Инвертер Цонтроллер

Систем контроле инвертера састоји се од два функционална кола. Један од њих је "Оригин Ваве Генератор" за наизменични напон, а други је "АЦ генератор" који производи циљни талас наизменичне струје. Оригин Ваве Генератор прави серију импулса чије су висине идентичне, али ширине бира генератор; серија импулса је "Оригин Ваве" за циљни АЦ талас. Ширина сваког импулса се одређује посебним прорачуном који ће бити илустрован касније.
А генератор наизменичне струје модификује Оригин Ваве у АЦ талас. Ово коло има неколико парова прекидача унутра. За једноставно објашњење, размотрите случај у коме постоји само један пар од два прекидача у функцијском колу. Један од терминала једног прекидача је везан за извор једносмерног напона (В+), а други прекидач, ниво уземљења. Остали терминали оба прекидача су међусобно повезани, што чини излазни терминал генератора наизменичне струје. Сваки прекидач је контролисан модификационим таласима Оригин Ваве-а. Ова конфигурација може произвести три нивоа напона као ниво једносмерног напона (В+), ниво уземљења и средњи ниво између В+ и уземљења.
Ово објашњење је посвећено само два прекидача, али је јасно да ће више прекидача и софистициранија контрола прекидача створити компликованије АЦ таласе од једноставних ДЦ и ГНД нивоа.

Синусна крива
У многим случајевима циљни АЦ таласи би били синусне криве. На пример, систем управљања мотором ће захтевати синусни талас за покретање мотора јер би идеалне синусне криве требале да дају најтишу ротацију или најмању потрошњу енергије. Други пример је клима уређај који ће генерисати синусни талас од 60 Хз на далеководима за комерцијалну употребу.
Изворни талас синусне криве се генерише на следећи начин.
У почетку би требало направити неку дефиницију. Максимални и минимални излазни ниво генератора наизменичне струје су +В и -В, респективно. А амплитуда синусне криве као излаз је мања од вредности 2 к В.
Затим се припрема једнакокраки троугао. Висина троугла је 2 к В и понавља се дуж хоризонталне осе (временске осе) а основа је фиксни временски интервал. Синусна крива се ставља на графикон заједно са позадином троуглова.
Упоређујући вредности троуглова са вредностима синусне криве, дефинишите 'један' ако је синусна крива већа од троугла и 'нула' ако није. То би добило секвенцу импулса јединичне висине, што је изворни талас синусне криве.
Изворни талас (Сигнал С) карактерише да се шири пулс појављује на већој вредности на синусној кривој. За боље разумевање да ли ће импулси бити модификовани да попуне суседни простор без промене површине импулса, појављује се облик синусне криве (Сигнал Са). Као што је лако замислити, облик је ближи синусној кривој када једнакокраки троугао постане стрмији (основа је мања). Имајте на уму да Сигнал Са није прави талас већ концептуални талас.
Технологија за генерисање таласа као што је Оригин Ваве, који се састоји од импулса константне висине и променљиве ширине, назива се ПВМ (Пулсе Видтх Модулатион). Управљање инвертером је реализовано ПВМ технологијом.

Контрола повратних информација
Основна функција контроле инвертера је да генератор изворног таласа производи ПВМ изворни талас, а генератор наизменичне струје ће генерисати синусни талас трансформисан од стране изворног таласа. Ово није све у стварној примени. Управљачки систем има мотор или неки други уређај унутар којег би се у електричном свету назвало "оптерећење". Када оптерећење ради, искривљује синусни талас излаза генератора наизменичне струје; амплитуда синусног таласа може да се смањи, фаза може мало да се промени, или фреквенција може бити нестабилна, итд.
Требало би да постоји више функција у систему да би се добила идеална кривуља синусног таласа. Функција надгледања излазног таласа генератора наизменичне струје (то је улаз оптерећења). Затим, праћени сигнал треба упоредити са идеалним таласним обликом. Као резултат тога, ако је амплитуда праћеног сигнала мања, излаз генератора Оригин Ваве Генератора, ПВМ импулса, треба да буде дужи, и обрнуто. Након понављања овог процеса излазни талас је прилично близу идеалном таласу и покушајте да задржите облик таласа у истом облику.
Таква петља као што је горе описана, уопштено говорећи, позната је као систем "контроле повратне спреге". Захваљујући повратној контроли, Инвертер Цонтрол се може применити на низ различитих вредности оптерећења.

