2
UVOD
Invertori pretvaraju jednosmernu (DC) u naizmeničnu (AC) snagu
preklapanjem DC ulaznog napona (DC struje) u unapred određenim
vremenskim intervalima tako da se na izlazu dobije naizmenični (AC) napon ili
struja. Kod naponskih invertora, paralelno energetskom ulazu vezan je
kondenzator velike kapacitivnosti C, pa se izvor ponaša kao naponski generator.
Kod invertora, napon jednosmernog generatora E preko elektronskih prekidača
neposredno se prenosi na opterećenje, koje zahteva naizmenican napon.
4
1.2. Podela invertora
U odnosu na način upravljanja, postoje:
Zavisni
Nezavisni ili autonomni invertori
Kod zavisnih invertora upravljački sistem koji vrši uključivanje prekidačkih
tiristora sinhronizovan je sa nekim spoljnim izvorom. Invertori koji isporučuju
napon mreži sinhronišu se na postojeći napon mreže, pa se nazivaju invertori
vođeni mrežom.
Nezavisni ili autonomni invertori nisu strogo sinhronizovani sa nekim
spoljnim izvorom. Impulsi za uključivanje tiristora se dobijaju iz takt – generatora
ili pomoću kola povratne sprege u okviru samog invertora.
Autonomni invertori mogu biti:
Strujni
Naponski
Rezonantni
Prema karakteru izlaznog napona i broja izlaza, invertori mogu biti:
Jednofazni
Trofazni
Višefazni
Kod invertora vođenih mrežom, postoje:
Jednofazni
Trofazni
5
2. Naponski invertori
Za razliku od invertora struje, kod invertora napona opterećenje se spaja
neposredno na izvor napona, a zatim se pomoću prekidačkih elemenata ostvaruje
promena njegovog polariteta na opterećenju. Kod naponskih invertora, paralelno
energetskom ulazu vezan je kondenzator velike kapacitivnosti C, pa se izvor
ponaša kao naponski generator. U tom slučaju se na opterećenju pojavljuje
naponski impuls.
Kod invertora, napon jednosmernog generatora E preko elektronskih prekidača
neposredno se prenosi na opterećenje.
Uključivanjem i isključivanjem ovih prekidača menja se polaritet priključnog
napona i na taj način se na opterećenju formira naizmenični napon.
U slučaju manjih snaga, elektronski prekidači se, zbog jednostavnog načina
uključivanja i isključivanja, prave sa tranzistorima.
U slučaju većih snaga, moraju se koristiti tiristori i trijaci,ali su šeme mnogo
složenije zbog načina isključivanja tiristora.
Slika 1. Naponski invertor vezan u most:
a) sa tranzistorima; b) sa trijacima, ilustrovan vremenskim dijagramom
Izvor: Primenjena energetska elektronika, dostupno na:
https://muricmilorad.files.wordpress.com
7
2.2 Rezonantni invertori
Slika 3. Rezonantni invertor:
Izvor: Primenjena energetska elektronika, dostupno na:
https://muricmilorad.files.wordpress.com
Dakle, stalno se vrši prepunjavanje kondenzatora. Naravno, pošto u kolu
ima gubitaka, uspostaviće se stacionarno stanje u kom će energija prepunjavanja
kondenzatora biti jednaka sa energijom izgubljenom u opterećenju. Ovde uslov
ωl/R> 10, ne mora da važi, jer se rezonantni invertori primenjuju kod VF
grejanja.
8
3. Jednofazni naponski invertori
Najčešće korišćeni invertori su jednofazni naponski invertori, koji se ponašaju
kao naponski izvor na svojim izlaznim priključcima.
Slika 4. Ekvivalentno kolo jednofaznog naponskog
invertora i pravougaoni talasni oblik
Izvor: Pretvarači, dostupno na:
https://www.scribd.com/doc/233180981
Od tipa potrošača i njegovog faktora snage zavisi oblik izlazne struje
naponskog invertora. Talasni oblici struje i napona su, u slučaju čisto otpornog
potrošača, pravougaoni. Kod RL opterećenja u nekim intervalima poluperiode
smer energije je od izvora ka potrošaču, a u nekom delu poluperiode od potrošača
ka izvoru. Izvor napajanja mora biti kapacitivnog tipa. Snaga se predaje potrošaču
ako su talasni oblici napona i struje pozitivni ili negativni, a ukoliko su u
protivfazi snaga se iz potrošača vraća ka izvoru napajanja.
Prema načinu izvođenja ovi invertori mogu biti:
Sa srednjom tačkom na transformatoru,
Polumosni,
Mosni.
10
već nastavlja da teče u istom smeru kroz primar i sekundar do svoje nulte
vrednosti preko diode
D
2
, desne polovine primarnog namotaja do izvora E.
Nakon toga, prekidač
P
2
počinje da provodi struju suprotnog smera iz
izvora E, preko desne polovine primarnog namotaja sve do ponovnog uključenja
prekidača
P
1
. U slučaju induktivnog opterećenja bez povratnih diode, došlo bi
otkaza prekidača jer se njegovim isključivanjem struja u kolu naglo prekida, ali
energija u kalemu potrošača pokušava da održi protok struje u kolu.
