Wie funktioniert ein reiner Sinuswellenwechsel?
Wechselrichter in erneuerbarer Energie
Wechselrichter sind ein sehr wichtiger Teil des Übergangs zu erneuerbaren Energien. Sie sind notwendig, da Sonnenkollektoren eine Gleichstromleistungsleistung (Gleichstrom) ergeben, was im Wesentlichen bedeutet, dass der Strom auf eine Weise fließt. Fast alle unsere Häuser und Unternehmen verwenden jedoch Wechselstromleistung (AC), wobei der Strom in beiden Richtungen bei einer angegebenen Frequenz fließt. Wechselrichter sitzen zwischen dem Solar-Array und dem Haus oder dem Geschäft und konvertieren der DC-Ausgabe von den Sonnenkollektoren in eine nutzbare Wechselstromleistung.
Die Entwicklung der Inverter-Technologie war ein wichtiger Bestandteil der Explosion in erneuerbarer Energie. Frühe Wechselrichter waren teuer, ineffizient (Wurfkraft weg und Erhitzen) und problematisch. Selbst jetzt sind Probleme mit Wechselrichtern die häufigste Art von Problem, die von den Besitzern von Solar-Arrays erlebt werden. Moderne Wechselrichter sind effizienter, billiger, kleiner, intelligenter und viel zuverlässiger als ihre früheren Kollegen.
DC Power Vs AC Power
DC Macht ist ziemlich selbsterklärend. Der Strom läuft nur eine Möglichkeit. Im Falle von Solarzellen variiert der Strom ziemlich langsam durch den Tag, da die Intensität der Sonnenänderung ändert, aber der Strom wird immer die einfache Weise fließen. Wenn wir den aktuellen vs.-Zeit aufzeichnen, erhalten wir das unten angegebene DC-Diagramm.
Die Wechselstromleistung ist anders. Der Strom fließt nicht nur in beide Richtungen, sondern die Intensität ändert sich schnell. Wenn der Strom gegen die Zeit aufgetragen ist, bildet die Kurve eine 'Welle'. Es gibt alle möglichen Arten von Wellen für Wechselstromkraft. Die Art der Welle, die wir in unseren Häusern und Unternehmen verwenden, wird jedoch als "Sinuswelle" bezeichnet. Die AC-Kurve in der Abbildung unten ist eine Sinuswelle.
Der Job des Inverters besteht darin, die Gleichstromleistung mitzunehmen und in eine Wechselstromkrümmung umzuwandeln.
Konvertieren der Gleichstromleistung in die Wechselstromleistung
Frühe Wechselrichter verwendeten mechanische Schalter, um einfache Versionen der Wechselstromleistung zu erstellen, und es gibt einige (billige) Wechselrichter mit noch heute verfügbaren mechanischen Switches. Die einfachste Version wechselt einfach ein und aus und erzeugt die unten gezeigte 'gehackte' Wellenform. Bei höherer Frequenz schaltet der Schalter schneller ein und aus.
Der nächste Schritt ist, anstatt den Strom auszuschalten, der Schalter ist komplexer und kehrt tatsächlich den Strom um. Dies wandelt in den Gleichstrom in einen alternierenden "Quadratwellenwellen" um. Auch hier kann die Frequenz eingestellt werden, indem Ändern der Funktionsweise des Schalters arbeitet.
Einige Arten von Geräten ohne empfindliche Elektronik können auf dieser Art von Macht ausgeführt werden. Häuser und Unternehmen brauchen jedoch ihre Wechselstromkraft, um eher wie eine Sinuswelle zu sein.
Sinuswellenwechselrichter
Die Änderung des DC-Stroms an den Sinuswellenwechselstrom erfordert komplexere Elektronik. Die folgende Abbildung ist ein Schaltbild für einen "Do-It-yourself-Sinus-Wechselrichter.
Sinuswellenwechselrichter arbeiten in drei Stufen: die Oszillatorstufe, die Booster- oder Verstärkerstufe und schließlich die Transformatorstufe.
Die Oszillatorstufe sagt, was der Titel sagt, dass es Folgendes tut: ändert den Gleichstrom an einen oszillierenden Wechselstromstrom. Der Oszillationsstrom kann auf eine bestimmte Frequenz eingestellt werden: Für die Vereinigten Staaten beträgt die Frequenz 60 Hz. Dies bedeutet, dass es 60 volle Wellen pro Sekunde gibt. Der Gleichstrom wird mit integrierten Schaltungen in diese Art von Wechselstrom umgewandelt. In diesem Stadium sind jedoch die Schwingungen oder Wellenhöhen recht klein, zu klein, um irgendetwas nützlich zu machen. Die Wellenhöhen müssen erhöht werden, somit die nächste Stufe.
Die Booster-Bühne nimmt einfach das Signal von der Oszillatorstufe an und verstärkt ihn. Dies erzeugt Wellenformen mit viel höheren Wellenhöhen, hoch genug für nützliche Macht. Es gibt jedoch noch eine Sache, bis sie richtig ist, bevor die Macht zu einem Zuhause oder einem Geschäft gehen kann: die Spannung.
Die letzte Transformator-Stufe erhält die Spannung richtig.Ein typisches Wohn-Array kann Gleichspannungen bis etwa 600 V aufweisen.Kommerzielle Arrays können sogar höhere Spannungen haben, beispielsweise 1000V oder noch höher.In den Vereinigten Staaten wird die Wechselstromleistung bei 120 V geliefert. Die Stabilität dieser Spannung ist sehr wichtig für die Stabilität des Gitters und der Ausrüstung, die vom Gitter ausläuft.Daher ist die Spannungssteuerung ein sehr wichtiger Teil eines Wechselrichters.
