Falownik mocy

„Inwerter” przekierowuje tutaj. Aby zapoznać się z bramką logiczną, zobacz Falownik (bramka logiczna) . W przypadku innych zastosowań zobacz Falownik (ujednoznacznienie) .

Falownik w wolnostojącej elektrowni słonecznej

Przegląd falowników fotowoltaicznych

Falownik , falownik lub falownik to elektroniczne urządzenie mocy lub obwód , który zmienia prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC). Uzyskana częstotliwość prądu przemiennego zależy od konkretnego zastosowanego urządzenia. Falowniki działają odwrotnie niż prostowniki , które pierwotnie były dużymi urządzeniami elektromechanicznymi przetwarzającymi prąd przemienny na prąd stały.

Napięcie wejściowe , napięcie i częstotliwość wyjściowa oraz ogólna moc zależą od konstrukcji konkretnego urządzenia lub obwodu. Falownik nie wytwarza żadnej mocy; moc jest dostarczana przez źródło prądu stałego.

Falownik może być całkowicie elektroniczny lub może stanowić połączenie efektów mechanicznych (takich jak urządzenie obrotowe) i obwodów elektronicznych. Falowniki statyczne nie wykorzystują ruchomych części w procesie konwersji.

Przetwornice mocy są stosowane głównie w zastosowaniach elektroenergetycznych, w których występują wysokie prądy i napięcia; obwody spełniające tę samą funkcję dla sygnałów elektronicznych, które zwykle mają bardzo niskie prądy i napięcia, nazywane są oscylatorami . Obwody, które pełnią odwrotną funkcję, przekształcając prąd przemienny na prąd stały, nazywane są prostownikami .

Wejście i wyjście

Napięcie wejściowe

Typowe urządzenie lub obwód inwertera mocy wymaga stabilnego źródła prądu stałego zdolnego do dostarczenia prądu wystarczającego do zamierzonego zapotrzebowania systemu na moc. Napięcie wejściowe zależy od konstrukcji i przeznaczenia falownika. Przykłady obejmują:

• 12 V DC, dla mniejszych falowników konsumenckich i komercyjnych, które zwykle zasilane są z akumulatora kwasowo-ołowiowego 12 V lub samochodowego gniazdka elektrycznego.
• 24, 36 i 48 V DC, które są powszechnymi standardami dla domowych systemów energetycznych.
• 200 do 400 V DC, gdy zasilanie pochodzi z fotowoltaicznych paneli słonecznych.
• 300–450 V prądu stałego, gdy zasilanie pochodzi z zestawów akumulatorów pojazdów elektrycznych w systemach pojazd-sieć.
• Setki tysięcy woltów, gdzie falownik jest częścią systemu przesyłu prądu stałego wysokiego napięcia .

Przebieg wyjściowy

Falownik może wytwarzać falę prostokątną , falę sinusoidalną , zmodyfikowaną falę sinusoidalną, pulsacyjną falę sinusoidalną lub bliską sinusoidzie modulowaną szerokość impulsu (PWM), w zależności od konstrukcji obwodu. Powszechnie stosowane typy falowników wytwarzają fale prostokątne lub quasi-kwadratowe. Jedną z miar czystości fali sinusoidalnej jest całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD). Normy techniczne dotyczące komercyjnych sieci dystrybucji energii wymagają mniej niż 3% THD w kształcie fali w miejscu przyłączenia klienta. Standard IEEE 519 zaleca mniej niż 5% THD dla systemów podłączonych do sieci energetycznej.

Istnieją dwie podstawowe konstrukcje wytwarzania domowego napięcia wtykowego ze źródła prądu stałego o niższym napięciu. Pierwsza z nich wykorzystuje przełączający konwerter podwyższający napięcie w celu wytworzenia wyższego napięcia prądu stałego, a następnie konwersji na prąd przemienny. Druga metoda przekształca prąd stały na prąd przemienny na poziomie akumulatora i wykorzystuje transformator częstotliwości sieciowej do wytworzenia napięcia wyjściowego.

Kwadratowa fala

Kwadratowa fala

Jest to jeden z najprostszych przebiegów, jaki może wytworzyć falownik i najlepiej nadaje się do zastosowań o niskiej czułości, takich jak oświetlenie i ogrzewanie. Wyjście fali prostokątnej może powodować „buczenie” po podłączeniu do sprzętu audio i generalnie nie nadaje się do stosowania w przypadku wrażliwych urządzeń elektronicznych. prostokątna o współczynniku wypełnienia 50% jest równoważna fali sinusoidalnej o współczynniku THD wynoszącym 48%.

Sinusoida

Sinusoida

Urządzenie inwertera mocy, które wytwarza wielostopniowy sinusoidalny przebieg prądu przemiennego, nazywane jest falownikiem sinusoidalnym . Aby wyraźniej odróżnić falowniki z wyjściami o znacznie mniejszych zniekształceniach niż o zmodyfikowanej fali sinusoidalnej (trójstopniowej), producenci często używają określenia falownik o czystej fali sinusoidalnej . Prawie wszystkie falowniki konsumenckie sprzedawane jako „inwertery czystej fali sinusoidalnej” w ogóle nie wytwarzają gładkiej fali sinusoidalnej po prostu mniej niestabilny sygnał wyjściowy niż falowniki o fali prostokątnej (dwustopniowe) i zmodyfikowanej fali sinusoidalnej (trójstopniowe). Jednak w przypadku większości urządzeń elektronicznych nie jest to krytyczne, ponieważ radzą sobie one całkiem dobrze z sygnałem wyjściowym.

Tam, gdzie urządzenia inwertorowe zastępują standardowe zasilanie sieciowe, pożądany jest sygnał wyjściowy w postaci fali sinusoidalnej, ponieważ wiele produktów elektrycznych zaprojektowano tak, aby najlepiej współpracowały ze źródłem prądu przemiennego o fali sinusoidalnej. Standardowe przedsiębiorstwo elektryczne zapewnia falę sinusoidalną, zazwyczaj z drobnymi niedoskonałościami, ale czasami ze znacznymi zniekształceniami.

