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Al convertir la CC (corriente continua) en CA (corriente alterna) para alimentar los dispositivos electrónicos de su hogar, los inversores no pueden desempeñar su función sin un funcionamiento circuito inversor y sus componentes.
Este artículo proporciona información básica sobre qué es un circuito inversor, cómo funciona, sus tipos y algunos temas relacionados que puede necesitar.
¿Qué es un circuito inversor?
Un circuito inversor es un circuito eléctrico que convierte la corriente continua en corriente alterna para alimentar aparatos y dispositivos de la vida cotidiana.
Los circuitos inversores han experimentado un rápido desarrollo, especialmente en las dos últimas décadas, junto con el creciente uso de sistemas de energía solar como fuente de energía limpia y renovable. Los inversores se están convirtiendo en una tecnología fundamental para convertir la energía de forma eficiente y fiable.
Cómo funciona un circuito inversor
Un circuito inversor transforma la corriente continua en alterna mediante un rápido proceso de conmutación controlado por un oscilador. En este proceso intervienen otros componentes, como transformadores y filtros, para que las ondas resultantes sean más estables y suaves. El proceso de conversión paso a paso es el siguiente.
La fuente de corriente continua procedente de la batería o de la fotovoltaica que alimenta el cable entra en el circuito de arranque del inversor. La corriente entrante tiene una tensión correspondiente a la capacidad del inversor, que puede ser de 12 V, 24 V o 48 V.
Un oscilador (IC Timer 555 o microcontrolador) procesa la corriente entrante. Este proceso produce una onda cuadrada con una frecuencia estable, pero sigue siendo inadecuada para alimentar aparatos.
A continuación, la corriente entra en el circuito controlador de puerta, que consta de componentes IC de controlador como el IR2110 o transistores amplificadores. En este proceso, la corriente se controla para encender y apagar el MOSFET o IGBT.
Cuando la corriente entra en el proceso de encendido y apagado en el MOSFET o IGBT, se convierte en una corriente alterna, pero aún no es perfecta.
La corriente que ha pasado por el MOSFET o el IGBT entra entonces en el transformador para convertir la tensión continua en una tensión alterna más alta. Por ejemplo, una tensión de 12 V CC se convierte en 220 V CA.
El proceso de conversión comienza casi por completo mientras la corriente entra en el filtro en forma de condensadores e inductores. Es en este proceso de filtrado donde se forma la forma de onda final, ya sea una onda sinusoidal modificada o una onda sinusoidal pura.
Véase onda sinusoidal pura frente a onda sinusoidal modificada para obtener información detallada.
La salida de CA se ha formado con frecuencia y tensión normalizadas (ajustadas según los requisitos regionales) y puede utilizarse para electrodomésticos, equipos industriales y equipos médicos y electrónicos sensibles.
Diagrama esquemático del circuito inversor
El circuito inversor convierte la corriente continua mediante un proceso de conmutación electrónica con control de señal para producir una onda de corriente alterna estable. La entrada es una CC procedente de baterías o paneles solares, y la salida puede alimentar aparatos.
Los componentes del circuito inversor suelen ser:
- Entrada CC
Como fuente primaria de energía a convertir.
- Oscilador
Un PWM puede producir una señal de onda fundamental, normalmente utilizando un 555 Timer IC o un microcontrolador.
- Circuito del conductor
Componente que controla el componente de conmutación y amplifica la señal del oscilador para controlar el interruptor de potencia.
- Dispositivos de conmutación
Pueden ser MOSFET para los inversores destinados a la conversión de baja potencia o IGBT para la conversión de alta potencia.
- Transformers
Sirve para regular la tensión de salida de CA para adaptarla a las necesidades o a las normas regionales.
- Filtro
Se compone de condensadores e inductores que reducen la distorsión armónica y producen ondas de CA más suaves.
Tipos de circuitos inversores
Los circuitos de los inversores han evolucionado con el tiempo para ser más estables y eficaces. A continuación se ofrece una clasificación de los inversores en función del tiempo.
