왜 AC-DC-AC 변환이 직접 AC-AC 변환보다 우수합니까?

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나는 현재 풍력과 그것을 위해 사용되는 전력 전자 장치를 연구하고 있습니다. 풍력 발전에서 발전기는 풍력으로 구동되므로 결과적으로 발생하는 전력은 주파수와 진폭이 매우 다양합니다. 파워 그리드는 주파수, 위상 편이 및 사인파 형태로 입력 전력에 대한 엄격한 요구 사항을 갖습니다. 이러한 이유로 전력 변환기는 오늘날 풍력 발전에 일상적으로 사용됩니다.

그리드에 전력을 공급하는 주된 방법은 AC-DC 변환기와 DC-DC 변환기 및 DC-AC 변환기를 사용하는 것입니다. 하나의 직접 AC-AC 변환기를 사용하는 대신 다소 복잡해 보입니다. DC "중간"경로를 통한 간접 변환이 바람직한 이유는 무엇입니까?

(이것은 실제로 더 활발하고 주제에 맞는 비 베타 전기 공학이 있음을 나중에 알았 기 때문에 실제로는 Engineering 의 재 게시입니다 .)

power-electronics power-engineering power-grid

— ckrk
소스

직접 AC를 AC로 변환하기위한 이중 급전 동기식 발전기를 생각하고 있습니까?

— Andy 일명

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주파수 차이로 인해 어느 시점에서 AC 출력에 피크 (높음)가 필요할 수 있지만 입력 AC는 0이됩니다. 그 고출력은 어디에서 오는가? DC에서는 커패시터에 에너지를 저장하고 잠시 후 사용할 수 있습니다. 임의 극성으로 변환 할 수도 있습니다.

— Oldfart

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@Oldfart 감사합니다. 귀하의 답변은 매우 합리적인 것으로 보입니다. 본질적으로, 당신은 어떤 종류의 "에너지 저장"이 필요하다고 말합니다. 흥미롭게도, 위키피디아에 대한 AC / AC 기사는 소위 매트릭스 컨버터에 대해 다음과 같이 언급합니다. 기존의 다이렉트 매트릭스 컨버터 (그림 4)는 하나의 단일 단계에서 전압 및 전류 변환을 수행합니다.

— ckrk

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@mkeith 맞습니다. 특정 회전 속도를 보장하기 위해 투구를 사용하는 윈드 터빈 디자인이 있습니다. 나는 이것을 "덴마크 모델"이라고하며 역사적으로 최초의 그리드 호환성 접근법이라고 생각합니다. 그러나 이것은 유행을 벗어났습니다. 그 이유는 단순히 투구가 기본적으로 풍력을 낭비하기 때문이며, 오늘날에는 투구를 피하고 최적의 RPM을 현재 풍속에 맞추기 위해 별도의 여기 된 발전기를 조절하려고합니다.

— ckrk

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다른 거의 사용되지 않는 것 같다 방식, 유압 전력 변환이있다 : artemisip.com/wp-content/uploads/2017/11/...은 (저자는 제염업 오리 파 전력 시스템의 발명가)

— pjc50

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이를 수행 할 수있는 변환기 유형이 있습니다 : 매트릭스 변환기.

이론적으로 그것은 넓은 범위의 주파수에서 많은 위상을 가져오고 많은 위상을 생성 할 수 있습니다. 또한 전력 패시브 (이론상)가 필요 없거나 큰 커패시터가없고 큰 인덕터가 필요 없다는 추가 이점이 있습니다.

그러나 매트릭스 변환기에는 두 가지 황금 규칙이 있습니다.

그대는 공급을 단락시키지 않아야한다
부하를 개방하지 말아야한다

단순한 전력 손실로 인해 인버터가 폭발하기 때문에 토폴로지를 실용적이지 않게 만드는 것이 지점 # 2입니다.

사이리스터를 사용하고 풀 매트릭스 컨버터와 동일한 문제를 겪지 않는 사이클로 컨버터라는 매트릭스 컨버터의 변형이 있습니다. 그러나 출력 주파수를 입력 주파수의 1/10 정도만 합성 할 수 있다는 한계가 있습니다. 이 제한은 일반적으로 400Hz 전기 공급 장치를 사용하므로 40Hz 생성이 추진에 너무 제한되지 않는 선박에 적합합니다.

