Transformadores inversores de CC de media y alta frecuencia: diferencias fundamentales y escenarios de aplicación

Un transformador es un dispositivo que utiliza el principio de inducción electromagnética para modificar la tensión de CA. Sus componentes principales son la bobina primaria, la bobina secundaria y el núcleo de hierro (núcleo magnético). Sus principales funciones son: conversión de tensión, conversión de corriente, conversión de impedancia, aislamiento, estabilización de tensión (transformador de saturación magnética), etc. Los transformadores se dividen en: transformadores de distribución, transformadores de potencia, transformadores completamente sellados, transformadores combinados, transformadores de tipo seco, transformadores sumergidos en aceite, transformadores monofásicos, transformadores para hornos eléctricos, transformadores rectificadores, reactancias, transformadores antiinterferentes, transformadores de protección contra rayos, transformadores de prueba de transformadores tipo caja, transformadores de esquina, transformadores de alta corriente, transformadores de excitación, etc.

Nos centraremos en dos tipos de transformadores, de media frecuencia.Transformadores inversores de CC y transformadores inversores de CC de alta frecuencia.

1. Transformador inversor de CC de alta frecuencia

Escenarios de aplicación

Campo de energía limpia: se utiliza para sistemas de generación de energía solar fotovoltaica y eólica para convertir la energía de CC en energía de CA y conectarla a la red.

Automatización industrial: accionamos motores, compresores y otras cargas para lograr un control preciso.

Campo del transporte: sistemas de suministro de energía para vehículos eléctricos, ferrocarriles de alta velocidad, barcos y otros medios de transporte.

Comunicaciones y centros de datos: procesamiento de señales, alimentación de equipos y garantía de alimentación redundante.

Aeroespacial: sistema de suministro de energía de aeronaves para satisfacer las necesidades de equipos eléctricos de alta precisión.

Ventajas

Tamaño pequeño y peso ligero: los materiales del núcleo de alta frecuencia reducen en gran medida el tamaño, lo que hace que el transformador de soldadura por resistencia del inversor de frecuencia media sea fácil de transportar e instalar.

Alta eficiencia: eficiencia de conversión máxima de más del 90%, baja pérdida sin carga.

Ajuste de voltaje: el control preciso del voltaje de salida se logra a través de la tecnología PWM de alta frecuencia.

Amplia gama de aplicación: admite un amplio rango de voltaje de entrada y se adapta a diferentes entradas de energía de CC.

Desventajas

Gran interferencia electromagnética (EMI): la conmutación de alta frecuencia genera interferencias y es necesario diseñar circuitos de compatibilidad electromagnética adicionales.

Capacidad de sobrecarga débil: las cargas inductivas (como los motores) no pueden accionarse a plena carga y se dañan fácilmente por impacto.

Circuito complejo: Al depender de tecnología de control de precisión, el costo de fabricación y la dificultad de mantenimiento son altos.

Requisitos de alta estabilidad: requisitos estrictos en materia de disipación de calor y rendimiento del dispositivo, se requiere un circuito de filtrado de alta frecuencia para optimizar la forma de onda.

2. Transformador inversor de CC de media frecuencia

Escenarios de aplicación

Equipo de calentamiento industrial: como horno de calentamiento por inducción, rango de frecuencia de 1 kHz a 10 kHz, adecuado para fundición de metales.

Equipos médicos: sistemas de suministro de energía médica que requieren frecuencias específicas como dispositivos de electroterapia de frecuencia media.

Pruebas de electrónica de potencia: Los inversores de frecuencia media se utilizan en laboratorios para simular las condiciones de la red o para realizar pruebas de envejecimiento de equipos.

Fuentes de alimentación especiales: como fuentes de alimentación de aviación (400 Hz) y sistemas de alimentación de frecuencia media para equipos militares.

Ventajas

Rendimiento equilibrado: menor que la frecuencia industrial, mayor capacidad antiinterferente que la alta frecuencia.

Eficiencia moderada: la eficiencia de conversión suele ser del 85% al ​​90%, adecuada para escenarios de demanda de potencia media.

Fuerte capacidad de conducción: puede soportar parcialmente cargas inductivas, como motores pequeños o transformadores.

Desventajas

Rango de aplicación limitado: concentrado principalmente en escenarios industriales específicos y menos versátil que los inversores de alta frecuencia.

Alto costo: Se requiere un diseño personalizado y el costo de selección del dispositivo (como el transformador de frecuencia media) es alto.

Mala compatibilidad de frecuencia: se requiere un circuito de filtro adecuado para adaptarse a las necesidades de los diferentes equipos.

3. Comparación y sugerencias de selección