Como funciona um inversor de onda senoidal puro?

Inversores em energia renovável

Os inversores são uma parte muito importante da transição para a energia renovável. Eles são necessários porque os painéis solares dão uma saída de energia corrente (DC) direta (DC), que basicamente significa que a corrente flui de uma maneira. No entanto, quase todas as nossas casas e empresas usam poder alternada (AC), onde a corrente flui em ambas as direções em uma determinada frequência. Os inversores sentam entre a matriz solar e a casa ou empresa, convertendo a saída CC dos painéis solares para a saída AC utilizável.

O desenvolvimento da tecnologia do inversor tem sido uma parte fundamental da explosão em energia renovável. Os primeiros inversores eram caros, ineficientes (lançando poder e aquecendo) e problemático. Mesmo agora, problemas com os inversores são o tipo mais comum de problema experimentado pelos proprietários de matrizes solares. Os inversores modernos são mais eficientes, mais baratos, menores, mais inteligentes e muito mais confiáveis ​​do que suas contrapartes anteriores.

Power DC vs Power CA

O poder DC é bastante auto-explicativo. A corrente é apenas uma maneira. No caso de células solares, a corrente irá variar de forma justa lentamente durante o dia como as mudanças de intensidade dos sol, mas a corrente sempre fluirá de uma maneira. Se planejarmos a atualidade Vs, obtemos o gráfico DC mostrado abaixo.

A energia CA é diferente. A corrente não apenas flui nos dois sentidos, mas é mudanças de intensidade rapidamente. Quando a corrente é plotada no tempo, a curva forma uma "onda". Existem todos os tipos de diferentes tipos de ondas para energia CA. No entanto, o tipo de onda que usamos em nossas casas e empresas é chamado de "onda senoidal". A curva AC na figura abaixo é uma onda senoidal.

O trabalho do inversor é pegar o poder DC e convertê-lo para uma curva de energia CA.

Convertendo poder DC para a energia CA

Os primeiros inversores usavam interruptores mecânicos para criar versões simples de energia CA, e há alguns inversores (baratos) usando interruptores mecânicos ainda disponíveis hoje. A versão mais simples apenas liga e desliga, produzindo a forma de onda "picada" mostrada abaixo. Para maior frequência, o interruptor liga e desliga mais rapidamente.

O próximo passo para cima é em vez de desligar a corrente, o interruptor é mais complexo e realmente inverte a corrente. Isso converte na corrente CC para uma corrente alternada de "onda quadrada". Novamente, a frequência pode ser ajustada alterando o quão rápido o comutador opera.

Alguns tipos de equipamentos sem eletrônicos sensíveis podem ser executados neste tipo de energia. No entanto lares e empresas precisam de seu poder CA mais como uma onda senoidal.

Inversores de onda senoidal

Alterar a corrente CC para a corrente AC da Onda Sine requer eletrônica mais complexa. A figura abaixo é um diagrama de circuito para um inversor de onda senoidal 'do-it-yourself'.

Os inversores de onda senoidal trabalham em três etapas: o estágio de oscilador, o palco de reforço ou amplificador e, finalmente, o estágio do transformador.

O estágio do oscilador faz o que o título diz: altera a corrente CC para uma corrente AC oscilante. A corrente oscilante pode ser definida para uma frequência específica: para os Estados Unidos a frequência é de 60 Hz. Isso significa que há 60 ondas completas por segundo. A corrente DC é convertida para este tipo de corrente CA usando circuitos integrados. No entanto, nesta fase, as oscilações, ou alturas de ondas são bastante pequenas, muito pequenas para poder algo útil. As alturas de ondas precisam ser aumentadas, daí a próxima etapa.

O estágio de reforço simplesmente leva o sinal do estágio de oscilador e amplifica-o. Isso cria formas de onda com alturas de ondas muito maiores, altas o suficiente para poder útil. No entanto, há uma coisa à esquerda para ir logo antes que o poder possa ir a uma casa ou negócio: a tensão.

O estágio final do transformador recebe a tensão direita.Uma matriz residencial típica pode ter voltagens de DC até cerca de 600V.As matrizes comerciais podem ter tensões ainda maiores, por exemplo 1000V ou ainda maior.Nos Estados Unidos, a energia CA é entregue a 120 V. A estabilidade desta tensão é muito importante para a estabilidade da grade e do equipamento que sai da grade.Portanto, o controle de tensão é uma parte muito importante de um inversor.