Napěťový měnič 12V–220V: vlastnosti provozu a použití DC-DC měničů.
DC-DC měnič nebo napěťový střídač je zařízení, které převádí stejnosměrný proud nižšího napětí na střídavý proud vyššího napětí nebo naopak. Takovými zařízeními jsou generátory střídavého napětí. Může být pulzní povahy, čistého nebo modifikovaného sinusového typu. Invertorové měniče jsou schopny fungovat jako nezávislé zdroje energie a mezičlánky v měničovém systému.
Invertory obsažené v nepřerušitelných zdrojích napájení (UPS) zajišťují stabilní dodávku elektřiny do počítačového vybavení a dalšího vybavení. V případě nečekaného výpadku proudu okamžitě zásobují počítače elektřinou ze záložní baterie. To umožňuje uložit data a správně vypnout počítač.
Velké UPS systémy využívají výkonné invertory s vysokokapacitními bateriemi. Mohou poskytovat autonomní napájení zařízení po dlouhou dobu, a když je obnoveno normální napájení sítě, přepnou zařízení na něj.
Měniče z 12 na 220 V
Měnič napětí 12V na 220V je přenosný měnič, který umožňuje převádět 12V DC na 220V AC a naopak. Umožňuje připojit zařízení, která pracují na 220 V, k baterii nebo 12 V elektrické soustavě vozidla. Na druhou stranu invertorový měnič 12 až 220 V umožňuje nabíjet baterie a přenosná zařízení určená pro 12 V z 220 V domácí elektrické sítě.
Technické vlastnosti měničů
Často měnič funguje jako mezičlánek a převádí napětí vysokofrekvenční transformací o frekvenci až stovek kHz. Taková zařízení využívají magnetická jádra, elektronické mikrokontroléry a polovodičové spínače, které vydrží proudy stovek ampér.
Klíčové požadavky na invertorové měniče jsou:
- spolehlivý provoz;
- vysoká účinnost;
- kompaktnost;
- nízká hmotnost;
- nepřítomnost nadměrného impulzního rušení;
- schopnost odolávat přípustným hodnotám vyšších harmonických ve vstupním napětí.
Grid-tie invertory se používají v solárních bateriích, větrných turbínách a dalších systémech s ekologickými zdroji elektřiny. Jsou synchronizovány s průmyslovou energetickou sítí a dodávají elektřinu přímo do obecné sítě.
Když je invertorový měnič v provozu, je k zátěžovému obvodu periodicky připojen zdroj konstantního napětí. Polarita se střídá a frekvence a trvání spojení jsou určeny řídicím signálem přijatým z ovladače. Regulátor reguluje Uout, chrání obvod před přetížením a synchronizuje činnost polovodičových spínačů.
Typy invertorových měničů
Střídače mohou být závislé nebo autonomní. Závislé modely zahrnují síťově řízené, Grid-tie a podobné modely. Invertorové měniče jsou také klasifikovány jako jednofázové a 3fázové. Jednofázová zařízení jsou:
- se signálem na vstupu ve formě čisté sinusovky – takové invertorové měniče jsou nepostradatelné pro zařízení, která mají na vstupu elektromotor nebo transformátor nebo která pracují striktně se sinusovým signálem;
- se zjednodušeným typem signálu – blízký sinusové verzi, vhodný pro většinu zařízení.
Třífázové přístroje slouží především k získávání 3fázového proudu pro účely napájení asynchronních elektromotorů a dalších zařízení. Vinutí motoru jsou přímo připojena k výstupu měniče. Z hlediska výkonu se invertorové měniče vybírají podle špičkové hodnoty výkonu pro konkrétního spotřebiče.
Provozní režimy měniče
Výkon může na zlomek sekundy překročit jmenovitou hodnotu invertorového měniče 2krát. Přijatelné pro většinu zařízení.
Příkon odpovídá jmenovité hodnotě měniče.
Spotřeba energie je 1,3krát vyšší než jmenovitá hodnota. V průměru jsou invertorové měniče schopny pracovat v režimu přetížení asi půl hodiny.
Obvod invertorových měničů
Polovodičové spínače invertorových měničů jsou ovládány regulátorem a jsou vybaveny reverzními bočníkovými diodami. Výstupní napětí je určeno výkonem zátěže a je automaticky upravováno změnou šířky impulsu v bloku RF převodníku. Pro ochranu zatěžovacích obvodů před vysokým stejnosměrným proudem je nutné zajistit symetrii půlvln nízkofrekvenčního výstupního napětí. Aby toho bylo dosaženo, musí být šířka pulzu LF bloku udržována konstantní.
Výstupní tlačítka jsou řízena algoritmem, který zajišťuje střídání typů napájecích obvodů. Může být přímý, zkratovaný a inverzní. Výkon zátěže na výstupu invertorového měniče se objeví jako pulzace s dvojnásobnou frekvencí. Takový provozní režim musí být zajištěn v primárním zdroji pro tok pulzujících proudů. Nastavená úroveň rušení musí být také dodržena na vstupu invertorového měniče.
Typické invertorové obvody jsou:
- 2-taktní s nulovým výstupem transformátoru – relevantní pro nízkopříkonové UPS (do 500 VA), s napětím na přídavné baterii 12 nebo 24 V;
- můstek bez transformátoru – relevantní pro invertorové měniče v automobilech a UPS o výkonu 500 VA;
- můstek s transformátorem – typický pro vysoce výkonné UPS.