Wenn ich so etwas wie einen Windmühlengenerator habe, der Wechselstrom erzeugt, aber mit variabler Frequenz, welche Geräte würde ich benötigen, um diese variable Frequenz in eine konstante Frequenz von 60 Hz umzuwandeln, damit die Leistung für die Netzmessung verwendet werden kann?
Gibt es ein Gerät, das eine Wechselstromfrequenz in 60 Hz umwandelt?
Antworten:
Wie von mehreren Personen festgestellt, ist AC-> DC-> AC der einfachste und normalste Weg.
Aber -
Cycloconverter - Olde Tech System - etwas zum Nachdenken für technisch Informierte.
Wenn jedoch die Wechselstromfrequenz Ihrer Windkraftanlage im Verhältnis zum Wechselstrom immer hoch ist, können Sie mit einem sogenannten Zyklokonverter ein mäßig gutes Ergebnis erzielen.
Dies ist eine Option, von der ich noch nicht gehört habe, dass sie auf dem heimischen WT-Markt eingesetzt wird und die normalerweise mit Hochleistungs- oder Olde-Technologie verbunden ist, ABER
ein Cycloconverter könnte mit modernen Funktionen extrem einfach und kostengünstig im Größenbereich von 100 Watt - 30 KW implementiert werden Elektronik.
An mehreren Stellen im Internet wird angegeben, dass Honda in einigen seiner tragbaren Motorgeneratoreinheiten Zyklokonverter verwendet. Dies ist nicht sicher, kann aber durchaus zutreffen, da dies es ihnen ermöglichen würde, hohe Frequenzen mit folglich reduzierten Magneten zu verwenden, und auch einen Grad an Frequenzstabilisierung ermöglichen würde. Ich hatte die sehr geringe Größe ihrer Einheiten in Bezug auf die Leistungsstufen bemerkt und mich gefragt, welche Magie sie gewirkt hatten.
Ein Zyklokonverter nimmt die verfügbaren Wellenformen und vergleicht sie mit einer gewünschten Referenzausgangswellenform. Es bezieht dann Strom aus der Wellenform, die dem Erforderlichen am nächsten kommt.
Offensichtlich tritt eine Wellenformverzerrung auf, aber wenn die relativen Frequenzen hoch sind und mehrere Phasen verfügbar sind, kann eine recht bescheidene Ausgangsfilterung in vielen Fällen zu einem akzeptablen Ergebnis führen.
Ein Vorteil ist, dass der Wirkungsgrad sehr hoch sein kann, da die "beste" Generatorphase jederzeit einfach auf den Ausgang geschaltet wird und die Verluste hauptsächlich aus Verlustverlusten (typischerweise MOSFET) plus Schaltverlusten bestehen. Die Schaltverluste sind gering, da selbst bei einer Eingangs- / Ausgangsfrequenz von 10: 1 die Umschaltfrequenz nur bei einigen kHz liegt. (Mehrere Schaltvorgänge pro Ausgangszyklus bedeuten> N x fout)
Das folgende Diagramm zeigt den Grundbetrieb mit 3 Phasenein- und 1 Phasenausgang. Ein Hauptvorteil besteht darin, dass Eingang und Ausgang relativ zueinander schweben und die gegebene Eingangsphase bei Bedarf sofort in der Polarität relativ zum Ausgang invertiert werden kann. Dies erhöht die Anzahl der zur Auswahl stehenden Wellenformsegmente und damit die verfügbare spektrale Reinheit für eine gegebene Eingangs- / Ausgangsanordnung erheblich.
Es stehen mehrere Eingabephasen zur Auswahl - je mehr desto besser. Da WEA häufig einen 3-Phasen-Ausgang haben und möglicherweise mehr haben, kann diese Methode gut zu den Anforderungen passen. (Die verfügbare Anzahl wird durch Polaritätsumkehr effektiv erhöht - siehe unten).