Pomoću talasnih oblika se vidi da napon i struja potrošača nisu čistog sinusnog
oblika. Na osnovu toga izlazni napon i struja sadrže harmonike, pa se između
opterećenja i invertora vezuje filtar. Ovaj izlazni napon sadrži samo parne
harmonike. Kod korišćenja ovih invertora u sistemima besprekidnog napajanja je
neophodno eleminisanje viših harmonica.
11
3.2. Polumosni invertori
Polumosni invertori se sastoje od dva kontrolisana prekidača sa njihovim
povratnim diodama i dva elektrolitska kondenzatora,pri čemu je potrpšač u
srednjoj grani kako bi se kroz njega obezbedila naizmenična struja. Kondenzatori
dele ulazni jednosmerni napon na
E
2
. Tokom poluperiode izlaznog napona, kada
se potrošač naizmenično uključi i isključi, napon na potrošaču će biti
E
2
i -
E
2
.
Tokom RL opterećenja struja potrošača je eksponencijalna. Isključivanjem
prekidača
P
1
i iključivanjem prekidača
P
2
, struja potrošača kontinualno opada
zbog indukovane elektromotorne sile u kalemu potrošača i teče u istom smeru
preko diode
D
2
, potrošača i donjeg kondenzatora. Opadanjem struje potrošača do
nulte vrednosti menja se smer i struja potrošača provodi
P
2
preko donjeg
kondenzatora. Kada se prekidač
P
2
isključi, struja potrošača teče do nule preko
diode
D
1
, potrošača i gornjeg kondenzatora, a kada opet menja smer na početku
sledeće periode, teče preko
P
1
i gornjeg kondenzatora. Vraćanje energije u izvor
vrši se za vreme provođenja diode. Kako se izvor ne bi kratko spojio, prekidači
P
1
i
P
2
ne mogu biti uključeni istovremeno.
Slika 4. Šema polumosnog invertora, sa talasnim oblikom
Izvor: Pretvarači, dostupno na:
https://www.scribd.com/doc/233180981
13
oba smera, što nije moguće. Antiparalelnom vezom prekidača i diode obezbeđuje
se dvosmerno vođenje.
Realni izlazni napon ovog invertora sadrži harmonike i nije sinusoidnog oblika.
Razvijanjem izlaznog napona u Furijeov red on će sadržati samo sinusne članove
neparnih harmonika bez jednosmerne komponente.
(1):
u
p
(
t
)=
∑
n
=
1,3,5
∞
4
E
nπ
sin
ωt
(2):
i
p
(
t
)=
∑
n
=
1,3,5
∞
4
E
nπ Z
n
sin
(
nωt
−
φ
n
)
(3):
Z
n
=
√
R
P
2
+
(
nωt
−
φ
n
)
(4):
φ
n
=
tan
−
1
nωL
p
R
p
1. Obrazac za realni izlazni napon; 2. Obrazac za realnu izlaznu struju;
3. Obrazac za impedansu 4. Obrazac za fazni pomeraj napona i struje
Prilikom projektovanja invertora potrebno je odraditi srednje, efektivne i
maksimalne vrednosti struje prekidačkih komponenti i diode.
14
3.4.Trofazni invertor
Na pozitivan pol jednosmernog izvora spojene su anode tiristora
T
1
,
T
3
i
T
5
,
dok su za negativan pol vezane katode
T
2
,
T
4
i
T
6
.
Slika 6. Šema trofaznog inventora vođenog mrežom
Izvor: Primenjena energetska elektronika, dostupno na:
https://muricmilorad.files.wordpress.com
16
Slika 8. Promene stanja prekidača
Izvor: Pretvarači, dostupno na:
https://www.scribd.com/doc/233180981
17
U svakom trenutku istovremeno su uključena tri prekidača. Kada je
P
1
uključen tada je +E, a kada je uključen
P
4
tada je –E i na taj način se dobijaju fazni
i međufazni naponi. Izlazni fazni naponi imaju stepenasti oblik, a međufazni
kvazi – pravougaoni. Na frekfenciji prekidača je osnovni harmonik izlaznog
napona, dok su trostruki neparni harmonici međufaznih napona (3,9,15) i svi
parni harmonici jednaki nuli. Prisutni harmonici su reda U= 6k ± 1; k= 1,2,…
Struja u svakoj grani, kod RL opterećenja, kasni za faznim naponom, pa
negativna struja protiče kroz povratnu diodu, dok kod omskog opterećenja ona
nema nikakvu funkciju.
19
6. LITERATURA
[
1
]
Bolić, D., Uloga integrisanih kola u elektronskim sklopovima , Fakultet politehničkih auka
elektrotehnika – elektroenergetika, Travnik (2015)
[
2
]
Brodić, T., Energetska elektronika, III izdanje, SP “SVJETLOST”, Sarajevo (1990)
[
3
]
Gajić, M., Nove računarske tehnike, Visoka škola elektrotehnike i računarstva strukovnih
studija, Beograd (2013)
[
4
]
Elektronika, dostupno na:
www.tehnikum.edu.rs
[
5
]
Pretvarači,
https://www.scribd.com/doc/233180981
[
6
]
Primenjena energetska elektronika, dostupno na:
https://muricmilorad.files.wordpress.com
[
7
]
Invertori ili izmjenjivači, dostupno na:
www.ss-strukovna-vvlatkovica-zd.skole.hr
