Elementi fondamentali della progettazione di circuiti
L'importanza della progettazione del circuito nel sistema inverter è evidente. Il suo compito principale è convertire in modo efficiente l'energia CC in alimentazione CA riducendo al minimo la perdita di energia durante il processo di conversione. Nella progettazione di inverter a onda sinusoidale pura , di solito sono coinvolti più moduli chiave, tra cui il circuito del filtro di ingresso, il circuito di conversione della potenza, il circuito del filtro di uscita e il circuito di controllo, ecc. La qualità di progettazione di questi moduli influisce direttamente sull'efficienza complessiva, sulla stabilità e sulla qualità della forma d'onda di uscita dell'inverter.
La progettazione del circuito del filtro di ingresso è cruciale. La sua funzione principale è eliminare la componente pulsante della potenza CC in ingresso per garantire la stabilità della tensione in ingresso. La tensione di ingresso stabile non solo aiuta a ridurre la perdita di energia nel circuito di conversione di potenza, ma migliora anche significativamente l'efficienza operativa dell'inverter.
Il circuito di conversione della potenza è il nucleo dell'inverter ed è responsabile della conversione efficace della corrente continua in corrente alternata. In questa parte, sono ampiamente utilizzate la topologia del ponte H e la tecnologia di controllo della modulazione di larghezza di impulso (PWM). La topologia del ponte H ha capacità operative a quattro quadranti, può gestire in modo flessibile l'uscita di corrente diretta e inversa e supporta una varietà di tipi di carico. La tecnologia di controllo PWM consente un controllo preciso della tensione e della frequenza di uscita regolando la frequenza di commutazione e il ciclo di lavoro dei dispositivi a semiconduttore di potenza. La progettazione ottimizzata del circuito di conversione della potenza può migliorare significativamente l'efficienza e la stabilità dell'inverter.
Il compito principale del circuito del filtro di uscita è rimuovere le armoniche ad alta frequenza generate dal circuito di conversione di potenza per garantire la purezza della forma d'onda di uscita. L'uscita dell'onda sinusoidale pura non solo riduce i potenziali danni alle apparecchiature di carico, ma migliora anche efficacemente l'efficienza operativa e la durata dell'apparecchiatura.
Il circuito di controllo è responsabile del monitoraggio in tempo reale dei parametri chiave come la tensione di ingresso, la tensione di uscita e la corrente di uscita dell'inverter e li regola dinamicamente in base all'algoritmo impostato per garantire il funzionamento stabile dell'inverter. Il design avanzato del circuito di controllo non solo può realizzare funzioni di protezione intelligenti, ma supporta anche il monitoraggio remoto e l'allarme di guasto, migliorando l'affidabilità e la sicurezza dell'inverter.
Effetto della progettazione del circuito sull'efficienza
Nella progettazione del circuito dell'inverter, la perdita di potenza è uno dei fattori chiave che influenzano l'efficienza complessiva. La perdita di potenza comprende principalmente perdite di conduzione, perdite di commutazione e perdite statiche. La perdita di conduzione è causata principalmente dalla resistenza di conduzione del dispositivo a semiconduttore di potenza, mentre la perdita di commutazione è strettamente correlata alla velocità di commutazione e alla frequenza del dispositivo a semiconduttore di potenza. Le perdite statiche sono causate principalmente da componenti come resistori e condensatori nel circuito di controllo. Ottimizzando la progettazione del circuito, ad esempio selezionando dispositivi a semiconduttore di potenza a bassa resistenza, riducendo la frequenza di commutazione e controllando ragionevolmente il ciclo di lavoro, la perdita di potenza può essere ridotta in modo significativo, migliorando così l'efficienza complessiva dell'inverter.
Altrettanto importante è la soppressione delle componenti armoniche. Le armoniche nella forma d'onda di uscita non solo ridurranno l'efficienza operativa e la durata delle apparecchiature di carico, ma aumenteranno anche la perdita di potenza dell'inverter. Ottimizzando la progettazione del circuito del filtro di uscita, ad esempio selezionando componenti del filtro di alta qualità e ottimizzando la struttura e i parametri del filtro, le componenti armoniche nella forma d'onda di uscita possono essere efficacemente soppresse, migliorando ulteriormente l'efficienza e la qualità della forma d'onda dell'inverter .
La gestione termica è un aspetto che non può essere ignorato nella progettazione dell’inverter. L'inverter genererà una certa quantità di calore durante il funzionamento. Se la dissipazione del calore è scarsa, la temperatura interna aumenterà, il che influenzerà le prestazioni e la durata dei componenti e, in ultima analisi, ridurrà l'efficienza. Pertanto, un'eccellente progettazione del circuito dovrebbe considerare pienamente i problemi di gestione termica, disporre razionalmente i componenti e selezionare materiali di dissipazione del calore con elevata conduttività termica per garantire che l'inverter funzioni in modo efficiente e ne prolunghi la durata.
