Середньочастотні та високочастотні інверторні трансформатори постійного струму: основні відмінності та сценарії застосування

Трансформатор - це пристрій, який використовує принцип електромагнітної індукції для зміни напруги змінного струму. Його основними компонентами є первинна котушка, вторинна котушка та залізний сердечник (магнітопровод). Основними функціями є: перетворення напруги, перетворення струму, перетворення імпедансу, ізоляція, стабілізація напруги (магнітний трансформатор насичення) тощо. Трансформатори можна розділити на: розподільні трансформатори, силові трансформатори, повністю герметичні трансформатори, комбіновані трансформатори, сухі трансформатори, масляні трансформатори, однофазні трансформатори, електропечні трансформатори, випрямні трансформатори, реактори, протиперешкодні трансформатори, трансформатори блискавкозахисту, випробувальні трансформатори коробкового типу, кутові трансформатори, трансформатори сильного струму, трансформатори збудження тощо.

Ми зупинимося на двох типах трансформаторів середньої частотиІнверторні трансформатори постійного струму і високочастотні інверторні трансформатори постійного струму.

1. Високочастотний інверторний трансформатор постійного струму

Сценарії застосування

Поле чистої енергії: використовується для виробництва сонячної фотоелектричної енергії та систем виробництва вітрової енергії для перетворення постійного струму на змінний струм і підключення до мережі.

Промислова автоматизація: приводні двигуни, компресори та інші навантаження для досягнення точного керування.

Сфера транспорту: системи електропостачання електромобілів, швидкісних залізниць, суден та інших транспортних засобів.

Комунікації та центри обробки даних: обробка сигналів, живлення обладнання та гарантія резервного електропостачання.

Аерокосмічна промисловість: система живлення літака для задоволення потреб у високоточному електрообладнанні.

Переваги

Невеликий розмір і легка вага: високочастотні матеріали сердечника значно зменшують розмір, що робить середньочастотний інверторний зварювальний трансформатор опору легким для транспортування та встановлення.

Висока ефективність: пікова ефективність перетворення понад 90%, низькі втрати холостого ходу.

Регулювання напруги: точний контроль вихідної напруги досягається за допомогою технології високочастотної ШІМ.

Широкий діапазон застосування: підтримує широкий діапазон вхідної напруги та адаптується до різних джерел живлення постійного струму.

Недоліки

Великі електромагнітні перешкоди (EMI): високочастотне перемикання створює перешкоди, тому необхідно розробити додаткові схеми електромагнітної сумісності.

Слабка здатність до перевантаження: індуктивні навантаження (наприклад, двигуни) не можуть працювати з повним навантаженням і їх легко пошкодити ударом.

Складна схема: покладаючись на технологію точного керування, вартість виробництва та труднощі з обслуговування є високими.

Високі вимоги до стабільності: суворі вимоги до розсіювання тепла та продуктивності пристрою, для оптимізації форми сигналу потрібна схема високочастотної фільтрації.

2. Інверторний трансформатор постійного струму середньої частоти

Сценарії застосування

Промислове нагрівальне обладнання: таке як індукційна нагрівальна піч, діапазон частот 1 кГц-10 кГц, підходить для плавлення металу.

Медичне обладнання: медичні системи живлення, які вимагають певних частот, наприклад, електротерапевтичні пристрої середньої частоти.

Випробування силової електроніки: інвертори середньої частоти використовуються в лабораторіях для моделювання умов мережі або тестів на старіння обладнання.

Спеціальні джерела живлення: такі як авіаційні джерела живлення (400 Гц) і системи живлення середньої частоти для військової техніки.

Переваги

Збалансована продуктивність: менша, ніж промислова частота, сильніша здатність запобігати перешкодам, ніж висока частота.

Помірна ефективність: ефективність перетворення зазвичай становить 85%-90%, підходить для сценаріїв середньої потужності.

Сильна здатність керувати: може частково підтримувати індуктивні навантаження, такі як невеликі двигуни або трансформатори.

Недоліки

Обмежений діапазон застосування: в основному зосереджений у конкретних промислових сценаріях і менш універсальний, ніж високочастотні інвертори.

Висока вартість: потрібен індивідуальний дизайн, а вартість вибору пристрою (наприклад, середньочастотного трансформатора) висока.

Погана частотна сумісність: потрібна відповідна схема фільтра для адаптації до потреб різного обладнання.

3. Пропозиції порівняння та вибору