چگونه کارآیی اینورتر سه فاز با تغییر در بار متفاوت است؟

منوی محتوا

● مقدمه

● در بار سبک

● با افزایش بار به سمت ظرفیت نامی

● نزدیک یا در بار کامل

● تحت شرایط اضافه بار

● چگونه می توان کارایی یک اینورتر سه فاز را به خصوص در بارهای سبک افزایش داد؟

● بهینه سازی طراحی مدار

● تنظیم استراتژی کنترل

● انتخاب و بهینه سازی مؤلفه

● پرسش

>> 1. آیا می توان از اینورتر سه فاز برای تأمین تجهیزات تک فاز استفاده کرد؟

>> 2. تحریف هارمونیک اینورترهای تک فاز و سه فاز چگونه مقایسه می شود؟

>> 3. اینورترهای تکفاز و سه فاز چه وظایف حفاظتی دارند؟

>> 4. چگونه ظرفیت مناسب را برای اینورتر تک فاز یا سه فاز انتخاب کنیم؟

>> 5. آیا در سیستم های کنترل اینورترهای تک فاز و سه فاز تفاوت هایی وجود دارد؟

مقدمه:

راندمان اینورتر سه فاز به طور کلی تمایل به افزایش را نشان می دهد زیرا بار از سطح پایین بالا می رود تا به بار امتیاز خود برسد. این امر به این دلیل است که در بارهای بالاتر ، اینورتر می تواند از مؤلفه های خود استفاده کند و روند تبدیل نیرو بهینه تر شود. با این حال ، هنگامی که بار بیش از مقدار رتبه بندی شده باشد ، ممکن است راندمان به دلیل عواملی مانند افزایش تلفات ناشی از اجزای سوئیچ برق و ترانسفورماتور ، و همچنین موارد حرارتی احتمالی که می تواند بر عملکرد اینورتر تأثیر بگذارد ، کاهش یابد. علاوه بر این ، ضریب توان بار نیز در بهره وری اینورتر سه فاز تأثیر دارد. بار با ضریب توان ضعیف می تواند منجر به کاهش کارآیی شود حتی اگر مقدار بار در محدوده طبیعی باشد.

در بار سبک

راندمان کم: در بارهای بسیار سبک ، راندمان اینورتر سه فاز نسبتاً کم است. این امر به این دلیل است که اینورتر ضررهای ذاتی دارد که مستقل از بار است ، مانند تلفات موجود در مدار کنترل ، دستگاه های تعویض و ترانسفورماتور در صورت وجود. این ضررهای ثابت بخش نسبتاً زیادی از کل مصرف انرژی را در هنگام کوچک بودن بار به خود اختصاص می دهد و در نتیجه راندمان پایین تر می شود. به عنوان مثال ، اگر یک اینورتر سه فاز فقط بخش کوچکی از قدرت دارای امتیاز خود را تأمین کند ، مثلاً 10 ٪ از بار رتبه بندی شده را بگویید ، ممکن است راندمان حدود 80 ٪ {4}}} باشد. اینورتر هنوز هم از قدرت برای کار کردن اجزای داخلی خود استفاده می کند ، اما قدرت خروجی کم است ، بنابراین نسبت توان خروجی مفید به توان ورودی نسبتاً اندک است.

با افزایش بار به سمت ظرفیت نامی

افزایش کارایی: با افزایش بار در اینورتر سه فاز به تدریج افزایش می یابد ، کارآیی به طور معمول افزایش می یابد. با افزایش قدرت پردازش ، اجزای اینورتر با افزایش کارآمدتر شروع به کار می کنند. تلفات ثابت به بخش کمتری از کل مصرف انرژی تبدیل می شود و روند تبدیل اینورتر بهینه تر می شود. به عنوان مثال ، هنگامی که بار به حدود 50 ٪ - 70} از ظرفیت رتبه رسیده می رسد ، ممکن است راندمان اینورتر به 94 ٪ {4}}} افزایش یابد. اینورتر قادر است از قدرت موجود استفاده بهتری داشته و آن را با زباله های کمتری تبدیل کند.

نقطه بازده بهینه: معمولاً ، حدود 70 ٪ {1}}} از بار دارای امتیاز ، اینورتر سه فاز به راندمان بهینه خود می رسد. در این مرحله ، ترکیبی از عوامل مختلفی از جمله ضررهای تعویض ، تلفات هدایت و تلفات مغناطیسی در اینورتر متعادل است و در نتیجه بالاترین راندمان تبدیل می شود. راندمان می تواند به 96 {4}}} ٪ یا حتی در برخی از اینورترهای با کیفیت بالا برسد. این کارآمدترین دامنه عملیاتی برای اینورتر است و نقطه ای است که اینورتر برای کارآیی مؤثرتر از نظر تبدیل نیرو طراحی شده است.