Falowniki sinusoidalne z więcej niż trzema stopniami fali wyjściowej są bardziej złożone i mają znacznie wyższe koszty niż zmodyfikowane falowniki sinusoidalne z tylko trzema stopniami lub fale prostokątne (jeden stopień) o tej samej mocy. Urządzenia zasilaczy impulsowych (SMPS), takie jak komputery osobiste lub odtwarzacze DVD, działają na zmodyfikowanej mocy fali sinusoidalnej. Silniki prądu przemiennego zasilane bezpośrednio energią inną niż sinusoidalna mogą wytwarzać dodatkowe ciepło, mogą mieć inną charakterystykę prędkości i momentu obrotowego lub mogą wytwarzać głośniejszy hałas niż w przypadku pracy na zasilaniu sinusoidalnym.

Zmodyfikowana fala sinusoidalna

Przebieg wytwarzany przez falownik zapalniczki samochodowej 12 V DC na 120 V AC 60 Hz

Zmodyfikowana fala sinusoidalna jest sumą dwóch fal prostokątnych , z których jedna jest opóźniona o jedną czwartą okresu w stosunku do drugiej. Rezultatem jest powtarzana sekwencja stopni napięcia: zero, szczyt dodatni, zero, szczyt ujemny i ponownie zero. Powstały przebieg napięcia lepiej przypomina kształt sinusoidalnego przebiegu napięcia niż pojedyncza fala prostokątna. Większość niedrogich falowników konsumenckich wytwarza zmodyfikowaną falę sinusoidalną, a nie czystą falę sinusoidalną.

Jeżeli przebieg zostanie wybrany w taki sposób, aby jego wartości napięcia szczytowego występowały przez połowę czasu cyklu, stosunek napięcia szczytowego do napięcia skutecznego jest taki sam, jak w przypadku fali sinusoidalnej. Napięcie szyny DC może być aktywnie regulowane lub czasy „włączenia” i „wyłączenia” można modyfikować, aby utrzymać tę samą wartość RMS na wyjściu aż do napięcia szyny DC w celu kompensacji wahań napięcia szyny DC. Zmieniając szerokość impulsu, można zmienić widmo harmoniczne. Najniższe THD dla trójstopniowej zmodyfikowanej fali sinusoidalnej wynosi 30%, gdy impulsy mają szerokość 130 stopni w każdym cyklu elektrycznym. Jest to nieco mniej niż w przypadku fali prostokątnej.

Stosunek czasu włączenia do wyłączenia można regulować w celu zmiany napięcia skutecznego przy jednoczesnym zachowaniu stałej częstotliwości za pomocą techniki zwanej modulacją szerokości impulsu (PWM). Wygenerowane impulsy bramkowe podawane są do każdego przełącznika zgodnie z opracowanym wzorcem w celu uzyskania pożądanej mocy wyjściowej. Widmo harmonicznych na wyjściu zależy od szerokości impulsów i częstotliwości modulacji. Można wykazać, że minimalne zniekształcenie trójpoziomowego przebiegu osiąga się, gdy impulsy przekraczają 130 stopni przebiegu, ale powstałe napięcie nadal będzie miało około 30% THD, czyli więcej niż komercyjne standardy dla źródeł zasilania podłączonych do sieci. Podczas pracy silników indukcyjnych harmoniczne napięcia zwykle nie stanowią problemu; jednakże zniekształcenie harmoniczne w przebiegu prądu powoduje dodatkowe ogrzewanie i może wytwarzać pulsujące momenty obrotowe.

Wiele urządzeń elektrycznych będzie działać całkiem dobrze ze zmodyfikowanymi falownikami sinusoidalnymi, zwłaszcza obciążenia o charakterze rezystancyjnym, takie jak tradycyjne żarówki. Przedmioty z zasilaczem impulsowym działają prawie bez problemów, ale jeśli przedmiot jest wyposażony w transformator sieciowy, może się on przegrzać, w zależności od jego marginalnej wartości znamionowej.

Jednakże obciążenie może działać mniej wydajnie ze względu na harmoniczne związane ze zmodyfikowaną falą sinusoidalną i powodować buczenie podczas pracy. Ma to również wpływ na efektywność systemu jako całości, ponieważ nominalna sprawność konwersji podana przez producenta nie uwzględnia harmonicznych. Dlatego falowniki o czystej fali sinusoidalnej mogą zapewnić znacznie wyższą wydajność niż falowniki o zmodyfikowanej fali sinusoidalnej.

Większość silników prądu przemiennego będzie działać na falownikach MSW ze spadkiem sprawności o około 20% ze względu na zawartość harmonicznych. Mogą jednak być dość głośne. Pomocny może być filtr szeregowy LC dostrojony do częstotliwości podstawowej.

Typowa zmodyfikowana topologia falownika sinusoidalnego spotykana w falownikach konsumenckich jest następująca: Wbudowany mikrokontroler szybko włącza i wyłącza tranzystory MOSFET mocy przy wysokiej częstotliwości, np. ~50 kHz. Tranzystory MOSFET pobierają bezpośrednio ze źródła prądu stałego o niskim napięciu (takiego jak bateria). Sygnał ten przechodzi następnie przez transformatory podwyższające napięcie (zazwyczaj wiele mniejszych transformatorów jest umieszczonych równolegle, aby zmniejszyć całkowity rozmiar falownika), aby wytworzyć sygnał o wyższym napięciu. Wyjście transformatorów podwyższających jest następnie filtrowane przez kondensatory w celu wytworzenia zasilania prądem stałym o wysokim napięciu. Na koniec, to źródło prądu stałego jest pulsowane przez mikrokontroler dodatkowymi tranzystorami MOSFET mocy, aby wytworzyć końcowy zmodyfikowany sygnał sinusoidalny.

Bardziej złożone falowniki wykorzystują więcej niż dwa napięcia, aby utworzyć wieloetapowe przybliżenie fali sinusoidalnej. Mogą one jeszcze bardziej zmniejszyć harmoniczne napięcia i prądu oraz THD w porównaniu z falownikiem wykorzystującym wyłącznie naprzemienne impulsy dodatnie i ujemne; ale takie falowniki wymagają dodatkowych elementów przełączających, co zwiększa koszty.

Blisko fali sinusoidalnej PWM

Przykład napięcia PWM modulowanego jako ciąg impulsów ■ . Aby stłumić częstotliwość przełączania, wymagany jest filtr dolnoprzepustowy z cewkami szeregowymi i kondensatorami bocznikowymi. Po przefiltrowaniu daje to kształt fali zbliżony do sinusoidalnego ■ . Elementy filtrujące są mniejsze i wygodniejsze niż te wymagane do wygładzenia zmodyfikowanej fali sinusoidalnej do równoważnej czystości harmonicznej.

