Falownik to urządzenie energetyczne, które zamienia prąd stały na prąd przemienny, szeroko stosowane w takich dziedzinach jak wytwarzanie energii słonecznej, wytwarzanie energii wiatrowej i zasilanie bezprzerwowe. Częstotliwość wyjściowa falownika jest jednym z jego ważnych parametrów, który bezpośrednio wpływa na jakość i skuteczność zastosowania prądu przemiennego.
1. Zasada działania falownika
Zasada działania falownika polega na przełączaniu prądu stałego o wysokiej częstotliwości za pomocą elektronicznych urządzeń przełączających, tworząc sygnał modulacji szerokości impulsu (PWM), a następnie przekształcaniu sygnału impulsowego na prąd przemienny za pomocą filtra. Podstawowa struktura falownika obejmuje zasilanie prądem stałym, urządzenia przełączające, obwód sterujący i filtr wyjściowy.
- Zasilanie prądem stałym: Źródłem zasilania wejściowego falownika mogą być baterie, panele słoneczne, turbiny wiatrowe itp.
- Urządzenie przełączające: Główny element falownika, używany do przełączania prądu stałego o wysokiej częstotliwości. Typowe urządzenia przełączające obejmują tranzystory, IGBT, MOSFET-y itp.
- Obwód sterujący: służy do sterowania stanem przełączania urządzeń przełączających i generowania sygnałów PWM. Obwód sterujący obejmuje mikrokontrolery, obwody napędowe, obwody zabezpieczające itp.
- Filtr wyjściowy: używany do filtrowania składowych o wysokiej częstotliwości w sygnałach PWM i uzyskiwania wymaganej mocy AC. Typowe filtry obejmują filtry LC, filtry typu π itp.
2. Czynniki wpływające na częstotliwość wyjściową falowników
Na częstotliwość wyjściową falownika wpływa wiele czynników, m.in. zasilanie wejściowe, urządzenia przełączające, strategie sterowania itp. - Zasilanie wejściowe: Charakterystyka napięcia i prądu zasilania wejściowego będzie miała wpływ na częstotliwość wyjściową falownika. Na przykład napięcie wyjściowe panelu słonecznego zmienia się wraz z intensywnością światła, co może powodować wahania częstotliwości wyjściowej.
- Urządzenia przełączające: Prędkość przełączania, rezystancja włączenia i inne parametry urządzeń przełączających mogą wpływać na częstotliwość wyjściową falownika. Im szybsza prędkość przełączania, tym wyższa częstotliwość wyjściowa; Im mniejsza rezystancja włączenia, tym wyższa częstotliwość wyjściowa.
- Strategia sterowania: Strategia sterowania falownika ma znaczący wpływ na stabilność i dokładność częstotliwości wyjściowej. Typowe strategie sterowania obejmują sterowanie napięciowe, sterowanie prądowe, sterowanie hybrydowe itp.