Se ho qualcosa come un generatore eolico che genera corrente alternata, ma a frequenza variabile, quale dispositivo (i) avrei bisogno per convertire quella frequenza variabile in una frequenza costante di 60Hz, in modo che l'energia possa essere utilizzata per la misurazione in rete?
Esiste un dispositivo che converte qualsiasi frequenza CA in 60 hz?
Risposte:
Come notato da più persone AC-> DC-> AC è il modo più semplice e sarebbe il più normale.
Ma -
Cycloconverter - Olde tech system - qualcosa a cui pensare per i più tecnicamente informati.
Tuttavia, se la frequenza della tua turbina eolica è sempre elevata rispetto alla corrente alternata, puoi ottenere un risultato moderatamente buono usando quello che è noto come un ciclo-convertitore.
Questa è un'opzione che non ho sentito di essere utilizzata nel mercato domestico del WT e che di solito è associata ad alte potenze o tecnologia Olde MA
un Cycloconverter potrebbe essere facilmente implementato a buon prezzo nella gamma di dimensioni 100 Watt - 30 KW con i moderni elettronica.
È stato affermato in diversi punti sul web che Honda utilizza i cicloconvertitori in alcuni dei loro generatori di motori portatili. Ciò non è certo, ma potrebbe anche essere vero in quanto ciò consentirebbe loro di utilizzare le alte frequenze con conseguenti dimensioni magnetiche ridotte e consentirebbe anche un certo grado di stabilizzazione delle frequenze. Avevo notato le dimensioni molto ridotte delle loro unità contro i livelli di potenza e mi chiedevo quale magia avessero funzionato.
Un ciclo-convertitore prende le forme d'onda disponibili e le confronta con una forma d'onda d'uscita desiderata di riferimento. Quindi attinge energia dalla forma d'onda più vicina a quanto richiesto.
Ovviamente si verifica una distorsione della forma d'onda, ma se le frequenze relative sono alte e sono disponibili più fasi, un filtro di uscita abbastanza modesto può produrre un risultato accettabile in molti casi.
Un vantaggio è che l'efficienza può essere molto elevata, poiché la fase "migliore" dell'alternatore viene semplicemente commutata sull'uscita in qualsiasi momento e le perdite sono principalmente perdite di dissipazione dell'interruttore (tipicamente MOSFET) più perdite di commutazione. Le perdite di commutazione sono modeste, anche se l'ingresso 10: 1 alla frequenza di commutazione della frequenza di uscita è solo di pochi kHz. (Più commutazioni per ciclo di uscita indicano una velocità di commutazione> N x fout)
Lo schema seguente mostra le operazioni di base con 3 fasi in e 1 fase in uscita. Un grande vantaggio è che, poiché l'ingresso e l'uscita si spostano l'uno rispetto all'altro, e la data fase di ingresso può essere istantaneamente invertita nella polarità rispetto all'uscita se reinserita. Ciò aumenta significativamente il numero di segmenti di forma d'onda tra cui scegliere e quindi la purezza spettrale disponibile per un dato input: disposizione dell'output.
È possibile scegliere tra più fasi di input: più è, meglio è. Dato che i WT hanno spesso un output trifase e potrebbero avere di più questo metodo potrebbe corrispondere perfettamente al requisito. (Il numero disponibile viene effettivamente aumentato dall'inversione di polarità - vedere di seguito).