Niektóre falowniki wykorzystują PWM do tworzenia przebiegu, który można filtrować dolnoprzepustowo w celu odtworzenia fali sinusoidalnej. Wymagają one tylko jednego zasilania prądem stałym, podobnie jak konstrukcje MSN, ale przełączanie odbywa się ze znacznie większą częstotliwością, zwykle wieloma kHz, tak że zmienną szerokość impulsów można wygładzić w celu wytworzenia fali sinusoidalnej. Jeśli do generowania taktowania przełączania używany jest mikroprocesor, zawartość harmonicznych i wydajność mogą być ściśle kontrolowane.

Częstotliwość wyjściowa

Częstotliwość wyjściowa prądu przemiennego falownika jest zwykle taka sama jak standardowa częstotliwość linii energetycznej, 50 lub 60 herców . Wyjątkiem są projekty do napędu silników, gdzie zmienna częstotliwość skutkuje zmienną regulacją prędkości.

Ponadto, jeśli moc wyjściowa urządzenia lub obwodu ma być dalej kondycjonowana (na przykład zwiększana), wówczas częstotliwość może być znacznie wyższa, aby zapewnić dobrą wydajność transformatora.

Napięcie wyjściowe

Napięcie wyjściowe prądu przemiennego falownika jest często regulowane tak, aby było takie samo jak napięcie sieciowe, zwykle 120 lub 240 VAC na poziomie dystrybucji, nawet jeśli występują zmiany w obciążeniu napędzanym przez falownik. Dzięki temu falownik może zasilać wiele urządzeń przeznaczonych do standardowego zasilania sieciowego.

Niektóre falowniki umożliwiają również wybieranie lub płynną zmianę napięć wyjściowych.

Moc wyjściowa

Falownik często ma całkowitą moc znamionową wyrażoną w watach lub kilowatach. Opisuje moc, która będzie dostępna dla urządzenia napędzanego przez falownik oraz, pośrednio, moc, która będzie potrzebna ze źródła prądu stałego. Mniejsze, popularne urządzenia konsumenckie i komercyjne zaprojektowane tak, aby naśladować moc sieciową, zwykle mają moc od 150 do 3000 watów.

Nie wszystkie zastosowania falowników dotyczą wyłącznie lub głównie dostarczania mocy; w niektórych przypadkach właściwości częstotliwości i/lub kształtu fali są wykorzystywane przez obwód lub urządzenie uzupełniające.

Baterie

Czas pracy falownika zasilanego z akumulatorów jest zależny od mocy akumulatorów oraz ilości energii pobieranej w danym momencie z falownika. Wraz ze wzrostem ilości urządzeń korzystających z falownika, czas pracy będzie się zmniejszał. Aby wydłużyć czas pracy falownika, do falownika można dodać dodatkowe akumulatory.

Wzór do obliczenia pojemności akumulatora falownika:

Pojemność akumulatora (Ah) = całkowite obciążenie (w watach) X czas użytkowania (w godzinach) / napięcie wejściowe (V)

W przypadku próby dodania większej liczby akumulatorów do falownika istnieją dwie podstawowe opcje instalacji:

Konfiguracja szeregowa

Jeśli celem jest zwiększenie całkowitego napięcia wejściowego falownika, można połączyć akumulatory w konfiguracji szeregowej. W konfiguracji szeregowej, jeśli pojedynczy akumulator ulegnie wyczerpaniu, pozostałe akumulatory nie będą w stanie zasilić obciążenia.

Konfiguracja równoległa

Jeśli celem jest zwiększenie wydajności i wydłużenie czasu pracy falownika, akumulatory można łączyć równolegle . Zwiększa to całkowitą wartość znamionową amperogodzin (Ah) zestawu akumulatorów.

Jeśli jednak rozładuje się pojedynczy akumulator, pozostałe akumulatory rozładują się przez niego. Może to prowadzić do szybkiego rozładowania całego pakietu, a nawet przetężenia i możliwego pożaru. Aby tego uniknąć, można łączyć równolegle duże akumulatory za pomocą diod lub inteligentnego monitorowania z automatycznym przełączaniem w celu odizolowania akumulatora podnapięciowego od pozostałych.

Aplikacje

Użycie źródła prądu stałego

Falownik przeznaczony do dostarczania napięcia 115 V AC ze źródła 12 V DC znajdującego się w samochodzie. Pokazana jednostka zapewnia prąd przemienny o natężeniu do 1,2 ampera lub wystarczający do zasilenia dwóch żarówek o mocy 60 W.

Falownik przekształca prąd stały ze źródeł takich jak baterie lub ogniwa paliwowe na prąd przemienny. Energia elektryczna może mieć dowolne wymagane napięcie; w szczególności może obsługiwać sprzęt prądu przemiennego przeznaczony do zasilania sieciowego lub prostowany w celu wytwarzania prądu stałego o dowolnym pożądanym napięciu.

Zasilacze bezprzerwowe

Zasilacz bezprzerwowy (UPS) wykorzystuje baterie i falownik do zasilania prądem przemiennym, gdy zasilanie sieciowe nie jest dostępne. Po przywróceniu zasilania sieciowego prostownik dostarcza prąd stały w celu naładowania akumulatorów.

Sterowanie prędkością silnika elektrycznego

W regulatorach prędkości silników często stosuje się obwody falownika zaprojektowane do wytwarzania zmiennego zakresu napięcia wyjściowego. Zasilanie prądem stałym dla sekcji inwertera może pochodzić ze zwykłego gniazdka ściennego prądu przemiennego lub innego źródła. Obwody sterujące i sprzężenia zwrotnego służą do regulacji końcowej mocy wyjściowej sekcji falownika, która ostatecznie określi prędkość silnika pracującego pod obciążeniem mechanicznym. Zapotrzebowanie na sterowanie prędkością silnika jest liczne i obejmuje takie elementy, jak: przemysłowy sprzęt napędzany silnikiem, pojazdy elektryczne, systemy transportu kolejowego i elektronarzędzia. (Patrz powiązane: napęd o zmiennej częstotliwości ) Stany przełączania opracowywane są dla napięć dodatnich, ujemnych i zerowych zgodnie ze wzorami podanymi w tabeli przełączania 1. Wygenerowane impulsy bramki podawane są do każdego wyłącznika zgodnie z opracowanym wzorem i w ten sposób uzyskiwany jest sygnał wyjściowy.

