муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для чего-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема (сплошная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель, а электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампе, пока вся энергия батареи истощается.

В больших бытовых приборах электричество работает по-другому. Источник питания, который поступает от розетки в стене, основан на переменном токе (AC), где электричество переключается в направлении 50−60 раз в секунду (другими словами, на частоте 50−60 Гц). Трудно понять, как AC доставляет энергию, когда он постоянно меняет свое мнение о том, куда он идет. Если электроны, выходящие из настенной розетки, добираются, скажем, на несколько миллиметров вниз по кабелю, тогда нужно обратить вспять направление и вернуться назад, как они когда-либо добираются до лампы на столе, чтобы та засветилась?

Ответ на самом деле довольно прост. Представьте, что между лампой и стеной заполнены электроны. Когда вы щелкаете на переключателе, все электроны, заполняющие кабель, вибрируют назад и вперед в нитях лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и лампа засвечивается. Электроны необязательно должны вращаться по кругу для переноса энергии: в АС они просто «бегут на месте».

Критерии выбора автономных инверторов

При выборе автономного инвертора обратите внимание на несколько главных характеристик. Выделим главные параметры и их особенности

Количество фаз

При выборе числа фаз учтите следующие моменты:

  1. Если к вашему дому походит трехфазное напряжение (380 В), автономный инвертор также должен быть трехфазным.
  2. В ситуации, когда к автомату подключено только однофазное напряжение (220 В), оборудование должно быть соответствующим.

Номинальная / пиковая мощность на выходе

Оптимально, чтобы номинальная мощность автономного инвертора равнялась сумме нагрузок (потребителей в доме). Для надежности лучше покупать оборудование с запасом и учетом пусковых токов.

Фактор пусковых I характерен для холодильного оборудования, насосов и иной техники с индукционной нагрузкой. В ней токи в момент запуска могут в 7-10 раз превышать номинальный параметр.

Для расчета перемножьте пусковой ток на напряжение в доме и сравните с пиковым параметром мощности (первый показатель должен быть ниже).

Если разработчик не указал пиковый мощностной параметр автономного инвертора, это означает, что номинальный параметр в реальности пиковый.

Форма U вых

Это ключевой параметр, от которого зависит качество работы приемников.

Здесь выделяется три типа:

  1. Чистый синус.
  2. Квази синусоида.
  3. Прямоугольная синусоида.

Во избежание проблем в эксплуатации и повреждения оборудования рекомендуется выбирать автономный инвертор с правильной синусоидой.

Это связано с тем, что индуктивная нагрузка очень чувствительная к форме напряжения. Если на выходе устройства прямоугольная синусоида, основное оборудование не будет работать и может поломаться.

Квази синусоида — некий компромисс между чистой и прямоугольной синусоидой. Большая часть моделей автономных инверторов, представленных на рынке и имеющих такую характеристику, являются качественными. Но нужно быть осторожным, ведь попадаются и малонадежные варианты.

Защита оборудования

Хорошая модель автономного инвертора должна обладать полным набором разного рода защитных характеристик.

Выделим основные виды защит:

  • от перегрева;
  • защита АКБ;
  • от КЗ;
  • от перегруза на выходе.

Если на модели установлен вентилятор для принудительного снижения температуры, уточните у консультанта, функционирует ли он во всех ситуациях или включается только при повышении нагрузки выше определенного значения.

В лучших моделях вентилятор выключается при минимальной нагрузке

Как результат, автономный инвертор издает меньше шума, что важно при его установке в жилом доме

КПД

По параметру КПД можно понять, сколько энергии устройство расходует без пользы. Лучшие представители имеют КПД в диапазоне от 90 до 95%. Если этот параметр меньше 90%, 1/10 часть энергии будет расходоваться впустую, что является недопустимым для солнечных станций.

Собственное потребление

Показатель отображает, какую мощность потребляет оборудование без подключенной к нему нагрузки. Оптимально, если этот параметр составляет не больше 1% от номинальной мощности.

К примеру, если Sном автономного инвертора (номинальная мощность) составляет 3000 Вт, собственное потребление не должно превышать 30 Вт. Если устройство будет постоянно включено в сеть, лучше выбирать модель с низким параметром мощности.

Наличие спящего / дежурного режима

Суть опции состоит в отключении устройства, если оно не используется длительное время и отсутствует нагрузка.

В этом случае собственная мощность опускается до трех-шести Ватт. При этом автономный инвертор находится в режиме постоянного отслеживания тока, чтобы в любой момент включиться на полную мощность.

