Jednym z najbardziej rozpowszechnionych zespołów w energoelektronice jest falownik. Jest on urządzeniem służącym do przetwarzania prądu stałego na prąd zmienny ze zmianą wartości napięcia. Zazwyczaj jest to generator napięcia okresowego, w postaci sinusoidy lub sygnału binarnego. Falowniki mogą być stosowane jako oddzielne urządzenia lub jako część zasilaczy bezprzerwowych i systemów dla urządzeń zasilanych prądem zmiennym.
Charakterystyka pracy falowników
W komputerach osobistych w przypadku nagłej awarii sieci za pomocą akumulatora zapasowego i falownika, które tworzą zasilacz bezprzerwowy, możliwe jest zapewnienie pracy komputerów w celu prawidłowego wykonania zadań. W bardziej złożonych systemach o znaczeniu krytycznym, urządzenia falownikowe mogą pracować przez dłuższy okres czasu równolegle lub niezależnie od sieci. Oprócz zastosowań „autonomicznych”, w których falowniki (m.in. falowniki jednofazowe) działają jako źródło zasilania dla odbiorców prądu przemiennego, dostępne są szeroko rozwinięto technologie przetwarzania energii, w których falownik jest ogniwem pośrednim w łańcuchu przetwornic. Podstawową cechą falowników dla takich zastosowań jest ich wysoka częstotliwość konwersji (dziesiątki lub setki kiloherców). Do efektywnej konwersji energii przy wysokiej częstotliwości potrzebna jest bardziej zaawansowana podstawa elementu (klucze półprzewodnikowe, materiały magnetyczne, specjalistyczne sterowniki). Klawisze falownika muszą być sterowane (włączane i wyłączane przez sygnał sterujący) i posiadać właściwość dwukierunkowego przewodzenia prądu. Z reguły takie klucze uzyskuje się poprzez ominięcie tranzystorów z diodami odwrotnymi. Wyjątkiem są tranzystory polowe, w których taka dioda jest wewnętrznym elementem ich struktury półprzewodnikowej. Regulacja napięcia wyjściowego falowników odbywa się poprzez zmianę pola impulsowego półfali. Najprostszą regulację uzyskuje się poprzez regulację czasu trwania (szerokości) impulsu półfalowego. Metoda ta jest najprostszym wariantem metody modulacji szerokości impulsu sygnałów.
Półfalowe zaburzenie symetrii napięcia wyjściowego generuje produkty uboczne konwersji o częstotliwości niższej od głównej, w tym możliwość wystąpienia składowej stałonapięciowej, która nie jest dopuszczalna w obwodach zawierających transformatory. Aby uzyskać sterowane tryby pracy falownika, klawisze falownika i algorytm sterowania kluczem muszą zapewnić, że struktury obwodów zasilania, wywołane w przód, zwarcie i odwrotność, będą kolejno zmieniane.