W sprężarkach chłodniczych

Falownik może służyć do sterowania prędkością silnika sprężarki w celu sterowania zmiennym przepływem czynnika chłodniczego w układzie chłodniczym lub klimatyzacyjnym w celu regulowania wydajności systemu. Instalacje takie nazywane są sprężarkami inwerterowymi . Tradycyjne metody regulacji chłodnictwa wykorzystują sprężarki jednobiegowe okresowo włączane i wyłączane; systemy wyposażone w falownik mają napęd o zmiennej częstotliwości , który steruje prędkością silnika, a tym samym wydajnością sprężarki i chłodzenia. Prąd przemienny o zmiennej częstotliwości z falownika napędza a bezszczotkowy lub indukcyjny , którego prędkość jest proporcjonalna do częstotliwości zasilanego prądu przemiennego, dzięki czemu sprężarka może pracować ze zmiennymi prędkościami — eliminacja cykli zatrzymywania i uruchamiania sprężarki zwiększa wydajność. Mikrokontroler zazwyczaj monitoruje temperaturę w chłodzonym pomieszczeniu i reguluje prędkość sprężarki, aby utrzymać żądaną temperaturę . Dodatkowa elektronika i sprzęt systemowy zwiększają koszt sprzętu, ale mogą skutkować znacznymi oszczędnościami w kosztach operacyjnych. Pierwsze klimatyzatory inwerterowe zostały wypuszczone przez firmę Toshiba w 1981 roku w Japonii.

Sieć energetyczna

Falowniki sieciowe są przeznaczone do zasilania systemu dystrybucji energii elektrycznej. Przesyłają synchronicznie z linią i zawierają możliwie najmniejszą zawartość harmonicznych. Ze względów bezpieczeństwa potrzebują także sposobu na wykrywanie obecności zasilania z sieci, aby nie kontynuować niebezpiecznego dostarczania energii do sieci w przypadku przerwy w dostawie prądu.

Synchronvertery to falowniki zaprojektowane do symulacji obracającego się generatora i mogą być używane do stabilizacji sieci. Można je zaprojektować tak, aby reagowały szybciej niż zwykłe generatory na zmiany częstotliwości sieci i mogą dać konwencjonalnym generatorom szansę zareagowania na bardzo nagłe zmiany zapotrzebowania lub produkcji.

Duże falowniki o mocy kilkuset megawatów służą do dostarczania energii z systemów przesyłu prądu stałego wysokiego napięcia do systemów dystrybucji prądu przemiennego.

Słoneczny

Widok wnętrza falownika fotowoltaicznego. Zwróć uwagę na wiele dużych kondensatorów (niebieskie cylindry), używanych do krótkotrwałego magazynowania energii i poprawy kształtu fali wyjściowej.

Główny artykuł: Falownik solarny

Falownik fotowoltaiczny jest elementem równowagi systemu (BOS) systemu fotowoltaicznego i może być używany zarówno w systemach podłączonych do sieci, jak i poza siecią (samodzielnych). Falowniki fotowoltaiczne posiadają specjalne funkcje przystosowane do współpracy z panelami fotowoltaicznymi , w tym śledzenie maksymalnego punktu mocy i zabezpieczenie przed wyspami .

Mikroinwertery fotowoltaiczne różnią się od falowników konwencjonalnych tym, że do każdego panelu słonecznego przymocowany jest indywidualny mikroinwerter. Może to poprawić ogólną wydajność systemu. Sygnał wyjściowy z kilku mikroinwerterów jest następnie łączony i często przekazywany do sieci elektrycznej .

W innych zastosowaniach konwencjonalny falownik można połączyć z baterią akumulatorów obsługiwaną przez regulator ładowania słonecznego. Ta kombinacja komponentów jest często nazywana generatorem słonecznym.

Falowniki słoneczne są również stosowane w systemach fotowoltaicznych statków kosmicznych .

Ogrzewanie indukcyjne

Falowniki przekształcają główny prąd przemienny o niskiej częstotliwości na wyższą częstotliwość do stosowania w nagrzewaniu indukcyjnym . Aby to zrobić, moc prądu przemiennego jest najpierw prostowana, aby zapewnić moc prądu stałego. Falownik następnie zmienia moc prądu stałego na moc prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości. Dzięki zmniejszeniu liczby zastosowanych źródeł prądu stałego konstrukcja staje się bardziej niezawodna, a napięcie wyjściowe ma większą rozdzielczość dzięki zwiększeniu liczby stopni, dzięki czemu można lepiej uzyskać referencyjne napięcie sinusoidalne. Konfiguracja ta stała się ostatnio bardzo popularna w zastosowaniach związanych z zasilaniem prądem przemiennym i napędami o regulowanej prędkości. W nowym falowniku można uniknąć stosowania dodatkowych diod zaciskających lub kondensatorów równoważących napięcie.

Istnieją trzy rodzaje technik modulacji z przesunięciem poziomu, a mianowicie:

• Dyspozycja opozycji fazowej (POD)
• Alternatywne rozmieszczenie opozycji fazowej (APOD)
• Rozmieszczenie faz (PD)

Przesył energii elektrycznej HVDC

W przypadku przesyłu energii HVDC energia prądu przemiennego jest prostowana, a energia prądu stałego o wysokim napięciu jest przesyłana w inne miejsce. W miejscu odbioru falownik w instalacji falowników statycznych przekształca moc z powrotem na prąd przemienny. Falownik musi być zsynchronizowany z częstotliwością i fazą sieci oraz minimalizować generowanie harmonicznych.

Broń elektrowstrząsowa

Broń elektrowstrząsowa i paralizatory są wyposażone w falownik prądu stałego/przemiennego, który generuje kilkadziesiąt tysięcy V prądu przemiennego z małej baterii 9 V prądu stałego. Najpierw napięcie prądu stałego 9 V jest przekształcane na napięcie prądu przemiennego 400–2000 V za pomocą kompaktowego transformatora wysokiej częstotliwości, które jest następnie prostowane i tymczasowo przechowywane w kondensatorze wysokiego napięcia, aż do osiągnięcia ustawionego napięcia progowego. Po osiągnięciu progu (ustawionego za pomocą szczeliny powietrznej lub triaku) kondensator zrzuca całe obciążenie do transformatora impulsowego , który następnie zwiększa je do końcowego napięcia wyjściowego 20–60 kV. Odmiana tej zasady jest również stosowana w elektronicznej lampie błyskowej i łapacze błędów , chociaż w celu osiągnięcia wysokiego napięcia polegają na mnożniku napięcia opartym na kondensatorze.