Но есть особенность. Во избежание трудностей с питанием девайсов, имеющих небольшие нагрузки, нужна опция ручного отключения дежурного / спящего режима. В этом случае владелец сможет сам активировать и деактивировать функцию в случае необходимости.

Если отключение не предусмотрено, возможна ситуация, когда автономный инвертор останется в дежурном режиме при подключении маломощной нагрузки, к примеру, зарядки.

В завершение отметим, что не берите слишком дешевые устройства, ведь их качество может оказаться далеким от идеала. Лучше выбирать модели с учетом производителя, характеристик и других параметров.

Где применяется

Область применения трехфазных инверторов достаточно большая, а в некоторых случаях без них просто невозможно обойтись. Управление электродвигателями будет гораздо эффективнее, когда используются модифицированные современные трехфазные инверторные устройства. Они включаются в общую схему с одно- и трехфазными асинхронными двигателями, коллекторными агрегатами, а также с трехфазными двигателями постоянного тока.

Для управления разными типами двигателей используются свои режимы, поддерживаемые соответствующим программным обеспечением. Это дает возможность подключать практически любые двигатели в обмотках которых имеется от 1 до 3 фаз. В виде исключения можно отметить конструкцию биполярных двухфазных шаговых двигателей, оборудованных двумя независимыми обмотками.

В состав комплектующих такого инвертора входит основная плата управления, входы и выходы питания, а также интерфейс для ввода необходимых данных и вывода текущих показаний на дисплей или табло. Довольно часто управления осуществляется с помощью компьютера. Подключение инвертора выполняется через специальный разъем, установленный на плате.

В современных инверторах управления предусмотрен демонстрационный режим, при котором поочередно запускается показ основных функций – пуска и остановки, изменения скорости и реверса. Для переключений между функциями предусмотрены 4 кнопки, расположенные на плате.

Что предстваляет собой инвертор

Одним из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Вестингауза, босса Westinghouse Electrical Company) является то, что большинство приборов, которые мы имеем в наших домах, специально разработаны для работы от сети переменного тока. Приборы, нуждающиеся в постоянном токе, но потребляющие электроэнергию от розетки переменного, нуждаются в дополнительной части оборудования, называемой выпрямителем, как правило, из электронных компонентов, называемых диодами, для преобразования AC в DC.

Инвертор выполняет противоположную работу, и довольно легко понять ее суть. Предположим, у вас есть аккумулятор в фонарике, а переключатель закрыт, поэтому DC течет по цепи всегда в том же направлении, что и гоночный автомобиль вокруг дорожки. Теперь, если вы вытащите батарею и развернете ее, предполагая, что это соответствует другому способу, он почти наверняка все еще подаст свет, и вы не заметите какой-либо разницы в освещение, которое вы получаете, — но электрический ток будет протекать противоположным образом.

Предположим, у вас были молниеносные руки, и они были достаточно ловкими, чтобы переворачивать батарею 50−60 раз в секунду. Тогда бы вы стали своего рода механическим инвертором, превратив питание постоянного тока батареи в переменный на частоте 50−60 Гц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в электрических магазинах, работают не так, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные переключатели, которые быстро переключаются на текущее направление. Инверторы, подобные этому, часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо протекает в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями.

Такие внезапные перемены направления опасны для некоторых видов электрооборудования. При нормальной мощности AC, он постепенно переходит с одной стороны в другую в виде синусоидальной волны.

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого рода плавно изменяющегося выхода переменного от входа постоянного тока. Они используют электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторами, для увеличения и снижения выходного тока, чем резкий, прямоугольный выходной сигнал включения / выключения, который вы получаете с помощью базового инвертора.

Инверторы также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного входного напряжения DC на совершенно другое выходное напряжение переменного (выше или ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше входной мощности. Из закона сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не может выдавать больше энергии, чем они потребляют, и некоторая энергия должна быть потеряна как тепло, поскольку электричество протекает через различные электрические и электронные компоненты. На практике эффективность инвертора часто превышает 90 процентов, хотя базовая физика говорит нам, что какая-то часть энергии — какой бы она ни была — всегда где-то теряется.

Что такое гибридный инвертор, принцип действия

Начнем с теоретической части и разберемся с особенностями оборудования.

Гибридный инвертор — устройство, позволяющее параллельно использовать напряжение от источников постоянного (DC) и переменного (AC) тока. Приоритет отдается какому-то одному источнику, а второй находится «на подхвате» и подключается в случае потери напряжения.

