Если у меня есть что-то вроде генератора ветряной мельницы, который генерирует переменный ток, но с переменной частотой, какое устройство (а) мне понадобится для преобразования этой переменной частоты в постоянную частоту 60 Гц, чтобы можно было использовать мощность для нетто-измерения?
Есть ли устройство, которое преобразует любую частоту переменного тока в 60 Гц?
Ответы:
Как отмечают несколько человек, AC-> DC-> AC является самым простым способом и будет наиболее нормальным.
Но -
Циклоконвертер - система Olde Tech - что-то, о чем стоит подумать для более технически информированных.
Однако, если частота переменного тока вашей ветротурбины всегда высока по сравнению с переменным током, вы можете получить умеренно хороший результат, используя так называемый циклопреобразователь.
Это вариант, о котором я не слышал, чтобы его использовали на внутреннем рынке WT, и который обычно ассоциируется с высокой мощностью или технологией Олде, НО,
когда циклоконвертер может быть чрезвычайно легко реализован по хорошей цене в диапазоне размеров от 100 Вт до 30 кВт с современной электроника.
В ряде мест на веб-сайтах говорится, что Honda использует циклоконвертеры в некоторых своих портативных двигателях-генераторах. Это не точно, но вполне может быть правдой, поскольку это позволило бы им использовать высокие частоты с последующим уменьшением размера магнитов, а также обеспечило бы степень стабилизации частоты. Я заметил очень маленький размер их юнитов по уровням мощности и удивился, какую магию они сработали.
Циклоконвертер берет доступные формы сигнала и сравнивает их с эталонным желаемым выходным сигналом. Затем он получает энергию из формы волны, которая ближе всего к тому, что требуется.
Очевидно, что искажение формы волны имеет место, но если относительные частоты высоки и доступно несколько фаз, довольно скромная выходная фильтрация может привести к приемлемому результату во многих случаях.
Преимущество заключается в том, что эффективность может быть очень высокой, поскольку «лучшая» фаза генератора просто переключается на выход в любое время, а потери - это в основном потери на рассеяние при коммутации (обычно MOSFET) плюс потери на коммутацию. Потери на переключение невелики, так как даже при частоте переключения 10: 1 на частоту переключения выходная частота составляет всего несколько кГц. (Многократное переключение на выходной цикл означает, что скорость переключения> N x fout)
На приведенной ниже диаграмме показана базовая работа с 3 входами и 1 выходом. Основным преимуществом является то, что поскольку вход и выход смещаются относительно друг друга, и заданная фаза входа может быть мгновенно инвертирована по полярности относительно выхода, если требуется. Это значительно увеличивает количество сегментов формы сигнала, которые можно выбирать, и, следовательно, доступную спектральную чистоту для данного входа: выходное устройство.
Для выбора требуется несколько входных фаз - чем больше, тем лучше. Так как WT часто имеют 3-фазный выход и могут иметь больше, этот метод может хорошо соответствовать требованию. (Доступное число эффективно увеличивается при инверсии полярности - см. Ниже).
Технический комментарий - не актуален для спрашивающего:
Это очень БОТ, но, кажется, все в порядке - переменная входная частота легко обрабатывается, что оказывает некоторое влияние на чистоту спектра. Пока скорость изменения частоты мала по сравнению с частотой, это не будет большой проблемой. Типичная инерция нагруженного ротора обычно делает это не проблемой. Например, на приведенной выше схеме фаза fin_3 составляет примерно 3 фазы Fout_1. Кратчайший период времени между переключениями составляет около 10% от плавника. Самый длинный - около 25% фин. Если fout = 50 Гц, то период времени самого длинного сегмента ~~ = 1 / (50 x 3 x 10) = <1 мс. WT проп, скажем, 3000 об / мин = 50 об / мин = 20 мс на оборот = 20-кратный самый длинный сегмент. Инерция лезвия должна быть такой, чтобы скорость лезвия не менялась в течение, скажем, 1 оборота. Если скорость вращения WT удвоится за 1 секунду (вау), то скорость изменится на ~ = 2% / оборот = ОК.
Обратите внимание, что приведенное выше относится к частоте, но не к изменениям напряжения. Во многих случаях система AC-DC-AC будет предпочтительнее благодаря свободе, которую я даю для изменения частоты и напряжения.
[Книга, 1972, MIT press Теория и конструкция циклоконвертеров
Около 20 страниц статьи UoTK, Ноксвилл. О 2000 учебник по циклоконвертеру
1
Офигенный ответ, мне есть о чем почитать, спасибо большое.
—
wfbarksdale
Вам необходимо восстановить мощность постоянного тока, а затем использовать инвертор для генерации сигнала 60 Гц.
Это очень с потерями?
—
wfbarksdale
@Madcow: Я был бы очень впечатлен, если бы вы могли показать мне преобразователь переменного тока в переменный, который эффективен на 98%.
—
Олин Латроп
Это зависит от того, как вы это реализуете. Я предполагаю, что большинство дешевых коммерческих инверторов составляют около 80-90%, а эффективность простейших диодных мостов для выпрямления очень зависит от тока, который вы потребляете. Для хорошей реализации с активным переключением MOSFET с обеих сторон и хорошим контроллером, вы, вероятно, могли бы сделать все преобразования эффективными на 90-95%. @OlinLathrop. Вы правы, я был немного быстр, чтобы игнорировать вещи, которые не были МОП-транзистором. Отредактировано до более разумной фигуры ..
—
Madcowswe
@weezybizze, так как частота входного сигнала переменная, я не вижу другого способа сделать то, что вам нужно (кроме очень глупых вещей, таких как вращающиеся трансформаторы ...)
—
Madcowswe
Преобразуйте выходной сигнал генератора переменного тока в постоянный. Затем подайте постоянный ток в инвертор GRID-TIE.
Вы можете приобрести сетевые инверторы практически везде, где поставляются солнечные батареи и ветрогенераторы.
Еще один дешевый источник сеточных инверторов - eBay. Я покупаю несколько 250 ватт за менее чем 80 долларов США. Они бывают гораздо больших размеров, но я решил разбить свою большую систему на несколько более мелких систем. Таким образом, один единственный сбой не приведет к сбою всей системы.
От: https://en.wikipedia.org/wiki/Grid-tie_inverter
«Сетевой инвертор (GTI) или синхронный инвертор - это особый тип силового инвертора, который преобразует электричество постоянного тока (DC) в переменный ток (AC) и подает его в существующую электрическую сеть. GTI часто используются для преобразования постоянного тока). производится многими возобновляемыми источниками энергии, такими как солнечные батареи или небольшие ветряные турбины, в переменный ток, используемый для питания домов и предприятий ».
Примечание: «Примечание для SYSOP» удалено, такие сообщения должны попадать в Meta Electronics, а не в ответы.
Помимо стандартных выпрямительно-инверторных решений и цикконвертеров, существует также менее известный матричный преобразователь (у них есть матрица переключателей для подключения любого входа к любому выходу), который, как выпрямитель + инвертор, использует силовую электронику для преобразования из один вход переменного тока к другому, но без промежуточного звена в середине.