인버터란 무엇입니까? 전기 및 전자 공학 학생을 위한 초보자 안내서

소개:

이 기사에서는 인버터가 무엇인지, 그 기능은 무엇이며 작동 원리는 무엇인지 설명합니다. 가정과 사무실에서 사용할 AC 전원을 제공하기 위해 태양광 어레이에서 인버터를 찾을 수 있습니다. 팬, 펌프 및 압축기에서 AC 유도 전동기의 속도, 토크 및 회전 방향을 제어하는 ​​'가변 주파수 드라이버'에서도 찾을 수 있습니다.

인버터란 무엇입니까?

우선 기본으로 가자. 직류(DC)와 교류(AC)의 두 가지 다른 유형의 전력을 알고 있을 것입니다. 직류는 기본 손전등, 태양 전지판 또는 배터리, 회로 기판이 있는 소형 전기 제품에 사용할 수 있는 전류입니다. 그러나 더 큰 가전 제품에 대해 이야기할 때 전기는 완전히 다르게 작동합니다. 벽면 콘센트의 전원 공급 장치는 교류(AC)를 기반으로 하며 집에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 두 유형 모두 고유한 제한이 있으므로 사용을 최대화하기 위해 한 형식을 다른 형식으로 변환해야 하는 경우가 많습니다.

인버터는 DC를 AC로 변환할 수 있는 장치입니다. 오실로스코프를 사용하여 두 가지 유형의 전력 신호를 모두 볼 수 있습니다. DC는 기본적으로 최대 전압으로 한 방향으로 흐르는 전류를 제공합니다. 하나의 연속적인 직선을 볼 수 있습니다. 반면에 AC의 경우 한 사이클에서 피크 양의 지점과 피크 음의 지점 사이에서 전압이 교대하는 사인파형 패턴을 볼 수 있습니다. 전류는 본질적으로 '앞뒤로' 움직입니다.

인버터의 작동

인버터의 작동을 이해하려면 AC 장치에 전원을 공급하기 위해 DC 소스가 사용되는 회로를 고려하십시오. DC를 AC로 변환하려면 4개의 스위치가 있습니다. 스위치는 스위치 1과 4가 닫힐 때 스위치 2와 3이 열리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 따라서 부하가 DC 소스에 연결되어 있어도 교류가 발생합니다.

한 쌍의 스위치가 열리면 전류가 AC 장치의 오른쪽을 통해 흐릅니다. 유사하게, 해당하는 두 번째 스위치 쌍이 열리면 전류가 AC 장치의 왼쪽을 통해 흐릅니다. 따라서 장치는 교류를 경험하게 됩니다.

장치는 사인파를 경험하지 않습니다. 대신, 갑작스러운 전환으로 인해 구형파가 발생합니다. 이 파동은 실제로 전기 장치를 손상시킬 수 있으므로 부드럽게 해야 합니다. 이 엔지니어는 다이오드, IGBT, MOSFET 등과 같은 특정 전기 부품을 사용합니다. 

인버터에서 IGBT 사용: 

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 3단자 반도체 소자입니다. 이제 모터에 대해 아래에 표시된 회로를 고려하십시오.

DC 소스와 AC 부하가 있으며 컨트롤러에 연결된 IGBT 무리가 있습니다. 각 IGBT는 컨트롤러에서 언제 열고 닫을지 알려주는 신호를 수신합니다. IGBT는 함께 쌍을 이룹니다.

회로에 전원을 공급하면 컨트롤러가 IGBT 쌍을 전환하여 제한된 시간 동안 전류가 흐르도록 하여 모터가 교류를 경험하게 됩니다.

모터 속도 제어를 위한 인버터 사용:

IGBT는 펄스 폭 변조라고도 하는 주기당 여러 번 맥동 방식으로 열리고 닫힙니다. 주기 자체는 더 작은 세그먼트로 나뉘며 컨트롤러는 IGBT에 각 더 작은 세그먼트에 대해 닫힌 상태를 유지할 시간을 알려줍니다. 이러한 방식으로 IGBT는 다양한 양의 전류가 모터를 통해 흐를 수 있도록 합니다.

결과적으로 세그먼트당 평균 전력은 사인파 패턴을 생성합니다. 주기를 더 작은 세그먼트로 나눌수록 사인파가 더 부드러워집니다. 따라서 모터는 사인파 교류를 경험하게 됩니다.

컨트롤러는 모터 속도, 토크 및 방향을 제어할 신호의 해당 주파수와 파장을 제어하기 위해 특정 IGBT가 열리는 시간을 제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다.

인버터 사용: 

인버터에는 다양한 용도와 용도가 있습니다.

• 사무실, 가정용 애플리케이션 및 대규모 그리드 시스템의 소형 자동차 어댑터에 사용됩니다.
• 일반적인 애플리케이션은 태양광 어레이 내에 있습니다.
• 가변 주파수 드라이버에 통합되어 AC 모터의 속도, 토크 및 방향을 제어합니다.
• 산업 및 상업용 부동산을 위한 HVAC 시스템 내에서 사용됩니다.
• UPS(무정전 전원 공급 장치)로 사용할 수 있습니다.
• 태양광 발전 시스템에 사용됩니다.
• 원심 팬, 믹서, 펌프, 컨베이어, 압출기 등에 사용할 수 있습니다.