Inverter:

L'inverter è un dispositivo elettrico che converte la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA). L'inverter viene utilizzato per l'alimentazione di backup di emergenza in una casa. L'inverter viene utilizzato in alcuni sistemi di aeromobili per convertire una parte della potenza CC dell'aereo in CA. L'alimentazione CA viene utilizzata principalmente per dispositivi elettrici come luci, radar, radio, motori e altri dispositivi.

Inverter multilivello:

Oggi molte applicazioni industriali di un giorno hanno iniziato a richiedere una potenza elevata. Alcuni elettrodomestici delle industrie, tuttavia, richiedono una potenza media o bassa per il loro funzionamento. L'utilizzo di una fonte di alimentazione elevata per tutti i carichi industriali può rivelarsi vantaggioso per alcuni motori che richiedono una potenza elevata, mentre potrebbe danneggiare gli altri carichi. Alcuni azionamenti per motori a media tensione e applicazioni di utilità richiedono una tensione media. L'inverter multilivello è stato introdotto dal 1975 come alternativa in situazioni di alta potenza e media tensione. L'inverter Multilevel è come un inverter e viene utilizzato per applicazioni industriali come alternativa in situazioni di alta potenza e media tensione.

Inverter multilivello

Circuito inverter CC-CA generale

La necessità del convertitore multilivello è di fornire un'elevata potenza di uscita dalla sorgente di media tensione. Fonti come batterie, supercondensatori, il pannello solare sono fonti di media tensione. L'inverter multilivello è costituito da diversi interruttori. Nell'inverter multilivello, gli angoli degli interruttori di disposizione sono molto importanti.

Tipi di inverter multilivello:

Gli inverter multilivello sono tre tipi.

Inverter multilivello con morsetto a diodo
Condensatori volanti inverter multilivello
Inverter multilivello ponte H in cascata

Inverter multilivello bloccato da diodo:

“come verificare se un condensatore è buono ”

Il concetto principale di questo inverter è quello di utilizzare diodi e fornisce i livelli di tensione multipli attraverso le diverse fasi ai banchi di condensatori che sono in serie. Un diodo trasferisce una quantità limitata di tensione, riducendo così lo stress su altri dispositivi elettrici. La tensione di uscita massima è la metà della tensione CC di ingresso. È il principale svantaggio dell'inverter multilivello bloccato a diodo. Questo problema può essere risolto aumentando gli interruttori, i diodi, i condensatori. A causa dei problemi di bilanciamento dei condensatori, questi sono limitati ai tre livelli. Questo tipo di inverter fornisce un'elevata efficienza a causa della frequenza fondamentale utilizzata per tutti i dispositivi di commutazione ed è un metodo semplice dei sistemi di trasferimento di potenza back to back.

Es: inverter multilivello con morsetto a diodi a 5 livelli, inverter multilivello con morsetto a diodi a 9 livelli.

L'inverter multilivello con morsetto a diodi a 5 livelli utilizza interruttori, diodi viene utilizzato un singolo condensatore, quindi la tensione di uscita è la metà della CC di ingresso.
L'inverter multilivello con morsetto a diodi a 9 livelli utilizza interruttori, i condensatori a diodi sono due volte più degli inverter con morsetto a diodi a 5 livelli. Quindi l'output è più dell'input.

Inverter multilivello con morsetto a diodi a 5 livelli

Applicazioni dell'inverter multilivello con morsetto a diodo:

Compensazione var statica
Azionamenti del motore a velocità variabile
Interconnessioni del sistema ad alta tensione
Linee di trasmissione DC e AC ad alta tensione

Condensatori volanti Inverter multilivello:

Il concetto principale di questo inverter è quello di utilizzare condensatori. Si tratta di un collegamento in serie di celle di commutazione a condensatore. I condensatori trasferiscono la quantità limitata di tensione ai dispositivi elettrici. In questo inverter gli stati di commutazione sono come nell'inverter a diodo bloccato. I diodi di bloccaggio non sono necessari in questo tipo di inverter multilivello. L'uscita è la metà della tensione CC in ingresso. È uno svantaggio dell'inverter multilivello a condensatori volanti. Ha anche la ridondanza di commutazione all'interno della fase per bilanciare i condensatori volanti. Può controllare sia il flusso di potenza attiva che reattiva. Ma a causa della commutazione ad alta frequenza, si verificheranno perdite di commutazione.

