Kraftomvandlaren

Kraftomvandlaren är en enhet som omvandlar elektrisk kraft från en form till en annan. I praktiken består den ofta av kraftelektroniska switchar, energilagringskomponenter (induktorer och kondensatorer) samt styrkretsar som reglerar utgången för att uppfylla angivna krav på spänning, ström, frekvens eller vågform.

Vanliga typer är likriktare (AC till DC), inverters (DC till AC), DC-DC-omvandlare (buck, boost och buck-boost) samt AC-AC-omvandlare (cycloconverter, matrisomvandlare). Vissa system kombinerar flera funktioner i en enhet.

Grundprincipen bygger på switchning av halvledare (såsom dioder, thyristorer, MOSFET och IGBT) för att forma energin som förs till lasten. PWM-styrning används ofta för att kontrollera med hög verkningsgrad. Filtrering med induktorer och kondensatorer reducerar ripple. Styrsystemet övervakar lastparametrarna och justerar switchningen i realtid.

Användningsområden inkluderar dator- och serverkraftförsörjningar, batteriladdare, förnybar energi (sol- och vindkraftsanknytningar), elfordonens drivsystem, motorstyrning, UPS och ljudutrustning.

Designen fokuserar på hög verkningsgrad, termisk hantering, skyddsfunktioner (överström, överspänning, kortslutning, isolering) samt efterlevnad av EMI- och säkerhetsstandarder.

Historia: tidiga likriktare och analoga regulatorer ersattes av högfrekventa switchare med utvecklingen av halvledare som SCR, MOSFET och IGBT, vilket möjliggjorde mindre och mer effektiva kraftomvandlingsenheter.