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中小型インバーターについて、 その 高周波インバーター が市場を支配する。 高効率、コンパクトサイズ、安定した電力供給能力。
高周波インバータとは？他のインバータとの違いは何ですか？高周波インバータを使うメリットは何でしょうか？この記事でその答えを見つけよう。
高周波インバータとは？
高周波インバータは、直流（DC）を交流（AC）に高いスイッチング周波数（通常は20kHz（キロヘルツ）以上）で変換し、効率的な電力変換と安定した出力を実現する電気機器である。
高周波」という用語は、インバータのスイッチングが発生する速度のことで、設計の基本的な特性である。低周波インバータとは異なり、一般的に50～60Hzと低いスイッチング速度で動作する。
高周波インバータの主要部品
高速スイッチングのため、高周波インバータは以下のようなユニークな部品で設計されている：
パワー半導体スイッチ
高周波インバータは一般に、金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）または絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（IGBT）を使用する。これらの半導体スイッチは、高周波で急速に開閉し、電圧を高周波の交流波形に変換する。MOSFETは、スイッチング速度の周波数が速いため、低～中電力アプリケーションによく使用される。対照的に、IGBTはより高い電圧と電流を効果的に扱うことができるため、より大電力のアプリケーションに使用される。
チャージコントローラー技術
太陽光発電システムで使用されるインバーターの部品は、ソーラーパネルからバッテリーまたはインバーターへの電力の流れを調整する。
チャージコントローラーには、パルス幅変調（PWM）と最大電力点追従（MPPT）がある。これらは同じ機能を持ちますが、動作原理が異なります。
PWMはシンプルな設計と技術を持っています。小規模から中規模の太陽光発電システムに適している。MPPTはより複雑な技術で、中・大規模の電力使用に最適です。
トランスフォーマー
高周波インバーターの変換は、必要に応じて電圧をステップアップまたはステップダウンし、アプリケーションに必要なレベルに調整する。例えば、直流12Vをソーラーパネルから家庭用電化製品用の交流110Vに変換することができる。高周波インバーターは20kHz以上のスイッチング周波数で動作するため、トランスは低周波インバーターで使用されるものよりも大幅に小型・軽量化できる。
インダクタとコンデンサ
インダクタとコンデンサは、出力をフィルタリングして平滑化し、クリーンで安定したACを保証します。インダクタは、出力電圧の高周波ノイズとリップルの低減に役立ちます。同時に、コンデンサはあらゆる変動を平滑化し、一貫した電圧波形を提供し、高調波歪みを低減し、インバータの出力が敏感なデバイスに電力を供給するのに適していることを保証します。
フィードバックと保護回路
フィードバックシステムは出力と電流を監視し、インバータの動作が安全な範囲内にあることを確認します。フィードバック・システムは、インバータの性能を調整するために、チャージ・コントローラ（PWMまたはMPPT）にリアルタイムのデータを提供します。
そして、故障状態が発生した場合、過電圧、過電流、過温度などの保護回路が搭載され、インバータのコンポーネントの損傷を防ぎます。
冷却システム
この部品には、ヒートシンク、ファン、または液冷システムが含まれ、インバータの効率を維持し、特に長時間の使用時や高負荷状態での過熱を防止するために非常に重要です。
高周波インバーターの仕組み
高周波インバータの動作原理は、直流を交流に変換する通常のインバータと同じだが、周波数が高い。安定した効率的な出力を生み出すために、一連の高度なコンポーネントが必要となる。以下では、高周波インバータの動作原理について順を追って説明する。
入力段：バッテリーやソーラーパネルからの直流電圧をインバータの初期回路に流す。
高周波スイッチング：このプロセスでは、PWMやMPPTなどの制御回路が、MOSFETやIGBTなどの半導体スイッチを制御する。これらのスイッチは急速に開閉し、20kHz前後の断続的な直流電圧パルスを発生させる。
DCからACへの変換：スイッチングプロセスで生成された高電圧パルスは、高周波トランスに送られ、より高い周波数の交流に変換される。変圧器は、出力ニーズに応じて、また適用される地域の規制に従って電圧を増減します。
整流とフィルタリング：スイッチング後、コンデンサーとインダクターを使用して高周波交流電圧をフィルタリングする必要がある。その結果、交流はより安定したきれいな正弦波になります。詳細はこちら 純正弦波と修正正弦波.