Różnorodny

Typowe zastosowania falowników obejmują:

• Przenośne urządzenia konsumenckie, które umożliwiają użytkownikowi podłączenie baterii lub zestawu baterii do urządzenia w celu wytworzenia prądu przemiennego do zasilania różnych urządzeń elektrycznych, takich jak oświetlenie, telewizory, urządzenia kuchenne i elektronarzędzia.
• Do stosowania w systemach wytwarzania energii, takich jak zakłady energetyczne lub systemy wytwarzania energii słonecznej, do konwersji prądu stałego na prąd przemienny.
• Do użytku w dowolnym większym systemie elektronicznym, w którym istnieje potrzeba inżynieryjna uzyskania źródła prądu przemiennego ze źródła prądu stałego.
• Konwersja częstotliwości – jeśli użytkownik w (powiedzmy) kraju, w którym stosuje się 50 Hz, potrzebuje zasilania o częstotliwości 60 Hz do urządzeń zasilających o określonej częstotliwości, takich jak mały silnik lub niektóre urządzenia elektroniczne, możliwe jest przekształcenie częstotliwości poprzez uruchomienie falownika o mocy Wyjście 60 Hz ze źródła prądu stałego, takiego jak zasilacz 12 V zasilany z sieci 50 Hz.

Opis obwodu

U góry: prosty obwód falownika pokazany z przełącznikiem elektromechanicznym i równoważnym automatycznym urządzeniem przełączającym zaimplementowanym z dwoma tranzystorami i autotransformatorem z dzielonym uzwojeniem zamiast przełącznika mechanicznego.

Przebieg prostokątny z podstawową składową sinusoidalną, trzecią i piątą harmoniczną

Podstawowy wygląd

W jednym prostym obwodzie falownika prąd stały jest podłączony do transformatora poprzez środkowy kran uzwojenia pierwotnego. Przełącznik przekaźnika jest szybko przełączany tam i z powrotem, aby umożliwić przepływ prądu z powrotem do źródła prądu stałego dwiema alternatywnymi ścieżkami przez jeden koniec uzwojenia pierwotnego, a następnie przez drugi. Zmiana kierunku prądu w uzwojeniu pierwotnym transformatora wytwarza prąd przemienny (AC) w obwodzie wtórnym.

Elektromechaniczna wersja urządzenia przełączającego zawiera dwa styki stacjonarne i styk ruchomy podtrzymywany sprężyną. Sprężyna dociska styk ruchomy do jednego ze styków nieruchomych, a elektromagnes przyciąga styk ruchomy do przeciwnego styku nieruchomego. Prąd w elektromagnesie zostaje przerwany przez działanie przełącznika, tak że przełącznik stale szybko przełącza się w przód i w tył. Ten typ elektromechanicznego przełącznika inwertera, zwanego wibratorem lub brzęczykiem, był kiedyś używany w radiach samochodowych z lampą próżniową . Podobny mechanizm zastosowano w dzwonkach do drzwi, brzęczykach i maszynkach do tatuażu .

Gdy stały się dostępne i miały odpowiednią moc znamionową, w projektach obwodów falowników włączono tranzystory i różne inne typy przełączników półprzewodnikowych . Niektóre parametry, szczególnie w przypadku dużych systemów (wiele kilowatów), wykorzystują tyrystory (SCR). SCR zapewniają dużą zdolność przenoszenia mocy w urządzeniu półprzewodnikowym i można je łatwo kontrolować w zmiennym zakresie wyzwalania.

Przełącznik w prostym falowniku opisanym powyżej, gdy nie jest podłączony do transformatora wyjściowego, wytwarza prostokątny przebieg napięcia ze względu na jego prosty charakter włączania i wyłączania, w przeciwieństwie do przebiegu sinusoidalnego , który jest zwykłym kształtem fali zasilacza prądu przemiennego. Stosując analizę Fouriera , okresowe przebiegi są przedstawiane jako suma nieskończonej serii fal sinusoidalnych. Falę sinusoidalną o tej samej częstotliwości co pierwotny przebieg nazywa się składową podstawową. Pozostałe fale sinusoidalne, zwane harmonicznymi , które wchodzą w skład szeregu, mają częstotliwości będące całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości podstawowej.

całkowitego zniekształcenia harmonicznego (THD) można zastosować analizę Fouriera . Całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD) to pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów napięć harmonicznych podzielonej przez napięcie podstawowe: ${\ displaystyle {\mbox{THD}}={{\sqrt {V_{2}^{2}+V_{3}^{2}+V_{4}^{2}+\cdots +V_{n}^{ 2}}} \over V_{1}}}$

Zaawansowane projekty

mostkiem H z przełącznikami tranzystorowymi i diodami antyrównoległymi

Istnieje wiele różnych topologii obwodów mocy i strategii sterowania stosowanych w konstrukcjach falowników. Różne podejścia projektowe dotyczą różnych kwestii, które mogą być mniej lub bardziej istotne w zależności od przeznaczenia falownika. Przykładowo silnik elektryczny w jadącym samochodzie może zamienić się w źródło energii i przy odpowiedniej topologii falownika (pełny mostek H) może ładować akumulator samochodowy podczas zwalniania lub hamowania. W podobny sposób właściwa topologia (pełny mostek H) może odwrócić role „źródła” i „obciążenia”, to znaczy, jeśli na przykład napięcie jest wyższe po stronie „obciążenia” prądu przemiennego (poprzez dodanie falownika słonecznego , podobny do agregatu prądotwórczego, ale w stanie półprzewodnikowym), energia może przepływać z powrotem do „źródła” prądu stałego lub akumulatora.

W oparciu o podstawową topologię mostka H istnieją dwie różne podstawowe strategie sterowania zwane podstawowym konwerterem mostkowym o zmiennej częstotliwości i sterowaniem PWM. Tutaj, na lewym obrazie obwodu mostka H, ​​lewy górny przełącznik nosi nazwę „S1”, a pozostałe noszą nazwy „S2, S3, S4” w kolejności przeciwnej do ruchu wskazówek zegara.

