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¿Cómo afecta un aumento de la frecuencia de operación resultado en la disminución en el tamaño de un inversor circuito?

Estaba leyendo acerca de los inversores en un libro de texto donde el autor dice que

El tamaño y el costo del circuito se puede reducir en cierta medida, si la frecuencia de operación se incrementó, pero luego inversor grado de tiristores debe ser utilizado que son costosos.

¿Cómo un aumento en la frecuencia tiene un impacto en el tamaño del inversor circuito(o afecta el resto del circuito demasiado?).Hay algo de física que causa esto?

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aryeh Puntos 1594

El mayor factor es generalmente de tamaño del inductor. Si por ejemplo el doble de frecuencia que generalmente se puede reducir a la mitad la inductancia (como la impedancia de un puro inductor es proporcional a la frecuencia). En la práctica, un número de factores se aplican de manera que no es una directa relación lineal, pero lo suficientemente bueno.

Si usted necesita un pico de corriente de decir 1A, a continuación, el tiempo de rampa de 0 a 1A se relaciona principalmente con la inductancia y el voltaje aplicado. Si el inductor es decir 10 x más pequeño que el actual rampas en ~ 10 veces la tasa. El tiempo de descarga es también del mismo modo acelerado y el total del ciclo es más rápido así que el funcionamiento de la frecuencia es mayor. Usted puede ver esto como el más pequeño inductor causando mayor frecuencia de la operación o de la frecuencia más alta, permitiendo a los más pequeños inductores.

Si el texto se mencionan los tiristores en ese contexto es probablemente uno viejo o está tratando con muy altos niveles de potencia. Hoy en día, para la mayoría de los efectos de los inversores suelen utilizar cualquiera de los MOSFETs o IGBTs. La gran mayoría de los inversores todavía puede utilizar Thyratron válvulas - como la de muchos Megavatios unidades que se utilizan para corriente continua a corriente ALTERNA de conversión de DC de cables submarinos.

En el típico portátil aplicaciones modernas de un inversor que puede haber sido operado a 100 kHz o menos 10 años atrás, es ahora responsable de operar a 500 kHz a 2 MHz y un par de operar en más de nuevo. A 1 MHz+ y los niveles de potencia de decir un par de Watts el inductor tamaño puede ser de 10%-20% del tamaño a 100 kHz y el inductor puede todavía dominan el tamaño total.


Nota que la capacidad de conducción de corriente ~ proporcional a alambre de la zona, pero la inductancia es proporcional a vueltas al cuadrado. Esto no significa sin embargo que el tamaño del núcleo cambia sólo con la raíz cuadrada de la frecuencia como usted tiene problemas de la sección transversal del núcleo, el núcleo de la longitud del camino, sinuoso tamaño de la ventana y más para añadir a la diversión.

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userid53 Puntos 116

El uso de alta frecuencia que requiere de condensadores más pequeños, físicamente más pequeños inductores / transformadores y sus núcleos, y por lo tanto reduce el tamaño total de un diseño.

  • La reactancia capacitiva \$X_C = \dfrac{1}{2\pi fC}\$, por lo que para cualquier reactancia deseado (filtrado, etc) una mayor frecuencia f permite un menor capacitancia C.
  • La reactancia inductiva \$X_L = 2 \pi fL\$ así que de nuevo, para cualquier reactancia, una mayor frecuencia f permite un menor inductancia L.

Por otro lado, dependiendo del propósito, un inversor de alta frecuencia podría no satisfacer el propósito: Para poder interno de los inversores, una salida de al menos aproximadamente cerca de la frecuencia de la red es necesaria para la mayoría de los equipos.

La forma en que algunos de los inversores de onda sinusoidal dirección este, es por operar en una mucho mayor frecuencia, kilohercios a megahertz, y la generación de la forma de onda sinusoidal a través de PWM. Por lo tanto, la mayor parte de la transmisión de potencia se produce en la frecuencia más alta, con un final de etapa de filtro de paso bajo para deshacerse de los armónicos superiores de la señal PWM, y deja una suave onda sinusoidal en la posición 50 / 60 Hz.

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