Kernelemente des Schaltungsdesigns
Die Bedeutung des Schaltungsdesigns im Wechselrichtersystem liegt auf der Hand. Seine Kernaufgabe besteht darin, Gleichstrom effizient in Wechselstrom umzuwandeln und dabei den Energieverlust während des Umwandlungsprozesses zu minimieren. Bei der Gestaltung von reiner Sinus-Wechselrichter Normalerweise sind mehrere Schlüsselmodule beteiligt, darunter Eingangsfilterschaltung, Leistungsumwandlungsschaltung, Ausgangsfilterschaltung und Steuerschaltung usw. Die Designqualität dieser Module wirkt sich direkt auf die Gesamteffizienz, Stabilität und Qualität der Ausgangswellenform des Wechselrichters aus.
Das Design der Eingangsfilterschaltung ist entscheidend. Seine Hauptfunktion besteht darin, die pulsierende Komponente der Eingangsgleichstromleistung zu eliminieren, um die Stabilität der Eingangsspannung sicherzustellen. Eine stabile Eingangsspannung trägt nicht nur dazu bei, den Energieverlust im Stromumwandlungskreis zu reduzieren, sondern verbessert auch die Betriebseffizienz des Wechselrichters erheblich.
Die Stromumwandlungsschaltung ist das Herzstück des Wechselrichters und für die effektive Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom verantwortlich. In diesem Teil werden häufig H-Brücken-Topologie und Pulsweitenmodulations-Steuerungstechnologie (PWM) verwendet. Die H-Brücken-Topologie verfügt über Vier-Quadranten-Betriebsfähigkeiten, kann die Stromausgabe in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung flexibel verarbeiten und unterstützt eine Vielzahl von Lasttypen. Die PWM-Steuerungstechnologie ermöglicht eine präzise Steuerung der Ausgangsspannung und -frequenz durch Anpassung der Schaltfrequenz und des Arbeitszyklus von Leistungshalbleiterbauelementen. Ein optimiertes Design der Stromumwandlungsschaltung kann die Effizienz und Stabilität des Wechselrichters erheblich verbessern.
Die Hauptaufgabe der Ausgangsfilterschaltung besteht darin, von der Leistungsumwandlungsschaltung erzeugte hochfrequente Oberwellen zu entfernen, um die Reinheit der Ausgangswellenform sicherzustellen. Der reine Sinuswellenausgang reduziert nicht nur potenzielle Schäden an der Lastausrüstung, sondern verbessert auch effektiv die Betriebseffizienz und Lebensdauer der Ausrüstung.
Der Steuerkreis ist für die Echtzeitüberwachung wichtiger Parameter wie Eingangsspannung, Ausgangsspannung und Ausgangsstrom des Wechselrichters verantwortlich und passt diese dynamisch entsprechend dem eingestellten Algorithmus an, um den stabilen Betrieb des Wechselrichters sicherzustellen. Das fortschrittliche Steuerschaltungsdesign kann nicht nur intelligente Schutzfunktionen realisieren, sondern auch Fernüberwachung und Fehleralarm unterstützen und so die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Wechselrichters verbessern.
Einfluss des Schaltungsdesigns auf die Effizienz
Bei der Schaltungsauslegung des Wechselrichters ist die Verlustleistung einer der Schlüsselfaktoren für den Gesamtwirkungsgrad. Zu den Leistungsverlusten zählen hauptsächlich Leitungsverluste, Schaltverluste und statische Verluste. Der Leitungsverlust wird hauptsächlich durch den Leitungswiderstand des Leistungshalbleiterbauelements verursacht, während der Schaltverlust eng mit der Schaltgeschwindigkeit und -frequenz des Leistungshalbleiterbauelements zusammenhängt. Statische Verluste werden hauptsächlich durch Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren im Steuerkreis verursacht. Durch die Optimierung des Schaltungsdesigns, wie z. B. die Auswahl von Leistungshalbleiterbauelementen mit niedrigem Einschaltwiderstand, die Reduzierung der Schaltfrequenz und eine sinnvolle Steuerung des Arbeitszyklus, kann der Leistungsverlust erheblich reduziert und so die Gesamteffizienz des Wechselrichters verbessert werden.
Ebenso wichtig ist die Unterdrückung harmonischer Komponenten. Oberwellen in der Ausgangswellenform verringern nicht nur die Betriebseffizienz und die Lebensdauer der Lastausrüstung, sondern erhöhen auch den Leistungsverlust des Wechselrichters. Durch die Optimierung des Designs der Ausgangsfilterschaltung, wie z. B. die Auswahl hochwertiger Filterkomponenten und die Optimierung der Struktur und Parameter des Filters, können die harmonischen Komponenten in der Ausgangswellenform wirksam unterdrückt werden, wodurch der Wirkungsgrad und die Wellenformqualität des Wechselrichters weiter verbessert werden .
Das Wärmemanagement ist ein Aspekt, der bei der Wechselrichterkonstruktion nicht außer Acht gelassen werden darf. Der Wechselrichter erzeugt im Betrieb eine gewisse Wärmemenge. Bei schlechter Wärmeableitung steigt die Innentemperatur, was sich auf die Leistung und Lebensdauer der Komponenten auswirkt und letztendlich die Effizienz verringert. Daher sollte ein exzellentes Schaltungsdesign die Aspekte des Wärmemanagements vollständig berücksichtigen, Komponenten rational anordnen und Wärmeableitungsmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit auswählen, um sicherzustellen, dass der Wechselrichter effizient arbeitet und seine Lebensdauer verlängert.