Основная функция — преобразование постоянного тока в переменный с дальнейшим подключением к электрической сети дома для бесперебойного электроснабжения.

В качестве источника DC может выступать солнечная батарея, небольшая гидроэлектростанция, ветряная мельница и т. д.

Принцип действия гибридного оборудования зависит от времени суток:

  1. День. В этот период энергия солнца попадает на фотоэлемент, преобразуется в электричество и подается к инвертору для преобразования. На выходе получается напряжение, максимально подходящее для бытовой сети. После этого устройство питает электрическую сеть дома, заряжает АКБ, а при чрезмерном заряде сбрасывает «лишнее» в общую сеть по «зеленому» тарифу.
  2. Вечер, ночь. С учетом выбранного режима гибридный инвертор подает напряжение на дом от АКБ или от бытовой сети.

Благодаря переключению режимов, обеспечивается круглосуточная подача электричества в бытовую сеть без сбоев (даже при потере одного из источников питания).

В зависимости от применяемой модели гибридный инвертор может иметь следующие возможности:

  • «подмешивание» энергии от АКБ;
  • добавление мощностей оборудования и электросети;
  • регулировка частоты тока на выходе;
  • подключение сетевых фотоэлектрических инверторов;
  • автоматическое переключение цепи питания потребителей и т. д.

Предназначение автомобильных инверторов

Чтобы устройство преобразования тока работало надежно и безопасно, в инверторе обязательно должна присутствовать система защиты от возможного перегревания и перегрузок. Для подключения инвертора к автомобилю используют специальные зажимные фиксаторы типа «крокодил» или клеммы. Инверторы позволяют решить задачу по преобразованию напряжения, чтобы можно было запитать от них различные устройства.

Как можно подключить автомобильный преобразователь? Сложного тут ничего нет. Используя «крокодилы» или клеммы, вы сможете присоединить устройство прямо к аккумулятору. В случае маломощной модели можно использовать гнездо прикуривателя. Этот вариант будет оптимальным для подключения ноутбука или других электронных гаджетов внутри машины.

Зачем нужен автомобильный инвертор?

Ограничения и особенности работы

В огромном перечне электроприборов, для которых допустима работа совместно с инверторами, существуют исключения. Это электрические приборы, которые не имеют жестко нормированного потребления мощности, которое может резко меняться во время работы или имеют крайне высокое потребление мощности при запуске/во время работы. В качестве примеров можно привести портативные сварочные аппараты или холодильники (морозильники) изготовленные 7-10 лет назад или раньше. Например, у такого холодильника мощностью, скажем 100Вт, пусковая мощность может достигать 1500 Вт и более. Поэтому работа таких устройств совместно с инверторами не гарантируется, так как крайне высока вероятность поломки инвертора. Подключение современных холодильников допускается.