Commento tecnico - non pertinente per l'interrogante:
Questo è molto BOTE ma sembra OK - La frequenza di input variabile può essere facilmente gestita con qualche effetto sulla purezza spettrale. Finché il tasso di variazione della frequenza è piccolo rispetto alla frequenza, questo non sarebbe un grosso problema. Le inerzie tipiche del rotore caricato normalmente non rappresentano un problema. ad es. nel diagramma sopra la fase fin_3 è di circa 3 volte la fase Fout_1. Il periodo di tempo più breve tra i cambi è circa il 10% della pinna. Il più lungo è di circa il 25% di pinne. Se fout = 50 Hz, il periodo di tempo del segmento più lungo ~~ = 1 / (50 x 3 x 10) = <1 mS. Prop WT a dire 3000 RPM = 50 RPS = 20 mS per giro = segmento 20 volte più lungo. L'inerzia della lama deve essere tale che la velocità della lama non cambi molto rispetto a 1 giro. Se la velocità di rotazione WT raddoppiasse in 1 secondo (wow), la velocità cambierebbe di ~ = 2% / giro = OK.
Si noti che quanto sopra riguarda la frequenza ma non le variazioni di tensione. In molti casi sarà preferito un sistema AC-DC-AC a causa della libertà di torsione che posso dare per alterare la frequenza e la tensione.
[Libro, 1972, stampa del MIT La teoria e il design dei cicloconvertitori
Circa 20 pagine di carta UoTK, Knoxville. Circa 2000 tutorial Cycloconverter
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Risposta fantastica, ho molte cose di cui leggere ora, grazie mille.
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Wfbarksdale,
È necessario rettificare l'alimentazione a CC, quindi utilizzare un inverter per generare la forma d'onda a 60Hz.
Questo è molto smarrito?
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wfbarksdale,
@Madcow: Sarei davvero impressionato se potessi mostrarmi un convertitore da CA a CA con un'efficienza del 98%.
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Olin Lathrop,
Dipende da come lo si implementa. La maggior parte degli inverter commerciali a buon mercato sono circa l'80-90%, immagino, e l'efficienza dei ponti a diodi più semplici per la rettifica dipende molto dalla corrente assorbita. Per una buona implementazione con MOSFET a commutazione attiva su entrambi i lati e un buon controller, probabilmente potresti fare l'intera conversione con un'efficienza del 90-95%. @OlinLathrop. Hai ragione, sono stato un po 'veloce lì per ignorare cose che non erano i MOSFET. Modificato per una cifra più ragionevole ..
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Madcowswe
@weezybizze poiché la frequenza di ingresso è variabile, non riesco davvero a vedere nessun altro modo di fare ciò di cui hai bisogno (tranne per le cose molto stupide come i trasformatori rotanti ...)
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Madcowswe
Converti l'output del tuo generatore eolico AC in DC. Quindi alimentare il DC in un inverter GRID-TIE.
È possibile acquistare un inverter con collegamento a rete quasi ovunque che fornisca pannelli solari e generatori eolici.
Un'altra fonte economica di inverter grid-tie è eBay. Compro diverse unità da 250 watt per meno di $ 80US. Vengono anche in dimensioni molto più grandi, ma ho deciso di suddividere il mio sistema di grandi dimensioni in diversi sistemi più piccoli. In questo modo un singolo errore non causerebbe il fallimento dell'intero sistema.
Da: https://en.wikipedia.org/wiki/Grid-tie_inverter
"Un inverter di tipo grid-tie (GTI) o sincrono è un tipo speciale di inverter di potenza che converte l'elettricità a corrente continua (CC) in corrente alternata (CA) e la immette in una rete elettrica esistente. Le GTI vengono spesso utilizzate per convertire la corrente continua prodotto da molte fonti di energia rinnovabile, come pannelli solari o piccole turbine eoliche, nella corrente alternata utilizzata per alimentare case e aziende. "
NB: "Nota per SYSOP" rimossa, tali messaggi dovrebbero essere inseriti in Meta Electronics e non in risposte.
Oltre alle soluzioni standard di raddrizzatore + inverter e convertitori di cicli, c'è anche il convertitore di matrice meno noto (questi hanno una matrice di interruttori per collegare qualsiasi ingresso a qualsiasi uscita) che, come raddrizzatore + inverter, utilizza l'elettronica di potenza per la conversione da un ingresso CA a un altro, ma senza un collegamento CC nel mezzo.