Los componentes y funcionamiento del circuito inversor.

El circuito inversor es el corazón del inversor de energia , responsable de convertir la energía CC (corriente continua) en energía CA (corriente alterna). Comprender cómo funciona el circuito inversor es crucial para comprender la funcionalidad de un inversor de potencia.

Componentes del circuito inversor:

Transistores:

Los transistores son dispositivos semiconductores que sirven como interruptores electrónicos en el circuito inversor. Son responsables de convertir el voltaje de entrada de CC en una forma de onda de CC pulsante o modulada. Los inversores de potencia utilizan transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET) o transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) como componentes de conmutación.

Los transistores se encienden y apagan rápidamente, creando una señal modulada por ancho de pulso (PWM) que alterna entre estados alto y bajo, imitando la conmutación entre ciclos positivos y negativos de una forma de onda de CA.

Modulación de ancho de pulso (PWM):

PWM es una técnica de control utilizada en el circuito inversor para ajustar el ancho de los pulsos de voltaje generados por los transistores. Al variar el ancho de los pulsos, el inversor puede controlar tanto la amplitud como la frecuencia de la forma de onda de salida de CA.

Por ejemplo, para producir una salida de CA de 60 Hz a partir de una entrada de CC, el inversor puede modular el ancho de los pulsos en consecuencia. Los pulsos más amplios crean un voltaje más alto, mientras que los pulsos más estrechos dan como resultado un voltaje más bajo.

Transformador (Opcional):

En algunos inversores de potencia, especialmente aquellos diseñados para niveles de potencia altos, se puede incluir un transformador en el circuito del inversor. El transformador se utiliza para aumentar o disminuir el voltaje según sea necesario para igualar el voltaje de salida de CA deseado.

Los transformadores ayudan a proporcionar aislamiento entre la entrada y la salida y garantizan que el voltaje de CA esté en el nivel deseado. Esto es especialmente importante para los inversores de potencia utilizados en aplicaciones de conexión a red.

Componentes de filtrado:

Se utilizan componentes de filtrado, como condensadores e inductores, para suavizar la forma de onda de CC pulsante creada por los transistores. Ayudan a reducir los armónicos y el ruido en la salida de CA, lo que da como resultado una forma de onda más limpia y estable.

Los condensadores almacenan energía y la liberan durante las caídas de voltaje, mientras que los inductores resisten los cambios de corriente, lo que ayuda a mantener una salida constante.

Funcionamiento del Circuito Inversor:

Conversión de CC a CA:

El circuito inversor funciona encendiendo y apagando rápidamente los transistores según la forma de onda de salida deseada. Cuando se enciende un transistor, permite que la corriente fluya a través de él, creando un semiciclo positivo de la forma de onda de CA. Cuando se apaga, la corriente se interrumpe, creando un medio ciclo negativo.

Al controlar con precisión el tiempo y la duración de estos eventos de conmutación, el inversor genera una forma de onda que se asemeja mucho a una onda sinusoidal para los inversores de onda sinusoidal pura o a una onda cuadrada modificada para los inversores de onda sinusoidal modificada.

Control de frecuencia y amplitud:

El microcontrolador o circuito de control del circuito inversor regula la frecuencia y amplitud de salida ajustando el ancho y la frecuencia de los pulsos generados por los transistores. Este control permite que el inversor produzca voltajes y frecuencias de salida compatibles con los requisitos de la carga conectada.

Algunos inversores de potencia avanzados también pueden sincronizar su frecuencia de salida con una referencia externa, como la frecuencia de la red en aplicaciones conectadas a la red.

Etapa de salida:

Después de la modulación PWM y la transformación de voltaje (si hay un transformador), la forma de onda de CA se entrega a la sección de salida del inversor de potencia. Esta sección generalmente incluye terminales de salida, tomas de corriente o enchufes donde puede conectar sus dispositivos alimentados por CA.

Antes de alcanzar estos puntos de salida, la forma de onda de CA puede pasar por componentes de filtrado adicionales para mejorar aún más su calidad y reducir la distorsión.

Protección y Monitoreo:

El circuito del inversor a menudo incluye funciones de protección para salvaguardar el inversor y el equipo conectado. Los mecanismos de protección comunes incluyen protección contra sobrecorriente, protección contra sobretensión, protección contra cortocircuitos y protección térmica.

Los sensores de monitoreo y los circuitos de control monitorean continuamente la temperatura, el voltaje y los niveles de corriente del inversor, lo que le permite responder a condiciones anormales y apagar o reducir la salida de energía si es necesario para evitar daños.