نزدیک یا در بار کامل

کاهش اندکی در کارآیی: هنگامی که بار به ظرفیت نامی کامل اینورتر سه فاز نزدیک می شود یا به آن می رسد، بازده ممکن است شروع به کاهش اندکی کند. زیرا با ادامه افزایش بار، تنش های جریان و ولتاژ بر روی اجزای اینورتر نیز افزایش می یابد. دستگاه های سوئیچینگ ممکن است به دلیل جریان های بیشتر تلفات بیشتری را تجربه کنند و اجزای مغناطیسی ممکن است اشباع شوند که منجر به افزایش تلفات شود. در بار کامل، راندمان ممکن است به حدود 94% - 96% از مقدار بهینه کاهش یابد. اگرچه اینورتر هنوز قادر به تحمل بار کامل است، تلفات اضافی مرتبط با سطوح توان بالا، کارایی کلی را کاهش می دهد.

تحت شرایط اضافه بار

افت قابل توجه در کارآیی: اگر بار از ظرفیت نامی اینورتر سه فاز بیشتر شود (یعنی در شرایط اضافه بار)، راندمان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اینورتر ممکن است برای حفظ ولتاژ و فرکانس خروجی مناسب دچار مشکل شود و تلفات به طور چشمگیری افزایش می یابد. ممکن است قطعات بیش از حد گرم شوند و اینورتر حتی ممکن است برای جلوگیری از آسیب وارد حالت حفاظتی شود. در چنین مواردی، راندمان می تواند به زیر 90٪ کاهش یابد و عملکرد و قابلیت اطمینان اینورتر به شدت تحت تأثیر قرار می گیرد.

چگونه می توان کارایی یک اینورتر سه فاز را به خصوص در بارهای سبک افزایش داد؟

بهبود راندمان اینورترهای سه فاز، به ویژه در شرایط بار سبک، از طریق چندین روش مرتبط با بهینه سازی طراحی مدار، تنظیم استراتژی کنترل و انتخاب جزء قابل دستیابی است. جزئیات به شرح زیر است:

بهینه سازی طراحی مدار

فناوری سوئیچینگ نرم: این فناوری با روشن و خاموش کردن دستگاه های سوئیچینگ تحت شرایط ولتاژ صفر یا صفر جریان ، باعث کاهش ضرر و زیان سوئیچی می شود. به عنوان مثال ، با استفاده از تکنیک های سوئیچینگ ولتاژ صفر (ZVS) یا صفر سوئیچینگ جریان صفر (ZCS) می تواند به طور قابل توجهی کارایی را بهبود بخشد ، به خصوص در بارهای سبک وقتی فرکانس سوئیچینگ تأثیر برجسته تری بر ضرر دارد.

توپولوژی اینورتر چند سطحی: استفاده از توپولوژی های چند سطحی اینورتر می تواند تعداد سطوح ولتاژ در شکل موج خروجی را افزایش داده و اعوجاج هارمونیک را کاهش دهد و بازده را بهبود بخشد. در مقایسه با اینورترهای دو سطحی سنتی، اینورترهای چند سطحی می‌توانند در بارهای سبک عملکرد بهتری داشته باشند، زیرا می‌توانند شکل موج سینوسی مورد نظر را با تلفات سوئیچینگ کمتر با دقت بیشتری تقریب بزنند.

تنظیم استراتژی کنترل

کنترل زمان مرده تطبیقی: زمان مرگ در کنترل اینورتر فاصله زمانی است که هر دو کلید بالا و پایین در نیم پل خاموش می شوند تا از تیراندازی جلوگیری شود. با تنظیم تطبیقی ​​زمان مرده با توجه به شرایط بار، تأثیر منفی زمان مرده بر راندمان را می توان به حداقل رساند. در بارهای سبک، تنظیم زمان مرده دقیق تر می تواند اعوجاج را کاهش دهد و کارایی را بهبود بخشد.

تصحیح عامل قدرت: اجرای الگوریتم‌های تصحیح ضریب توان می‌تواند ضریب توان خروجی اینورتر را بهبود بخشد و آن را به واحد نزدیک‌تر کند. این تضمین می کند که اینورتر توان راکتیو کمتری را از منبع می گیرد و تلفات سیستم منبع تغذیه را کاهش می دهد و راندمان کلی را بهبود می بخشد. به خصوص در بارهای سبک، زمانی که ضریب توان ممکن است به راحتی منحرف شود، تصحیح ضریب توان فعال می تواند به طور قابل توجهی کارایی را بهبود بخشد.