AC出力段：フィルターにかけられた後のAC電圧は標準的な周波数を持ち、家庭用電化製品や産業用機器の電源として使用できる。
高周波インバーターの主な利点
高周波インバータは、住宅用、レクリエーション用、商業用オフグリッド・アプリケーションの中小規模での使用に多くの利点を提供します。以下は、高周波インバータを使用する主な利点のリストです：
- コンパクトな設計で設置や輸送が容易なため、RV車やボート、小型のソーラーシステムなどのポータブル用途に最適です。
- より高い周波数で動作させることで、変換プロセス中のエネルギー損失を低減することができる。
- 発熱量が少ないということは、冷却の必要性が少ないということであり、メンテナンスコストが低く、寿命が長いということである。
- 構成部品が小さく、必要な材料が少なくて済むため、中型の用途ではコスト効率が高い。
- より良い電源品質と滑らかな波形は、コンピューターや医療機器などの繊細な電子機器との互換性を保証します。
- 多用途。様々な出力範囲とシステム設計に適合します。
高周波インバータの日常的用途
高周波インバータは、使用要件に応じてカスタマイズ可能な様々な電力サイズで利用可能です。以下は、高周波インバータのサイズとその用途の分類です。
低容量高周波インバーター 100W-1000W
これらの高周波インバーターは、軽量で持ち運びができ、ノートパソコンや携帯電話、LEDライトなどの低消費電力の電子機器に適しているため、RV車やボートのユーザーに適しています。使用する電子機器に合った波形のインバーターを選ぶようにしましょう。
中容量高周波インバーター1000W-5000W
高周波中電力インバーターは一般的に、屋上太陽光発電システムと統合できる中電力の住宅ニーズに使用される。中容量であれば、冷蔵庫、洗濯機、水ポンプ程度であれば十分に発電できる。
大容量5000W-10000W+ 高周波インバーター
高周波、高出力のインバータは、業務用や産業用に適しています。大容量なので、大型エアコン、産業機械、大型ポンプなど、高負荷の電子機器に電力を供給できる。この容量は、多くの機器が接続されたオフグリッド電力システムに適しています。
高周波インバータを選択する際の考慮要素
適切な高周波インバータを選択するには、それが効率的かつ安全に電力ニーズを満たすことを保証するために、いくつかの重要な要因を評価する必要があります。以下は考慮すべき要素である：
- 電力容量
インバータが必要な電力を処理できる最大負荷を決定する。
まず最初にすべきことは、インバーターの最大負荷に合わせて必要な総電力を計算することです。以下を参照されたい。 どのサイズのインバーターが必要か をクリックすると、詳細なステップ・バイ・ステップが表示される。
- 入力電圧互換性
インバーターが直流電源に適合していることを確認してください。小規模なソーラーセットアップでは、12Vシステムが標準です。しかし、より大規模なオフグリッドシステムでは、効率の点から24Vまたは48Vが好まれます。
- 出力波形タイプ
波形出力が純正弦波、修正正弦波、矩形波インバータのいずれかを決定する。幅広い用途には純正弦波インバータを選択することを推奨する。以下を参照されたい。 正弦波インバータとは をご覧ください。 効率性
エネルギー損失を減らすために、90%以上の効率を持つインバーターを探す。
周波数と電圧の標準
インバーターがお住まいの地域の周波数と電圧規格に適合していることを確認してください。
サイズと携帯性
インバーターのサイズと携帯性は、設置場所に影響する。RV車、ボート、ポータブルシステムには小型モデルが必要ですが、住宅用や産業用システムには大型モデルが必要です。
結論
よくある質問
そう、特にMPPT（最大電力点追従）コントローラーと組み合わせた場合だ。太陽エネルギーの変換効率を最大化し、住宅やオフグリッドソーラーのセットアップに最適です。
そう、高周波インバーターは一般的に効率が高く、低周波モデルに比べて最大95～99%の効率を達成することが多い。トランスが小さく、スイッチングが速いため、エネルギー損失が少なく、太陽光発電やポータブル電源ソリューションに最適です。
そう、高周波インバーターは、軽量設計、高効率、MPPTコントローラーとの互換性から、オフグリッド太陽光発電システムで一般的に使用されている。
この記事では、リョービインバーターとJoeyoungインバーターの比較に関する情報と、ベストを選択するためのいくつかの提案を見つけることができます。
インバーターを適切に使用することで、機能を最適化し、エネルギー損失を回避し、寿命を延ばすことができる。この記事では、インバータの使用方法と、必要なその他の関連情報をご紹介します。