Время работы от батареи/аккумулятора

В каждом конкретном случае пользователь сам определяет время работы только от энергии батареи/аккумулятора (без запущенного двигателя), исходя из её ёмкости, состояния, условий использования, мощности и типа нагрузки. Для приборов, потребляющих постоянную мощность равную номинальной (обозначенной на них) примерное время работы можно посчитать по формуле приведенной ниже: Т = (С х 8,5) / Р; Т (ч) – время работы от батареи/аккумулятора; С (Ач) – ёмкость батареи/аккумулятора; Р (Вт) – мощность подключенных устройств Для приборов, потребляющих номинальную мощность, только в момент включения/прикладывания нагрузки, рассчитать время их реальной работы от батареи/аккумулятора сложнее, т.к. обычно процессы сверления, распиливания, шлифования и т.д. довольно кратковременны. Энергии только батареи/аккумулятора, как правило, хватает на продолжительное время работы. Приблизительная формула: T = (C х 17) / P; T (ч) – время работы от батареи/аккумулятора; C (Ач) – емкость батареи/аккумулятора; P (Вт) – мощность подключенных устройств Подключение потребителей мощностью более 1 кВт на длительный срок (более часа) следует осуществлять к аккумулятору, работающему совместно с автомобильным генератором, который лучше заводить после исчерпания заряда аккумулятора. Время автономной работы таких потребителей от батареи/аккумулятора уменьшается неравномерно. При больших нагрузках время работы может быть значительно меньше расчётного. При запущенном двигателе (и, соответственно, генераторе) время работы потребителей не ограничено, если мощность генератора больше или равна мощности подключенной нагрузки. Автомобильный генератор развивает свою номинальную мощность при соответствующих оборотах (обычно 2000 об/мин). Если в состав потребителей электроэнергии входит индуктивная нагрузка на основе асинхронных электродвигателей (холодильник, кондиционер,насос), например: холодильник + ТВ + освещение, то общая суммарная мощность такой нагрузки не должна превышать половины от максимальной мощности инвертора. Например, для одновременного подключения холодильника (100Вт) + ТВ (90Вт) + освещения (400Вт) + насоса «Малыш» (400Вт) = 990Вт, необходим инвертор мощностью, как минимум 2000Вт. Следует помнить также, что аккумуляторы обладают свойством остаточной емкости. Т.е. например, если, используя аккумулятор 90 Ач, вы работали газонокосилкой мощностью 1 кВт в течение 45 мин., после чего инвертор выключится – уменьшите нагрузку до 500 Вт (подключите, к примеру, дрель) и работайте столько же. Потом можно подключить 300 Вт, затем 130Вт, 60Вт, 30Вт и т.д. Расходование 100% энергии аккумулятора не рекомендуется, т.к. ресурс работы аккумулятор в этом случае сокращается. Если суммарная потребляемая мощность подключенных приборов больше номинальной мощности инвертора или температура инвертора достигла максимальной допустимой для данной модели, то сработает защита от перегрева и инвертор выключится. Кроме того, если входное напряжение ниже нормы, то инвертор также отключится. В подобном случае отключите прибор и включите автомобильный двигатель для подзарядки аккумулятора. В некоторых моделях, для подобных ситуаций предусмотрены световые индикаторы и звуковой сигнал (см. Таблицу 1).

Классификация преобразователей напряжения

Если рассматривать автомобильные преобразователи по критериям универсальности и конструктивной сложности, то всё их многообразие можно разделить на два вида:

  • приборы с модифицированной синусоидой;
  • устройства с «чистой» синусоидой.

На выходе первых формируется напряжение, форма которого приближается к синусоиде при помощи множества прямоугольных ступенек ( меандр, о котором мы говорили чуть выше, является наиболее грубым приближением). Чем больше ступенек, тем точнее сигнал и меньше помех на выходе, что требует усложнения электрической схемы. Поэтому качественный автопреобразователь с модифицированной синусоидой стоит недёшево. Что же касается вторых, то они имеют выходное напряжение с параметрами, приближенными к стационарной электрической сети (форма сигнала – «чистая» синусоида).

Кроме того, инверторы делят на три класса мощности:

  1. Маломощные – для нагрузки не более 300 Вт. Питают зарядные устройства и блоки питания цифровой техники, осветительные лампы, электробритвы. Приборы этого типа оснащаются разъёмом для подсоединения к гнезду прикуривателя.
  2. Средней мощности – рассчитанные на 300-1500 Вт. Массовый класс автопреобразователей, которые подходят для подключения бытовой техники – от телевизоров до микроволновых печей и др. Подобные устройства требуют токоотдачи более 25 А, поэтому их можно питать непосредственно от автомобильного аккумулятора.
  3. Мощные устройства, предназначенные для нагрузки 1500 Вт и выше. Потребляют ток более 125 А и дают возможность использовать в дороге любую технику и электроинструмент – дрель, болгарку и т. д.

Если же говорить о классификации по производителю, то наиболее качественными считаются устройства, изготовленные известными европейскими, японскими и американскими компаниями. Второе место отдадим продукции отечественных брендов – она имеет оптимальное соотношение цены и качества. В конце списка — инверторы «ноунейм»-производителей и недорогие приборы китайской сборки.

Популярные модели

Очень много моделей инверторов выпускается в нашей стране. Применяться они могут как в промышленном производстве, так и в бытовых условиях. Популярными считаются:

  1. AIRLINE API-150−01 — допустимый порог мощности прибора составляет 150 Вт. Корпус изготовлен из прочного пластика, который способен выдерживать высокие температуры. Автомобильный инвертор подключается от прикуривателя, который находится в салоне. К этому аппарату можно подключить несколько электрических приборов, общая мощность которых составляет не более 150 Вт. Аппарат имеет защиту от короткого замыкания и скачков входящего напряжения.
  2. Jet A JA-P11 — если поблизости нет сети электрической энергии, то этот аппарат выручит в любой ситуации. Максимальная мощность устройства составляет около 300 Вт. Существует защита от низкого питающего напряжения, перегрева и перегрузок.
  3. Titan HW-150E1 150 Вт — осуществляет возможность пользоваться электроприборами до 150 Вт. Подключается от автомобильного прикуривателя и выходное напряжение составляет 220—240 В. Вес аппарата не превышает 0,5 кг, что делает его очень удобным в дальних поездках.