انتخاب و بهینه سازی کامپوننت

دستگاه های نیمه هادی با راندمان بالا: انتخاب دستگاه های نیمه هادی با کیفیت بالا و با کیفیت پایین مانند ترانزیستورهای دو قطبی دروازه عایق (IGBTS) یا ترانزیستورهای میدان با اثر فلزی-اکسید-نیمه هادی (MOSFET) می توانند باعث کاهش تلفات و تغییر ضرر شوند. دستگاه هایی با مقاومت در برابر مقاومت پایین تر و سرعت سوئیچینگ سریعتر ترجیح داده می شوند ، زیرا می توانند جریان کارآمدتر را کنترل کنند و از بین بردن قدرت کاهش دهند ، به خصوص در بارهای سبک که در آن تلفات دستگاه می تواند تأثیر نسبتاً بیشتری بر کارایی کلی داشته باشد.

اجزای مغناطیسی بهینه: طراحی و انتخاب اجزای مغناطیسی مانند ترانسفورماتورها و سلف ها با هسته های با نفوذپذیری بالا و مقاومت سیم پیچ کم می تواند تلفات مغناطیسی را کاهش دهد. در بارهای سبک، اجزای مغناطیسی ممکن است همچنان مقدار مشخصی نیرو را به دلیل پسماند و تلفات جریان گردابی مصرف کنند. با بهینه سازی طراحی آنها و استفاده از مواد باکیفیت می توان این تلفات را به حداقل رساند و کارایی اینورتر را بهبود بخشید.

پرسش

1.آیا می توان از اینورتر سه فاز برای تغذیه تجهیزات تک فاز استفاده کرد؟

بله برای تامین برق تجهیزات تک فاز می توان از اینورتر سه فاز استفاده کرد. می توانید تجهیزات تک فاز را به یکی از سه فاز خروجی اینورتر متصل کنید. اما در این حالت ممکن است بار روی اینورتر سه فاز نامتعادل باشد و باید اطمینان حاصل شود که ظرفیت اینورتر برای تحمل بار تک فاز کافی است.

2.تحریف هارمونیک اینورترهای تک فاز و سه فاز چگونه مقایسه می شود؟

به طور کلی ، اینورترهای سه فاز تمایل به اعوجاج هارمونیک کمتری نسبت به اینورترهای تک فاز ، به ویژه در برنامه های پر قدرت دارند. این امر به این دلیل است که سیستم سه فاز دارای توان متعادل تر و پایدار تر است که به کاهش اجزای هارمونیک کمک می کند. با این حال ، با فن آوری های کنترل پیشرفته ، اینورترهای تک فاز نیز می توانند به سطح اعوجاج هارمونیک کم دست یابند.

3.توابع محافظت اینورترهای تک فاز و سه فاز چیست؟

هر دو اینورترهای تک فاز و سه فاز معمولاً دارای عملکردهای حفاظت مانند محافظت از ولتاژ ، محافظت از ولتاژ ، محافظت بیش از حد ، محافظت از اتصال کوتاه و محافظت بیش از حد هستند. این کارکردها برای محافظت از اینورتر و تجهیزات متصل در برابر آسیب به دلیل شرایط عملیاتی غیر طبیعی طراحی شده اند.

4.چگونه ظرفیت مناسب اینورتر تک فاز یا سه فاز را انتخاب کنیم؟

برای یک اینورتر تک فاز ، با در نظر گرفتن جریان شروع و هرگونه نیاز انرژی اضافی ، قدرت کل تجهیزات تک فاز را که باید از آن استفاده کنند ، در نظر بگیرید. برای یک اینورتر سه فاز ، قدرت کل بار سه فاز را محاسبه کرده و همچنین عواملی مانند فاکتور قدرت و خصوصیات بار را در نظر بگیرید. توصیه می شود یک اینورتر را با ظرفیت کمی بالاتر از بار محاسبه شده انتخاب کنید تا از عملکرد قابل اطمینان اطمینان حاصل شود.

5.آیا در سیستم های کنترل اینورترهای تک فاز و سه فاز تفاوت هایی وجود دارد؟

بله، تفاوت هایی وجود دارد. اینورترهای تک فاز معمولاً دارای یک سیستم کنترل نسبتاً ساده هستند که بر تولید یک خروجی متناوب متناوب تک فاز با ولتاژ و فرکانس مورد نظر تمرکز دارد. اینورترهای سه فاز دارای سیستم های کنترلی پیچیده تری برای اطمینان از ارتباط صحیح فاز و تعادل بین سه فاز هستند و اغلب به الگوریتم ها و استراتژی های کنترلی پیشرفته تری برای دستیابی به توان خروجی با کیفیت بالا نیاز دارند.