invertteritekniikkaa

Invertteritekniikkaa tarkoittaa sähköenergian muuntamista ja hallintaa, jossa tasasähkö (DC) muunnetaan vaihtosähköksi (AC) sekä tarvittaessa säädetään jännitettä, taajuutta ja vaihetta sovelluksen mukaan. Yleisimmät sovellukset ovat aurinkosähköjärjestelmien invertterit, moottorikäyttö sekä virransyöttöyksiköt kuten UPS-laitteet ja sähköajoneuvojen voimansiirto.

Perusta muodostuu tehoelektroniikan puolijohdeosista (yleisesti IGBT- tai MOSFET-laitteet; yleistyvät myös SiC- ja GaN-laitteet), kytkimistä sekä DC-linkin kapasiteetista. Ohjauslogiikka hallitsee kytkimien toimintaa ja käyttää pulssinleveysmodulointia (PWM) tai sen kehittyneempiä muunnelmia jännitteen ja taajuuden tarkkaan säätöön.

Topologioita ovat kaksitasoiset ja kolmivaiheiset invertterit, H-tyyliset sillat sekä monitasoiset ratkaisut (kuten NPC- tai cascaded H-bridge -invertterit). Monitasoiset ratkaisut parantavat tehonkestävyyttä, pienentävät jännite-epätasapainoja ja vähentävät harmonisia vääristymiä.

Sovelluskenttä on laaja: PV-invertterit muuntavat paneelien DC:n AC:ksi verkkoon liittymää varten; moottorikäyttö ja teollisuuslaitteet; UPS-virtalähteet; sekä mikroverkot ja energiavarastot.

Suorituskykyyn vaikuttavat hyötysuhde, teho- ja jännitehäviöt sekä häiriöt ja sähköverkon yhteensopivuus. Häiriönhallinnan ja suojauksien toteuttamiseen käytetään suodattimia sekä EMC- ja verkkoasetteluvaatimuksia; yleisiä standardeja ovat IEC- ja IEEE-sarjojen vaatimukset.

Kehityksen suuntia ovat korkeampi hyötysuhde, pienempi koko ja paino sekä SiC- ja GaN-puolijohteiden yleistyminen. Monitasoiset invertterit ja kehittyneet modulointitekniikat parantavat suorituskykyä suuritehoisissa sovelluksissa.