W przypadku podstawowego przekształtnika mostkowego o zmiennej częstotliwości przełączniki mogą pracować przy tej samej częstotliwości, co prąd przemienny w sieci elektrycznej. Jednak to szybkość, z jaką przełączniki otwierają się i zamykają, określa częstotliwość prądu przemiennego. Kiedy S1 i S4 są włączone, a pozostałe dwa są wyłączone, do obciążenia dostarczane jest napięcie dodatnie i odwrotnie. Moglibyśmy kontrolować stany włączenia i wyłączenia przełączników, aby dostosować wielkość i fazę prądu przemiennego. Moglibyśmy także sterować przełącznikami, aby wyeliminować pewne harmoniczne. Obejmuje to sterowanie przełącznikami w celu utworzenia nacięć lub obszarów stanu 0 w przebiegu wyjściowym lub dodanie równoległych wyjść dwóch lub więcej konwerterów, które są przesunięte fazowo względem siebie.

Inną metodą, którą można zastosować, jest PWM. W odróżnieniu od podstawowego konwertera mostkowego o zmiennej częstotliwości, w strategii sterowania PWM tylko dwa przełączniki S3, S4 mogą pracować na częstotliwości strony AC lub na dowolnej niskiej częstotliwości. Pozostałe dwa przełączałyby się znacznie szybciej (zwykle 100 kHz), tworząc kwadratowe napięcia o tej samej wielkości, ale przez różny czas trwania, co zachowuje się jak napięcie o zmieniającej się wielkości w większej skali czasu.

Te dwie strategie tworzą różne harmoniczne. W pierwszym przypadku, zgodnie z analizą Fouriera, wielkość harmonicznych będzie wynosić 4/(pi*k) (k jest rzędem harmonicznych). Zatem większość energii harmonicznych koncentruje się w harmonicznych niższego rzędu. Tymczasem w przypadku strategii PWM energia harmonicznych leży w wyższych częstotliwościach ze względu na szybkie przełączanie. Ich różne charakterystyki harmonicznych prowadzą do różnych wymagań dotyczących THD i eliminacji harmonicznych. Podobnie jak w przypadku „THD”, koncepcja „jakości przebiegu” reprezentuje poziom zniekształceń powodowanych przez harmoniczne. Jakość kształtu fali prądu przemiennego wytwarzanego bezpośrednio przez wspomniany powyżej mostek H nie byłaby tak dobra, jak byśmy chcieli.

Kwestię jakości przebiegu można rozwiązać na wiele sposobów. Do filtrowania kształtu fali można zastosować kondensatory i cewki indukcyjne . Jeśli projekt obejmuje transformator , filtrowanie można zastosować po pierwotnej lub wtórnej stronie transformatora lub po obu stronach. Filtry dolnoprzepustowe stosowane są w celu umożliwienia przejścia podstawowej składowej przebiegu na wyjście, ograniczając jednocześnie przejście składowych harmonicznych. Jeśli falownik jest zaprojektowany do dostarczania mocy o stałej częstotliwości, rezonans można zastosować filtr. W przypadku przetwornicy częstotliwości z możliwością regulacji filtr musi być dostrojony do częstotliwości wyższej od maksymalnej częstotliwości podstawowej.

Ponieważ większość obciążeń zawiera indukcyjność, prostowniki ze sprzężeniem zwrotnym lub diody antyrównoległe są często podłączane do każdego przełącznika półprzewodnikowego , aby zapewnić ścieżkę dla szczytowego prądu obciążenia indukcyjnego, gdy przełącznik jest wyłączony. Diody antyrównoległe są nieco podobne do diod jednokierunkowych stosowanych w obwodach przetwornic AC/DC.

Przebieg	Przejścia sygnału na okres	Wyeliminowano harmoniczne	Wzmocnione harmoniczne	Opis systemu	THD
	2			Dwupoziomowa fala prostokątna	~45%
	4	3, 9, 27,…		3-stopniowa modyfikowana fala sinusoidalna	>23,8%
	8			5-stopniowa modyfikowana fala sinusoidalna	>6,5%
	10	3, 5, 9, 27	7, 11,…	2-poziomowy, bardzo wolny PWM
	12	3, 5, 9, 27	7, 11,…	3-poziomowy, bardzo wolny PWM

Analiza Fouriera pokazuje, że przebieg, taki jak fala prostokątna, który jest antysymetryczny w stosunku do punktu 180 stopni, zawiera tylko harmoniczne nieparzyste, trzecią, piątą, siódmą itd. Przebiegi posiadające skoki o określonej szerokości i wysokości mogą tłumić pewne niższe harmoniczne kosztem wzmocnienia wyższych harmonicznych. Na przykład, wstawiając stopień zerowego napięcia pomiędzy dodatnią i ujemną sekcję fali prostokątnej, można wyeliminować wszystkie harmoniczne podzielne przez trzy (trzecia i dziewiąta itd.). Pozostaje tylko piąty, siódmy, jedenasty, trzynasty itd. Wymagana szerokość stopni wynosi jedną trzecią okresu dla każdego stopnia dodatniego i ujemnego oraz jedną szóstą okresu dla każdego stopnia przy zerowym napięciu.

Zmiana fali prostokątnej w sposób opisany powyżej jest przykładem modulacji szerokości impulsu. Modulowanie lub regulacja szerokości impulsu prostokątnego jest często stosowana jako metoda regulacji lub regulacji napięcia wyjściowego falownika. Gdy kontrola napięcia nie jest wymagana, można wybrać stałą szerokość impulsu, aby zredukować lub wyeliminować wybrane harmoniczne. Techniki eliminacji harmonicznych są zwykle stosowane do najniższych harmonicznych, ponieważ filtrowanie jest znacznie bardziej praktyczne przy wysokich częstotliwościach, gdzie elementy filtra mogą być znacznie mniejsze i tańsze. na wielu szerokościach impulsu lub nośnej Schematy sterowania PWM wytwarzają przebiegi składające się z wielu wąskich impulsów. Częstotliwość reprezentowana przez liczbę wąskich impulsów na sekundę nazywana jest częstotliwością przełączania lub częstotliwością nośną . Te schematy sterowania są często stosowane w falownikach do sterowania silnikami o zmiennej częstotliwości, ponieważ umożliwiają szeroki zakres regulacji napięcia wyjściowego i częstotliwości, poprawiając jednocześnie jakość kształtu fali.