Можно отметить и другие неплохие инверторы: Kensington Ultra Portable Inverter 150—33362EU, Inverter 150W AVS, Robiton 150W.

Очень часто пользователей световых электроприборов и СБТ интересует: «Как без трансформатора из 220 вольт получить 12в или другое низкое напряжение?». Обычно этим вопросом задаются владельцы электронной техники и аппаратуры, работающей от источников питания на понижающем сетевом трансформаторе. Это тем более актуально, поскольку весогабаритные показатели блока питания (БП) нередко превосходят аналогичные параметры запитываемого гаджета или стационарного устройства.

Однофазные инверторы

Инвертор автомобильный. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12 В) в переменное напряжение бытовой электросети (220 В)

Синусоида, снятая в сети 220. Верхушки срезаны из-за большого числа импульсных преобразователей

Модифицированный синус, снятый с ИБП, работающего от аккумулятора

Существуют несколько групп инверторов:

  • Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.
  • Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса

Для подавляющего большинства бытовых приборов не допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна для приборов, содержащих электродвигатели/трансформаторы и некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры.
Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

  • Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
  • Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
  • Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.

Обзор видов

Бытовые

Характеристики такой техники позволяют варить только в небольших объемах. Впрочем, в частном хозяйстве других параметров обычно и не требуется. Работа ведется лишь в кратковременном порядке. После сеансов по 5—10 минут придется делать довольно долгие паузы. Зато в числе плюсов можно назвать ограничение сварочного тока 120—200 А, а еще — сравнительную компактность аппаратов.

Промышленные

Эта техника используется на индустриальных предприятиях. Обычно она конструируется с расчетом на круглосуточную эксплуатацию. Предусматриваются только кратковременные технологические перерывы. Гарантируется высокое качество сварочных работ. Из минусов можно назвать:

  • габариты;
  • цену;
  • потребность в очень мощном токе.

Профессиональные

Такие модели нужны, чтобы:

  • ремонтировать коммуникации;

  • прокладывать трубопроводы;

  • создавать каркасы на промышленных и строительных объектах;

  • делать прочие металлоконструкции.

Разновидности трехфазных инверторов

По своим параметрам, характеристикам и предназначению все виды преобразователей можно условно разделить на несколько групп.

В первую очередь, они могут быть автономными или зависимыми. В первом случае постоянный ток преобразуется в переменный, где частоту определяет система управления, а характеристики выходного напряжения тесно связаны с параметрами нагрузки. Зависимые устройства выдают ток, определяемый частотой местной сети, с постоянными значениями. В автономных приборах возможны плавные изменения напряжения от нуля до наибольшей допустимой величины. Поэтому такие инверторы чаще всего используются в различных схемах.

Правила установки и подсоединения

Основные требования правильного монтажа и подсоединения устройства:

  1. Перед подключением к АКБ или прикуривателю переключатель преобразователя следует перевести в положение «выключено».
  2. При установке оборудования в салоне или багажнике необходимо выбрать сухое и проветриваемое место, не допускается попадание на прибор горячего воздуха от системы отопления или радиатора.
  3. Корпус не должен подвергаться воздействию солнечных лучей и соприкасаться с легковоспламеняющимися материалами.
  4. Перед коммутацией следует проверить состояние корпуса прикуривателя и электрической проводки. Запрещено подавать чрезмерную нагрузку или устанавливать предохранители с повышенным номиналом.

Принцип построения инверторов [ править | править код ]

Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину .

Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.

Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора. . При использовании однополярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0 и Ud, где Ud — напряжение постоянного тока, питающего инвертор) эффективное значение первой гармоники фазного напряжения U e f f ( 1 ) = 0.45 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.45U_<
m >>При использовании двуполярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0, -Ud/2 и Ud/2) амплитудное значение первой гармоники фазного напряжения U m ( 1 ) = 0.5 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.5U_>соответственно, эффективное значение U e f f ( 1 ) = 0.35 U d <displaystyle U_<
m>^<(1)>=0.35U_<
m >>

Инверторы напряжения с самовозбуждением

Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений при достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора. В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах f <displaystyle f>не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).