Inversor de onda cuadrada
En la primera generación, los inversores generaban simples ondas cuadradas que podían utilizarse para aplicaciones eléctricas básicas, como alimentar luces LED y calentadores sencillos que requerían poca potencia. Las ondas cuadradas se caracterizan por una forma de onda simple en forma de caja, que no es adecuada para dispositivos sensibles.
Inversor de onda sinusoidal modificada
Los desarrollos posteriores han dado lugar a una forma de onda más parecida a la forma de onda de CA estándar. Los inversores de onda sinusoidal modificada son más compatibles con los aparatos que los inversores de la generación anterior. Aunque la forma de onda se aproxima a la forma de onda de CA, aún no es compatible con todos los aparatos.
Inversor de onda sinusoidal pura
Una innovación tecnológica que produce ondas de corriente alterna suaves e idénticas a las de la red eléctrica. Los circuitos inversores que producen estas ondas tienen una alta eficiencia, crean una potencia más estable y son adecuados para diversas aplicaciones a la electrónica sensible.
Para conocer más detalles, lea ¿qué es un inversor de onda sinusoidal pura?.
Inversores basados en modulación por ancho de pulsos (PWM)
Los circuitos inversores con modulación de anchura de impulsos (PWM) empezaron a desarrollarse ampliamente entre los años 60 y 70, junto con los avances en la tecnología de semiconductores y el control de potencia. La PWM funciona ajustando la anchura del pulso en la señal de salida para que la forma de onda de salida sea más estable y esté menos distorsionada.
Inversores basados en IGBT y MOSFET
El desarrollo de la tecnología de inversores IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) y MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) ha mejorado notablemente la eficiencia y el rendimiento de los sistemas de conversión de potencia. Los MOSFET se utilizan generalmente en inversores de baja potencia, mientras que los IGBT se emplean en inversores que manejan alta tensión e inmensa potencia.
El desarrollo de los IGBT y los MOSFET ha revolucionado los modernos sistemas de inversores, mejorando la eficiencia de la conversión de potencia y controlando con precisión la alta potencia. Esta tecnología también permite un amplio uso en diversos sectores, desde los hogares hasta las grandes industrias.
Inversores con tecnología inteligente e IoT
La última innovación en el desarrollo de tecnología de circuitos de inversores incorpora control de potencia con innovadoras capacidades de conectividad. Esta tecnología permite a los usuarios controlar, supervisar y optimizar a distancia el rendimiento del inversor a través de dispositivos conectados a Internet.
El circuito inversor utiliza MOSFET o IGBT controlados por señales PWM. A continuación, añade varios elementos Smart e IoT, como módulos de microprocesador, sensores y medición, módulos de comunicación (Wi-Fi o Bluetooth) e integración en la nube.
Joeyoung Fabricantes
Joeyoung es un fabricante líder de inversores que integra I+D, producción y pruebas para mantener la calidad superior del producto hasta que llega al cliente. Más de 80 proveedores han confiado en él y producen más de 750.000 productos al año.
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Conclusión
Comprender los fundamentos de un circuito inversor para entender especificaciones del inversor es un paso concreto antes de decidirse a utilizar recursos tecnológicos renovables que se adapten a sus necesidades.
Los inversores modernos son muy eficientes en comparación con los producidos en generaciones anteriores. Por lo tanto, planifique y diseñe su inversor con Joeyoung Fabricantes de inversores de conexión a red de productos fiables y rentables.
Preguntas más frecuentes
La mayoría de los inversores modernos tienen un índice de eficiencia de 85% a 95%, dependiendo del tipo y la calidad de los componentes utilizados. Sin embargo, los inversores Joeyoung tienen un índice de eficiencia de hasta 96%.
El fallo del circuito del inversor puede deberse a un sobrecalentamiento debido a una ventilación deficiente, a una sobrecarga superior a su capacidad y al fallo de componentes por piezas de baja calidad o envejecidas. Las fluctuaciones de tensión, los cortocircuitos y las conexiones de polaridad inversa pueden dañar componentes clave como los MOSFET y los transformadores.
Un circuito de filtrado (normalmente un filtro LC) suaviza la salida de CA reduciendo los armónicos y el ruido, lo que garantiza una forma de onda más limpia para los dispositivos sensibles.
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