Falowniki wielopoziomowe zapewniają inne podejście do eliminacji harmonicznych. Falowniki wielopoziomowe zapewniają przebieg wyjściowy składający się z wielu etapów przy kilku poziomach napięcia. Na przykład możliwe jest wytworzenie fali bardziej sinusoidalnej poprzez zastosowanie stałego z dzieloną szyną przy dwóch napięciach lub wejść dodatnich i ujemnych z centralnym uziemieniem . Podłączając kolejno zaciski wyjściowe falownika pomiędzy szyną dodatnią a masą, szyną dodatnią i szyną ujemną, szyną uziemiającą i szyną ujemną, a następnie oba do szyny uziemiającej, na wyjściu falownika generowany jest schodkowy przebieg. To jest przykład falownika trójpoziomowego: dwa napięcia i masa.

Więcej o uzyskiwaniu fali sinusoidalnej

rezonansowe wytwarzają fale sinusoidalne za pomocą obwodów LC w celu usunięcia harmonicznych z prostej fali prostokątnej. Zwykle istnieje kilka szeregowo i równolegle rezonansowych obwodów LC, każdy dostrojony do innej harmonicznej częstotliwości linii energetycznej. Upraszcza to elektronikę, ale cewki indukcyjne i kondensatory są zwykle duże i ciężkie. Wysoka wydajność sprawia, że ​​podejście to jest popularne w dużych zasilaczach bezprzerwowych w centrach danych, w których falownik pracuje w trybie ciągłym w trybie „online”, aby uniknąć przejściowych przełączeń w przypadku utraty zasilania. (Patrz powiązane: Falownik rezonansowy )

Ściśle powiązane podejście wykorzystuje transformator ferrorezonansowy, znany również jako transformator stałego napięcia , do usuwania harmonicznych i magazynowania wystarczającej energii, aby utrzymać obciążenie przez kilka cykli prądu przemiennego. Ta właściwość sprawia, że ​​są one przydatne w zasilaczach rezerwowych, aby wyeliminować stany przejściowe przełączania, które w przeciwnym razie występują podczas awarii zasilania, gdy normalnie bezczynny falownik uruchamia się, a przekaźniki mechaniczne przełączają się na jego wyjście.

Ulepszona kwantyzacja

Propozycja zasugerowana w magazynie Power Electronics wykorzystuje dwa napięcia jako ulepszenie w stosunku do powszechnej, komercyjnej technologii, która może podawać napięcie szyny DC tylko w dowolnym kierunku lub je wyłączać. We wniosku do wspólnego projektu dodano napięcia pośrednie. W każdym cyklu występuje następująca sekwencja dostarczanych napięć: v1, v2, v1, 0, −v1, −v2, −v1, 0.

Falowniki trójfazowe

Falownik trójfazowy z obciążeniem podłączonym w gwiazdę

trójfazowe są używane w zastosowaniach związanych z napędami o zmiennej częstotliwości oraz w zastosowaniach wymagających dużej mocy, takich jak przesył mocy HVDC . Podstawowy falownik trójfazowy składa się z trzech jednofazowych przełączników falownika, każdy podłączony do jednego z trzech zacisków obciążenia. W najbardziej podstawowym schemacie sterowania działanie trzech przełączników jest skoordynowane w taki sposób, że jeden przełącznik działa w każdym punkcie 60 stopni podstawowego przebiegu wyjściowego. Tworzy to przebieg wyjściowy typu „linia do linii”, który składa się z sześciu kroków. Przebieg sześciostopniowy ma krok zerowego napięcia pomiędzy dodatnią i ujemną częścią fali prostokątnej, tak że harmoniczne będące wielokrotnością trzech są eliminowane w sposób opisany powyżej. Kiedy techniki PWM oparte na nośnej są stosowane do sześciostopniowych przebiegów, podstawowy ogólny kształt lub obwiednia przebiegu zostaje zachowana, dzięki czemu trzecia harmoniczna i jej wielokrotności zostają wyeliminowane.

Trójfazowy obwód przełączający falownik pokazujący 6-stopniową sekwencję przełączania i przebieg napięcia między zaciskami A i C (2 ³ - 2 stany)

Aby skonstruować falowniki o większej mocy znamionowej, można połączyć dwa sześciostopniowe falowniki trójfazowe równolegle w celu uzyskania wyższego prądu znamionowego lub szeregowo w celu uzyskania wyższego napięcia znamionowego. W obu przypadkach przebiegi wyjściowe są przesunięte w fazie, aby uzyskać 12-stopniowy przebieg. Jeśli połączy się dodatkowe falowniki, otrzyma się 18-stopniowy falownik z trzema falownikami itp. Chociaż falowniki są zwykle łączone w celu uzyskania zwiększonego napięcia lub prądu znamionowego, poprawia się również jakość kształtu fali.

Rozmiar

W porównaniu do innych domowych urządzeń elektrycznych, falowniki mają duże rozmiary i objętość. W 2014 roku Google wraz z IEEE ogłosiło otwarty konkurs o nazwie Little Box Challenge z nagrodą pieniężną w wysokości 1 000 000 dolarów na zbudowanie (znacznie) mniejszego falownika.

Historia

Wczesne falowniki

Od końca XIX do połowy XX wieku konwersja mocy prądu stałego na prąd przemienny odbywała się za pomocą przekształtników obrotowych lub zespołów silnikowo-generatorowych (zestawów MG). Na początku XX wieku jako przełączniki w obwodach falowników zaczęto stosować lampy próżniowe i lampy wypełnione gazem . Najpopularniejszym typem lampy był tyratron .

Pochodzenie falowników elektromechanicznych wyjaśnia pochodzenie terminu falownik . Wczesne konwertery prądu przemiennego na prąd stały wykorzystywały silnik indukcyjny lub synchroniczny silnik prądu przemiennego podłączony bezpośrednio do generatora (dynama), tak że komutator generatora odwracał swoje połączenia dokładnie w odpowiednich momentach, aby wytworzyć prąd stały. Późniejszym rozwinięciem jest przetwornica synchroniczna, w której uzwojenia silnika i generatora są połączone w jedną twornik, z pierścieniami ślizgowymi na jednym końcu i komutatorem na drugim i tylko z jedną ramą polową. Rezultatem jest wejście AC i wyjście DC. W przypadku zestawu MG można uznać, że prąd stały jest generowany oddzielnie od prądu przemiennego; z przetwornicą synchroniczną, w pewnym sensie można go uznać za „prąd przemienny prostowany mechanicznie”. Mając odpowiedni sprzęt pomocniczy i sterujący, zestaw MG lub przetwornica obrotowa może „pracować wstecz”, przekształcając prąd stały na prąd przemienny. Zatem falownik jest przetwornicą odwróconą.