Technischer Kommentar - für Fragesteller nicht relevant:
Dies ist sehr BOTE, scheint aber in Ordnung zu sein - Die variable Eingangsfrequenz kann leicht gehandhabt werden, was sich auf die spektrale Reinheit auswirkt. Solange die Frequenzänderungsrate im Vergleich zur Frequenz gering ist, wäre dies kein großes Problem. Typische Trägheiten des belasteten Rotors machen dies normalerweise nicht zum Problem. zB im obigen Diagramm ist die fin_3-Phase ungefähr 3 x Fout_1-Phase. Die kürzeste Zeitspanne zwischen den Umschaltungen beträgt ca. 10% der Flosse. Das längste ist ungefähr 25% Fin. Wenn fout = 50 Hz ist, dann ist die Zeitdauer des längsten Segments ~~ = 1 / (50 × 3 × 10) = <1 mS. WT-Stütze bei etwa 3000 U / min = 50 U / min = 20 mS pro Umdrehung = 20-fach längstes Segment. Die Blattträgheit muss so sein, dass sich die Blattgeschwindigkeit über 1 Umdrehung nicht wesentlich ändert. Wenn sich die WT-Rotationsrate in 1 Sekunde verdoppeln würde (wow), würde sich die Geschwindigkeit um ~ = 2% / Umdrehung = OK ändern.
Beachten Sie, dass sich das Obige auf Frequenz-, aber nicht auf Spannungsänderungen bezieht. In vielen Fällen wird ein AC-DC-AC-System aufgrund der Freiheit, die ich zur Änderung von Frequenz und Spannung gebe, bevorzugt.
[Book, 1972, MIT press Die Theorie und das Design von Zyklokonvertern
Über 20 Seiten Papier UoTK, Knoxville. Über 2000 Cycloconverter Tutorial
1
Tolle Antwort, ich habe jetzt viel zu lesen, vielen Dank.
—
wfbarksdale
Sie müssen die Gleichstromversorgung gleichrichten und dann mit einem Wechselrichter Ihre 60-Hz-Wellenform erzeugen.
Ist das sehr verlustbehaftet?
—
wfbarksdale
@Madcow: Ich wäre wirklich sehr beeindruckt, wenn Sie mir einen Wechselstrom-Wechselstrom-Wandler zeigen könnten, der zu 98% effizient ist.
—
Olin Lathrop
Es hängt davon ab, wie Sie es implementieren. Die meisten billigen kommerziellen Wechselrichter liegen bei etwa 80-90%, und der Wirkungsgrad der einfachsten Diodenbrücken zur Gleichrichtung hängt stark vom Strom ab, den Sie ziehen. Für eine gute Implementierung mit aktiv schaltenden MOSFETs auf beiden Seiten und einer guten Steuerung könnten Sie wahrscheinlich die gesamte Umwandlung zu 90-95% effizient durchführen. @OlinLathrop. Du hast recht, ich war ein bisschen schnell da, um Dinge zu ignorieren, die nicht die MOSFETs waren. Bearbeitet zu einer vernünftigeren Zahl ..
—
Madcowswe
@weezybizze da die Eingangsfrequenz variabel ist, kann ich keine andere Möglichkeit sehen, das zu tun, was Sie brauchen (außer sehr dummen Dingen wie Rotationstransformatoren ...)
—
Madcowswe
Wandeln Sie den Ausgang Ihres AC-Windmühlengenerators in DC um. Führen Sie dann den Gleichstrom in einen GRID-TIE-Wechselrichter ein.
Sie können einen Wechselrichter überall dort kaufen, wo Sonnenkollektoren und Windgeneratoren geliefert werden.
Eine weitere günstige Quelle für Wechselrichter mit Netzanbindung ist eBay. Ich kaufe mehrere 250-Watt-Einheiten für weniger als 80 US-Dollar. Sie sind auch viel größer, aber ich habe beschlossen, mein großes System in mehrere kleinere Systeme aufzuteilen. Auf diese Weise würde ein einziger Fehler nicht zum Ausfall des gesamten Systems führen.
Von: https://en.wikipedia.org/wiki/Grid-tie_inverter
"Ein Netzwechselrichter (GTI) oder Synchronwechselrichter ist ein spezieller Wechselrichtertyp, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und in ein vorhandenes Stromnetz einspeist. GTIs werden häufig zur Umwandlung von Gleichstrom verwendet von vielen erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenkollektoren oder kleinen Windkraftanlagen in den Wechselstrom umgewandelt, der zur Stromversorgung von Haushalten und Unternehmen verwendet wird. "
NB: "Hinweis zu SYSOP" entfernt, solche Nachrichten sollten in Meta Electronics und nicht in Antworten eingehen .
Neben den Standardlösungen für Gleichrichter + Wechselrichter und Zyklokonverter gibt es auch den weniger bekannten Matrixkonverter (diese haben eine Matrix von Schaltern, um jeden Eingang mit jedem Ausgang zu verbinden), der wie Gleichrichter + Wechselrichter Leistungselektronik zum Konvertieren verwendet ein Wechselstromeingang zu einem anderen, jedoch ohne Zwischenkreis in der Mitte.