Кругови неопходни за управљање инвертером
Контролно коло за праћење излаза генератора наизменичне струје, генератор једнакокраког троугла, коло за упоређивање праћеног сигнала и једнакокраког троугла (генератор сигнала С), компаратор сигнала С праћеног сигнала и идеалног сигнала С идеалног синусни талас, складиште идеалног сигнала С, ПВМ импулсни генератор, и наравно, сам генератор наизменичне струје.
Контролно коло за излаз генератора наизменичне струје би био АД конвертор који конвертује надгледани аналогни сигнал у дигиталне вредности. Ова конверзија олакшава поређење величина између вредности конверзије и вредности једнакокраког троугла (дигиталне вредности).
Контра коло се користи за прављење једнакокраког троугла. Бројач треба да броји импулсе са прилично брзим тактом фреквенције, и повећава се до неке унапред дефинисане вредности бројања и смањује се након достизања вредности бројања; који генерише једнакокраки троугао.
Поређење би се вршило помоћу кола дигиталног калкулатора.
Сигнал С идеалне синусне криве се чува у меморијској меморији.
И ПВМ импулсе ће генерисати посебан круг који је намењен за контролу серије ПВМ импулса.

Контролни циљеви
Главни циљеви управљања енергетским електронским инвертером су регулација излазног напона или струје, синхронизација са мрежом или оптерећењем, минимизирање хармонијског изобличења и прекидачких губитака и осигурање стабилности и поузданости система. У зависности од примене и услова рада, за постизање ових циљева могу се применити различите стратегије и технике контроле. Неке од уобичајених су модулација ширине импулса (ПВМ), контрола хистерезе, модулација вектора простора (СВМ) и контрола спуштања.

Методе контроле
Методе управљања енергетских електронских претварача могу се класификовати у две категорије: линеарне и нелинеарне. Линеарне методе управљања користе линеарне контролере повратне спреге, као што су пропорционално-интегрални (ПИ) или пропорционално-интегрално-деривативни (ПИД) контролери, за регулисање излазног напона или струје. Они су једноставни и лаки за имплементацију, али имају ограничења у погледу робусности, пропусног опсега и динамичких перформанси. Методе нелинеарне контроле користе нелинеарне контролере са повратном спрегом, као што је контрола клизног режима (СМЦ) или фуззи логиц цонтрол (ФЛЦ), за регулисање излазног напона или струје.

Контролне петље
Управљачке петље енергетских електронских претварача могу се поделити на два нивоа: унутрашњи и спољашњи. Унутрашња контролна петља је одговорна за генерисање сигнала пребацивања за прекидаче инвертера, на основу референтних и повратних сигнала. Спољна контролна петља је одговорна за генерисање референтних сигнала за унутрашњу контролну петљу, на основу жељеног излазног напона или струје. Унутрашња контролна петља обично ради на вишој фреквенцији од спољне контролне петље, како би се обезбедио брз и прецизан одговор.

Контролни изазови
Контрола енергетских електронских претварача суочава се са неколико изазова, као што су варијације параметара, нелинеарности, несигурности, поремећаји и ограничења. Ови фактори могу утицати на перформансе и стабилност система и захтевају прилагодљиве и робусне технике управљања. Штавише, контрола енергетских електронских претварача такође укључује компромисе између супротстављених циљева, као што су ефикасност, квалитет и поузданост. Ови компромиси захтевају оптимизацију и технике контроле са више циљева.

Једноставан начин да се разуме како инвертер претвара једносмерну струју у наизменичну струју је да посматрате коло претварача као 2 пара од 2 прекидача за укупно четири прекидача. Прекидачи су упарени тако да када су прекидачи 1 и 3 затворени, прекидачи 2 и 4 су отворени. Затим, када су 1 и 3 отворени, 2 и 4 су затворени. Сваки пар прекидача ће проузроковати да струја промени смер када је затворен.

Прекидачи се заправо не користе у кругу инвертера. Уместо прекидача, транзистори као што су биполарни транзистори са изолованим вратима (ИГБП) или метал-оксидни полупроводнички транзистори са ефектом поља (МОСФЕТ) функционишу као прекидачи.

Ти транзистори такође омогућавају да струја постепено расте и пада како се отварају и затварају. Ово је неопходно да би струјни излаз био у облику синусног таласа. Ако би се транзистори отворили и затворили тренутно, излаз из инвертора би био квадратни талас, који неће функционисати безбедно као наизменична струја за многе уређаје.

На крају, претварач ће морати да повећа ниво напона на 120 ВАЦ. Инвертер користи трансформатор за повећање да би то постигао.