Sterowane falowniki prostownicze

Ponieważ wczesne tranzystory nie były dostępne o wystarczających wartościach napięcia i prądu dla większości zastosowań w falownikach, dopiero wprowadzenie w 1957 r. tyrystora lub prostownika sterowanego krzemem (SCR) zapoczątkowało przejście na obwody falownika półprzewodnikowego.

12-pulsowy obwód falownika z komutacją liniową

Wymagania komutacyjne SCR są kluczowym czynnikiem przy projektowaniu obwodów SCR. SCR nie wyłączają się ani nie przełączają automatycznie, gdy sygnał sterujący bramą zostanie wyłączony. Wyłączają się tylko wtedy, gdy prąd przewodzenia zostanie zmniejszony do poziomu poniżej minimalnego prądu podtrzymania, który różni się w zależności od rodzaju tyrystora SCR, w wyniku pewnego procesu zewnętrznego. W przypadku tyrystorów podłączonych do źródła prądu przemiennego komutacja zachodzi naturalnie za każdym razem, gdy odwraca się polaryzacja napięcia źródła. Tyrystory podłączone do źródła prądu stałego zwykle wymagają środków wymuszonej komutacji, które wymuszają zerowanie prądu, gdy wymagana jest komutacja. Najmniej skomplikowane obwody SCR wykorzystują komutację naturalną, a nie wymuszoną. Po dodaniu obwodów wymuszonej komutacji, w typach obwodów falownika opisanych powyżej zastosowano tyrystory SCR.

W zastosowaniach, w których falowniki przesyłają energię ze źródła prądu stałego do źródła prądu przemiennego, możliwe jest zastosowanie obwodów prostowniczych sterowanych prądem przemiennym na prąd stały, pracujących w trybie inwersji. W trybie inwersji sterowany obwód prostownika działa jak falownik z komutacją sieciową. Ten typ operacji można stosować w układach przenoszenia mocy HVDC oraz w hamowania regeneracyjnego w układach sterowania silnikiem.

Innym typem obwodu falownika SCR jest falownik z wejściem źródła prądu (CSI). Falownik CSI jest podwójnym sześciostopniowym falownikiem źródła napięcia. W przypadku falownika źródła prądu zasilacz prądu stałego jest konfigurowany jako źródło prądu , a nie źródło napięcia . Tyrystory falownika są przełączane w sześciostopniowej sekwencji, aby skierować prąd do trójfazowego obciążenia prądu przemiennego w postaci schodkowej fali prądu. Metody komutacji falownika CSI obejmują komutację obciążenia i komutację kondensatorów równoległych. W obu metodach regulacja prądu wejściowego wspomaga komutację. Przy komutacji obciążenia obciążeniem jest silnik synchroniczny pracujący przy wiodącym współczynniku mocy.

Ponieważ półprzewodniki, takie jak tranzystory lub tranzystory IGBT , które można wyłączać za pomocą sygnałów sterujących, stały się preferowanymi elementami przełączającymi stosowanymi w obwodach falowników, odkąd stały się dostępne w wersjach o wyższych wartościach napięcia i prądu.

Liczby impulsów prostownika i falownika

Obwody prostownika są często klasyfikowane według liczby impulsów prądu, które przepływają do strony prądu stałego prostownika na cykl napięcia wejściowego prądu przemiennego. Jednofazowy prostownik półfalowy jest obwodem jednoimpulsowym, a jednofazowy prostownik pełnookresowy jest obwodem dwuimpulsowym. Trójfazowy prostownik półfalowy to obwód trójpulsowy, a trójfazowy prostownik pełnookresowy to obwód sześciopulsowy.

W przypadku prostowników trójfazowych dwa lub więcej prostowników łączy się czasami szeregowo lub równolegle, aby uzyskać wyższe napięcie lub prąd znamionowy. Wejścia prostownika zasilane są ze specjalnych transformatorów zapewniających wyjścia z przesunięciem fazowym. Ma to wpływ na zwielokrotnienie fazy. Z dwóch transformatorów uzyskuje się sześć faz, z trzech transformatorów dwanaście faz i tak dalej. Powiązane obwody prostownika to prostowniki 12-impulsowe, prostowniki 18-impulsowe i tak dalej...

Gdy sterowane obwody prostownika pracują w trybie inwersji, będą one również klasyfikowane według liczby impulsów. Obwody prostownika o wyższej liczbie impulsów mają zmniejszoną zawartość harmonicznych w prądzie wejściowym AC i zmniejszone tętnienie napięcia wyjściowego DC. W trybie inwersji obwody o większej liczbie impulsów mają niższą zawartość harmonicznych w przebiegu napięcia wyjściowego AC.

Inne notatki

W dużych urządzeniach przełączających do zastosowań w przenoszeniu mocy instalowanych do 1970 r. wykorzystywano głównie zawory rtęciowe . Nowoczesne falowniki są zwykle półprzewodnikowe (falowniki statyczne). Nowoczesna metoda projektowania obejmuje komponenty ułożone w konfiguracji mostka H. Konstrukcja ta jest również dość popularna w przypadku mniejszych urządzeń konsumenckich.

Zobacz też

• Falownik CCFL
• Rozproszona architektura falownika
• Przetwornica energii elektrycznej
• Oscylator elektroniczny
• Falownik paletowy
• Konwerter push-pull
• Modulacja wektora przestrzennego
• Zasilacz impulsowy (SMPS)
• Synchronwerter
• Nieprzerwana dostawa energii
• Zmiennej częstotliwości
• Falownik typu Z

Dalsza lektura

•   Bedford, BD; Hoft, RG; i in. (1964). Zasady obwodów falownika . Nowy Jork: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-06134-2 .
•   Mazda, FF (1973). Sterowanie tyrystorowe . Nowy Jork: Halsted Press Div. firmy John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-58116-2 .
•   Ulrich Nicolai, Tobias Reimann, Jürgen Petzoldt, Josef Lutz: Podręcznik aplikacji Moduły mocy IGBT i MOSFET , wydanie 1, ISLE Verlag, 1998, ISBN 3-932633-24-5 Wersja PDF

Linki zewnętrzne

• Przykład konstrukcji trójpoziomowego jednofazowego falownika PWM (pełny mostek)