O que é um inversor e como funciona?

Os inversores são essenciais para converter energia CC em CA, mas como é que funcionam? Vamos explicar passo a passo.

Os inversores transformam a energia CC em CA através de vários processos como comutação, geração de impulsos, modulação e sistemas de controlo. Vamos explorar estes processos com mais pormenor.

Compreender os mecanismos internos de um inversor ajuda-o a escolher o mais adequado às suas necessidades. Continue lendo para descobrir como cada parte funciona.

Mecanismo de comutação

O mecanismo de comutação está no centro da função de um inversor. É responsável pela conversão de energia CC em CA, ligando e desligando rapidamente a corrente de entrada a altas velocidades.

Os inversores de comutação envolvem ligar e desligar rapidamente a energia para criar a corrente alternada.

Comutação baseada em transístores

Nos inversores modernos, transístores como MOSFETs e IGBTs¹ são utilizados para comutação. Estes dispositivos semicondutores permitem a comutação rápida da corrente, o que é crucial para criar a natureza alternada da corrente alternada.

Modulação da largura de pulso (PWM)

Modulação da largura de pulso (PWM)² controla o tempo e a duração de cada interrutor para gerar uma forma de onda CA mais suave e controlada. Ao ajustar a largura do impulso, o inversor pode aproximar-se da onda sinusoidal suave que é necessária.

Considerações sobre a eficiência

A eficiência do mecanismo de comutação é crucial. Os transístores de alta velocidade e as técnicas de comutação optimizadas minimizam as perdas, assegurando que o inversor funciona de forma eficiente, mesmo a níveis de potência elevados.

Geração de impulsos

Quando a comutação ocorre, o passo seguinte é a geração de impulsos. Os inversores criam impulsos de alta frequência que serão transformados numa onda sinusoidal para a saída CA final.

A geração de impulsos é o passo inicial na transformação de corrente contínua em corrente alternada através da criação de impulsos de alta frequência.

Osciladores de alta frequência

Osciladores de alta frequência³ geram os impulsos brutos que formam a base da saída AC. Estes osciladores criam normalmente ondas quadradas, que são posteriormente transformadas em formas de onda mais refinadas.

Conversão para onda sinusoidal

Os impulsos brutos gerados têm de ser moldados numa forma suave onda sinusoidal⁴ para garantir que a saída é adequada para electrodomésticos e dispositivos sensíveis. Esta modelação é uma parte fundamental do processo de geração de impulsos.

Impacto na qualidade da energia

A qualidade da geração de impulsos afecta diretamente a potência total de saída do inversor. Os inversores com melhor geração de impulsos podem fornecer energia mais limpa e mais fiável para componentes electrónicos sensíveis.

Técnicas de modulação

São utilizadas técnicas de modulação para refinar a forma de onda de saída. Estas técnicas permitem que o inversor crie um sinal CA de maior qualidade, aproximando-se da onda sinusoidal ideal.

As técnicas de modulação refinam a forma de onda de saída, assegurando que a potência CA do inversor cumpre as especificações de qualidade e tensão necessárias.

Modulação de largura de pulso sinusoidal (SPWM)

Modulação de largura de pulso sinusoidal (SPWM)⁵ é o método de modulação mais comum. Ajusta a largura do impulso para criar uma forma de onda CA que se aproxima muito de uma onda sinusoidal, garantindo uma distorção harmónica mínima.

Modulação multinível

Modulação multi-nível⁶ é utilizado em inversores mais avançados. Gera uma forma de onda com vários níveis de tensão, o que reduz a distorção harmónica e melhora a qualidade geral da saída CA.

Controlo de frequência

O controlo de frequência assegura que a saída do inversor corresponde à frequência necessária da rede ou da carga. Ao ajustar a frequência de saída, os inversores podem fornecer energia fiável a diferentes tipos de equipamento.

Sistemas de controlo

Os sistemas de controlo são o "cérebro" do inversor, coordenando todas as funções para garantir que o inversor funciona de forma eficiente e segura. Estes sistemas gerem a comutação, a geração de impulsos, a modulação e outros processos internos.

Os sistemas de controlo monitorizam e optimizam o desempenho do inversor, assegurando um funcionamento suave e eficiente.

Microcontroladores e processadores de sinais digitais (DSP)

Microcontroladores e DSP⁷ são utilizados para monitorizar e gerir as várias funções. Estes sistemas analisam entradas como a tensão, a corrente e a frequência e ajustam o funcionamento do inversor em conformidade.

Caraterísticas de proteção

Elementos de proteção⁸ incluem mecanismos de segurança, tais como proteção contra sobreintensidades, gestão térmica e deteção de falhas. Estas caraterísticas evitam que o inversor se danifique a si próprio ou aos dispositivos ligados, desligando-se quando são detectadas condições anormais.

Comunicação e controlo

Muitos inversores modernos vêm com capacidades de comunicação que permitem a monitorização remota. Os sistemas de controlo permitem aos utilizadores acompanhar o desempenho, resolver problemas e até atualizar o firmware remotamente para uma melhor eficiência.

Conclusão

Os inversores utilizam técnicas de comutação, geração de impulsos, modulação e sistemas de controlo para converter eficientemente CC em CA. Cada parte do processo é essencial para garantir que o inversor produz energia fiável e de alta qualidade.

Notas de rodapé：