Среднечастотные и высокочастотные инверторные трансформаторы постоянного тока: основные различия и варианты применения

Трансформатор — это устройство, которое использует принцип электромагнитной индукции для изменения напряжения переменного тока. Его основными компонентами являются первичная катушка, вторичная катушка и железный сердечник (магнитный сердечник). Основными функциями являются: преобразование напряжения, преобразование тока, преобразование импеданса, изоляция, стабилизация напряжения (трансформатор магнитного насыщения) и т. д. Трансформаторы можно разделить на: распределительные трансформаторы, силовые трансформаторы, полностью герметичные трансформаторы, комбинированные трансформаторы, сухие трансформаторы, масляные трансформаторы, однофазные трансформаторы, электропечные трансформаторы, выпрямительные трансформаторы, реакторы, помехоподавляющие трансформаторы, грозозащитные трансформаторы, испытательные трансформаторы коробчатого типа, угловые трансформаторы, сильноточные трансформаторы, трансформаторы возбуждения и т. д.

Мы сосредоточимся на двух типах трансформаторов: среднечастотныхТрансформаторы постоянного тока инверторные и высокочастотные инверторные трансформаторы постоянного тока.

1. Высокочастотный инверторный трансформатор постоянного тока

Сценарии применения

Область чистой энергии: используется в солнечных фотоэлектрических системах генерации электроэнергии и ветровых системах генерации электроэнергии для преобразования постоянного тока в переменный ток и подключения к сети.

Промышленная автоматизация: приводные двигатели, компрессоры и другие нагрузки для достижения точного управления.

Транспортная сфера: системы электроснабжения электромобилей, высокоскоростных железных дорог, судов и других транспортных средств.

Центры связи и обработки данных: обработка сигналов, электропитание оборудования и гарантия резервного электропитания.

Авиация и космонавтика: системы электроснабжения самолетов для удовлетворения потребностей высокоточного электрооборудования.

Преимущества

Малый размер и легкий вес: высокочастотные материалы сердечника значительно уменьшают размер, что делает среднечастотный инверторный трансформатор сопротивления простым в переноске и установке.

Высокая эффективность: пиковый КПД преобразования более 90%, низкие потери холостого хода.

Регулировка напряжения: точный контроль выходного напряжения достигается с помощью высокочастотной технологии ШИМ.

Широкий спектр применения: поддерживает широкий диапазон входного напряжения и адаптируется к различным входам постоянного тока.

Недостатки

Большие электромагнитные помехи (ЭМП): высокочастотное переключение создает помехи, поэтому необходимо проектировать дополнительные схемы электромагнитной совместимости.

Слабая перегрузочная способность: индуктивные нагрузки (например, двигатели) не могут работать при полной нагрузке и легко повреждаются при ударе.

Сложная схема: поскольку она основана на технологии точного управления, ее себестоимость и сложность обслуживания высоки.

Высокие требования к стабильности: строгие требования к рассеиванию тепла и производительности устройства, для оптимизации формы сигнала требуется схема высокочастотной фильтрации.

2. Среднечастотный инверторный трансформатор постоянного тока

Сценарии применения

Промышленное нагревательное оборудование: например, индукционная нагревательная печь, диапазон частот 1 кГц-10 кГц, подходит для плавки металлов.

Медицинское оборудование: медицинские системы электропитания, требующие определенных частот, например, среднечастотные электротерапевтические устройства.

Испытания силовой электроники: среднечастотные инверторы используются в лабораториях для моделирования условий сети или испытаний на старение оборудования.

Специальные источники питания: такие как авиационные источники питания (400 Гц) и среднечастотные системы питания для военной техники.

Преимущества

Сбалансированная производительность: частота ниже промышленной, помехоустойчивость выше, чем у высокочастотных.

Умеренная эффективность: эффективность преобразования обычно составляет 85–90 %, что подходит для сценариев со средним потреблением мощности.

Высокая приводная способность: может частично поддерживать индуктивные нагрузки, такие как небольшие двигатели или трансформаторы.

Недостатки

Ограниченная область применения: в основном сосредоточены в определенных промышленных сценариях и менее универсальны, чем высокочастотные инверторы.

Высокая стоимость: требуется индивидуальная разработка, а стоимость выбора устройства (например, среднечастотного трансформатора) высока.

Плохая совместимость по частотам: для адаптации к потребностям различного оборудования требуется согласующая схема фильтра.

3. Сравнение и предложения по выбору