Hoe om directe stroom om te zetten in wisselstroom?

Gelijkstroom wordt omgezet in wisselstroom

De conversie van gelijkstroom (DC) naar wisselstroom (AC) wordt meestal bereikt door middel van een apparaat dat een inverter wordt genoemd. De functie van de inverter is om gelijkstroom om te zetten in wisselstroom, een proces waarbij een constante DC-spanning wordt omgezet in een periodiek variërende AC-spanning. Hieronder volgen enkele basisprincipes van het werking van een inverter:

• PWM-technologie: Moderne inverters gebruiken doorgaans pulsduurmodulatie (PWM) om wisselstroom met een benaderd sinusvormige golf te genereren. PWM maakt gebruik van een hoogsnelle schakelaar om de vorm van de uitgangsspanning te controleren, zodat de gemiddelde waarde van de uitgangsspanning dicht bij de sinusgolf ligt.

• Schakelementen: In inverters worden halfgeleider-schakelementen (zoals transistors, IGBT's, MOSFET's, enz.) gebruikt die snel aan en uit kunnen worden gezet op hoge frequenties om de gewenste AC-golf te genereren.

• Filters: Om de golf die door PWM wordt gegenereerd glad te maken en hoogfrequente ruis te verwijderen, bevatten inverters vaak ook filtercircuits.

• Regelcircuit: Het regelcircuit in de inverter is verantwoordelijk voor het monitoren van de uitgangsspanning en -stroom, en het aanpassen van de werking van de schakelementen om ervoor te zorgen dat de uitgaande AC aan de verwachte eisen voldoet (zoals spanning, frequentie, enz.).

Waarom wordt de gelijkstroomgenerator niet direct omgezet in AC?

Het hoofddoel van een gelijkstroomgenerator is het produceren van gelijkstroom, niet wisselstroom. Er zijn verschillende redenen waarom een gelijkstroomgenerator niet direct omgezet wordt in AC:

• Ontwerpdoel: Een gelijkstroomgenerator is oorspronkelijk ontworpen om een gelijkstroomvoorziening te leveren, geschikt voor gelegenheden waar stabiele gelijkstroom nodig is, zoals batterijladen, besturing van gelijkstromotoren.

• Structuurverschillen: Gelijkstroomgeneratoren gebruiken doorgaans commutatoren om ervoor te zorgen dat de uitvoer altijd stroom van dezelfde polariteit afgeeft. De structuur van de commutator staat geen directe generatie van wisselstroom toe.

• Toepassingsvereisten: Bij sommige toepassingen is gelijkstroom vereist zonder dat er behoefte is aan conversie naar wisselstroom. Bijvoorbeeld, in vroege tramstelsels werd gelijkstroom gebruikt voor gelijkstromotoren.

• Conversie-efficiëntie: Zelfs met moderne technologie is het niet de meest efficiënte manier om een gelijkstroomgenerator te ontwerpen als een apparaat dat in staat is om wisselstroom te produceren. Het is doorgaans efficiënter om gelijkstroom te genereren en deze vervolgens via een inverter om te zetten in de vereiste wisselstroom.

• Economie en praktische haalbaarheid: Voor toepassingen die wisselstroom vereisen, is het vaak economischer en praktischer om een speciaal ontworpen alternator te gebruiken, zoals een synchrone of asynchrone generator.

Conclusie

De conversie van gelijkstroom naar wisselstroom wordt meestal uitgevoerd door een inverter, omdat het ontwerp van de inverter specifiek is geoptimaliseerd voor dit conversieproces. Een gelijkstroomgenerator wordt voornamelijk gebruikt om gelijkstroom te produceren, en de structuur en het ontwerp zijn niet geschikt voor het rechtstreekse produceren van wisselstroom. Daarom wordt in toepassingen waar AC vereist is, de door een gelijkstroomgenerator geproduceerde DC meestal gebruikt en omgezet in AC door een inverter.