EX: condensatori volanti a 5 livelli inverter multilivello, condensatori volanti a 9 livelli inverter multilivello.

Questo inverter è lo stesso di quel multi inverter a diodi
In questo inverter vengono utilizzati solo interruttori e condensatori.

Condensatori volanti a 5 livelli Inverter multilivello

Applicazioni dei condensatori volanti Inverter multilivello

Controllo del motore a induzione tramite circuito DTC (Direct Torque Control)
Statico era la generazione
Applicazioni di conversione AC-DC e DC-AC
Convertitori con capacità di distorsione armonica
Raddrizzatori di corrente sinusoidale

Inverter multilivello H-Bridge in cascata:

L'inverter multilivello H-bride in cascata utilizza condensatori e interruttori e richiede un numero inferiore di componenti in ogni livello. Questa topologia è costituita da una serie di celle di conversione di potenza e la potenza può essere facilmente ridimensionata. La combinazione di condensatori e coppia di interruttori è chiamata ponte H e fornisce la tensione CC di ingresso separata per ciascun ponte H. Consiste di celle a ponte H e ciascuna cella può fornire le tre diverse tensioni come zero, CC positiva e CC negativa. Uno dei vantaggi di questo tipo di inverter multilivello è che necessita di un numero inferiore di componenti rispetto agli inverter a diodo bloccato e a condensatore volante. Il prezzo e il peso dell'inverter sono inferiori a quelli dei due inverter. La commutazione graduale è possibile con alcuni dei nuovi metodi di commutazione.

Gli inverter in cascata multilivello vengono utilizzati per eliminare l'ingombrante trasformatore richiesto nel caso di inverter multifase convenzionali, diodi di bloccaggio richiesti in caso di inverter a diodo e condensatori volanti richiesti in caso di inverter a condensatore volante. Ma questi richiedono un gran numero di tensioni isolate per alimentare ogni cella.

Es: 5- Inverter multilivello H-bridge, 9- Inverter multilivello H-bridge bloccato.

Questo inverter è anche lo stesso di quel multi inverter a diodo.

5- Inverter multilivello H-Bridge

Applicazioni dell'inverter multilivello H-Bridge in cascata

Azionamenti del motore
Filtri attivi
Azionamenti di veicoli elettrici
Utilizzo della fonte di alimentazione CC
Compensatori del fattore di potenza
Sistemi di collegamento di frequenza back to back
Interfacciamento con risorse energetiche rinnovabili.

Vantaggi dell'inverter multilivello:

Il convertitore multilivello ha diversi vantaggi, ovvero:

1. Tensione di modo comune:

Gli inverter multilivello producono tensione di modo comune, riducendo lo stress del motore e non danneggiano il motore.

2. Corrente di ingresso:

Gli inverter multilivello possono assorbire corrente in ingresso con bassa distorsione

3. Frequenza di commutazione:

L'inverter multilivello può funzionare a entrambe le frequenze di commutazione fondamentali che sono una frequenza di commutazione maggiore e una frequenza di commutazione inferiore. Va notato che la frequenza di commutazione inferiore significa una minore perdita di commutazione e una maggiore efficienza.

4. Riduzione della distorsione armonica:

La tecnica di eliminazione selettiva delle armoniche insieme alla topologia multi-livello risulta che la distorsione armonica totale diventa bassa nella forma d'onda di uscita senza utilizzare alcun circuito di filtro.