직접 AC-AC 대신 AC-DC-AC를 사용해야하는 이유는 무엇입니까? 6 개의 스위치 인버터는 매우 다양합니다.

— JonRB
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두 개의 경로가 가능할 때 하나의 특정 경로를 선택한 이유에 대한 좋은 대답은 거의 없습니다. 종종 현지 산업 또는 공통 구성 요소에 따라 역사상의 사고 또는 장점 중 하나입니다.

하나의 주파수에서 다른 주파수로 3 상 AC에서 직접 모든 전자 경로가 있으며,이를 매트릭스 변환기라고합니다. 3x3 매트릭스에 9 개의 스위치가 포함되어있어 모든 위상을 다른 위상에 연결합니다. 적절한 스위치 순간 타이밍과 적절한 입력 및 출력 필터를 사용하면 입력과 비슷한 출력 전압을 생성 할 수 있습니다. 모터 드라이브에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

그러나 중간 DC 링크를 사용하면 많은 이점을 생각할 수 있습니다.

AC-DC 및 DC-AC 변환기는 장거리 전송이 중요한 DC 링크를 위해 대량으로 대량 제작되고 있습니다. 이것은 규모의 경제로 이어질 것입니다. 매트릭스 컨버터보다 더 성숙하기 때문에 전기 인프라와 관련된 장기 계획이 선택되었을 가능성이 높습니다. 풍력 터빈은 단거리 장거리 전송 라인 (해외의 경우 매우 긴)에 연결되기 전에 허브에 짧은 홉으로 연결되는 경향이 있습니다. 공칭 DC 중간 전압에서 전력을보다 쉽게 풀링하여 제어를 단순화합니다. 긴 전송을 위해 DC를 유지하는 것이 더 쉽습니다.

— Neil_UK
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해상 풍차에 HVDC를 사용하는 동기는 케이블의 유전 손실을 줄이기 위해 트럼프를 화나게하는 것입니다. 그것은 섬들 사이의 HV 해저 케이블을 위해 스웨덴 (ASEA, ABB)에서 개발 된 기술의 파생물입니다.

— hacktastical

@hacktastical 트럼프는 HVDC에 대해 특별한 것을 가지고 있습니까?

— user253751

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그는 스코틀랜드에서 골프 코스를 마주한 해상 풍차를 반대했다. 자세한 내용은 여기 : bbc.com/news/uk-scotland-north-east-orkney-shetland-47400641

— hacktastical

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직접 AC-AC 변환의 이유는 DC 초크 코일 (또는 커패시터 배열)의 크기와 질량 때문입니다. 예를 들어 고무 바퀴 달린 지하철 차량이나 항공기 등에서는 원하지 않습니다. 철 바퀴가 달린 열차에서는 질량이 클수록 마찰이 좋아지기 때문에 의존합니다.

건물에는 적용되지 않습니다.

밸브 (트랜지스터 또는 사이리스터)는 저장할 수 없습니다. 반대로, AC-AC 변환기는 AC-DC-AC 변환기보다 더 많은 밸브 (더 작은 밸브)를 갖는 경향이 있습니다. 제어 개념도 훨씬 더 복잡합니다.

— 잔카
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AC-DC-AC 변환은 여러 개의 다른 AC 소스가있어 단일 AC 출력으로 결합하거나 반대의 경우에 이깁니다.

각 비동기 생성기는 정류되어 DC 버스 전압으로 승압 된 AC 전원을 생성 한 다음 버스 전압을 계통 연결 인버터에 공급합니다.

— 야센
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AC-DC-AC 변환의 한 가지 장점은 AC 주파수를 변환 할 수 있다는 것입니다. 군사용 400Hz 전력도 있으므로 크기를 상당히 줄일 수 있습니다. 특별한 경우에는 진공 챔버 내에서 작동하는 모터에 액세스해야했습니다. NASA 및 군용 장비는 우리의 요구 사항을 충족 시켰으며 400Hz 전력을 사용하기로 결정했습니다. 나는 그것이 다소 전문적이라는 것을 알고 있습니다.

— 밥 포크 너츠
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