[Elektriciteit] Omvormer

[Lennardvb]

Ik ben bezig voor school aan mijn profielwerkstuk waarin ik het zonnepaneel tegenover de windmolen stel. Als deelvraag heb ik hoe werkt een zonnepaneel en hier stuitte ik op een probleem. Namelijk "hoe werkt een omvormer?''. Ik heb op veel websites gekeken alleen gingen deze over de aanschafprijs en zulk soort dingen. dus dacht ik dat misschien hier iemand mij het wel kan uitleggen.

[Mrtn]

Je zegt het al: profielwerkstuk dus verplaats ik dit naar huiswerk & praktica.

In het engels heet zo'n ding een transformer, misschien kom je dan weer verder. www.howstuffworks.com en www.wikipedia.com helpen je vast verder

[Franske]

Om kort te gaan:

- Zonnecellen geven een gelijkspanning!

- Het elektriciteitsnet maakt gebruik van een wisselspanning (230V 50Hz)

- Een omvormer zet een gelijkspanning om naar 230V 50Hz wisselspanning.

Hiermee bereik je 2 doelen:

1 De opgewekte energie kun je thuis gewoon gebruiken voor apparaten die je normaliter op 230V 50Hz wisselspanning aansluit (zoals je radiootje, TV of koelkast).

2 Je kunt in principe op het net aangesloten worden en energie terugleveren aan het net.

Dat laatste is in Nederland alleen waar doordat je meter terugloopt.

[jandevoght]

Je bedoelt eigenlijk invertoren. Er zijn twee types invertoren: spannings- en stroombroninvertoren. Deze zetten een gelijkspanning om naar een enkel- of driefasenwisselspanning. Men probeert deze invertoren zo uit te voeren dat een zo sinusoïdaal mogelijk uitgangsstroom te verkrijgen.

(Een kleine opmerking: de stroombroninvertor heeft slecht een beperkt aantal toepassingen o.a. het aandrijven van grote draaistroommotoren)

De spanningsboninvertor wordt gebruikt om een gelijksspanning die bekomen wordt door vb. fotovolaïsche cellen om te vormen naar een wisselspanning.

Het basisprincipe hiervan is: een spanningsinvertor bestaat uit 6 (om een driefasespanning te bekomen) of 4 (om een enkelfase spanning te bekomen) "schakelaars" (MOSFETS, IGBT'S,Tranistoren) die zodanig worden aangestuurd dat de gelijkspanning wordt omgevormd naar een wisselspanning.

Waarom nu juist 6 of 4 "schakelaars"? Je moet er steeds 2 per fase nemen. Waarvan 1 voor de positieve alternantie en 1 voor de negatieve alternantie. Zo krijg je per fase een blokgolfvormige uitgangsspanning (met een positieve en een negatieve alternantie). In werkelijkheid zal de "schakelaar" per alternantie meerdere keren open en dicht gaan idpv slecht 1 keer.

Zo kan via PWB (puls width modulation of puls breedte modulatie) van de spannigspulsen opgewekt door de snel schakelende schakelaars de periode van de overkoepelende sinus, dus ook de frequentie (f = 1 / T) geregeld worden.

Een eenvoudig voorbeeldschema kan je hier vinden:

http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_ckt8.htm hier zie je duidelijk de 4 transistoren om een enkelfasige wisselspanning te verkrijgen (TR1 => TR4)

uitleg over PWM is hier te vinden http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation

[klazon]

Hierbij nog de aantekening dat een invertor voor een zonnepaneel alleen maar werkt als er ook netspanning aanwezig is.

Dit is een veiligheidsmaatregel om te voorkomen dat een zonnepaneel zelfstandig gaat terugvoeden als het net voor werkzaamheden is afgeschakeld.

[Lennardvb]

die zodanig worden aangestuurd dat de gelijkspanning wordt omgevormd naar een wisselspanning.

Maar hoe krijgen ze dan deze wisselspanning?

[jandevoght]

Maar hoe krijgen ze dan deze wisselspanning?

Dat is op deze figuur te zien: http://www.absak.com/images/waveforms.gif

Neem nu het schema met de 4 Transistoren (uit de vorige url's). Dan zal je zien dat er telkens 1 Transistor instaat voor de creëren van de postive en één voor het creëren van de negatieve kant (per fase) van de blokgolf. Deze schakelen zodanig dat de positieve en de negatieve kant (lees: alternantie) achtereenvolgens doorgelaten worden.

Stel: je hebt een gelijkspanning van +15V -15V met daartussen de massa of 0V. Dan wordt eerst +15V doorgelaten door de transistor en daarna -15V. En dit wordt cyclisch herhaald. Zodanig dat je een periodisch signaal krijgt dat bestaat uit een positieve alternantie van +15V en een negatieve van -15V. Bijgevolg krijg je een blokvormig (lees:blokgolf) signaal. Dit is de rode golfvorm op het schema.

Tussen het overschakelen van +15V naar -15V zit een 0V spanning. Dit wordt zo gedaan om ervoor te zorgen dat tijdens overschakelen van +15V naar -15V nooit een kortsluiting wordt bekomen. Het overschakelen gebeurt dus steeds via de 0V.

Deze blokvormige spanning heeft een omhullende sinusvormige stroom tot gevolg als deze geschakeld wordt op een inductieve keten. Dit kan je bekomen door fourieranalyse hierop toe te passen.

[Lennardvb]

o zo. Nu snap ik het. hartstikke bedankt nu kan ik weer verder met het stukje van het zonnepaneel.

[solarplanet]

Hallo jandevoght,

Die blokvorm zorgt die voor sterke inductie spanningen in spoelen bij bv uitschakelen?

Of zou je die blokvorm kunnen gebruiken voor oude - inductiespoelen met een stroom onderbreker om vonken te trekken?

De blokvorm ziet eruit alsof de stroom abrubt onderbroken wordt.

[jandevoght]

Die blokvorm zorgt die voor sterke inductie spanningen in spoelen bij bv uitschakelen?  

Of zou je die blokvorm kunnen gebruiken voor oude - inductiespoelen met een stroom onderbreker om vonken te trekken?  

De blokvorm ziet eruit alsof de stroom abrubt onderbroken wordt

Je bewering is juist. Een dergelijke bloggolf zal voor "vervelende" verschijnselen zorgen bij een zwaar inductieve belasting. Daarom zal een dergelijke blokgolf nooit geschakeld worden. Een zuivere blokgolf wordt enkel gebruikt om de werking van een DC/AC convertor uit te leggen. Meestal wordt bij een dergelijke convertor nog een PWM-functie ingebouwd. Om er zo voor te zorgen dat de spanning regelbaar wordt. Maar ook omdat de harmonische inhoud van een "gewone" blokgolf zeer hoog is en dus zeer nadelig voor het achterliggende net, en na PWM is deze harmonische inhoud van het signaal drastisch verminderd. En is het systeem veel gunstiger om op inductieve ketens aan te sluiten.

[solarplanet]

Beste jan,

Wat zou je kunnen doen om de blokgolf te handhaven en om dat inductie effect in zware inductieve belastingen te kunnen gebruiken?

Ik wil daar eens een paar proeven mee doen ,daarom zoek ik een goede onderbreker?

[jandevoght]

Wat zou je kunnen doen om de blokgolf te handhaven en om dat inductie effect in zware inductieve belastingen te kunnen gebruiken?

Ik begrijp niet helemaal wat je wil zeggen. Als je een blokgolf als uitgang wil bekomen, dan denk ik dat je zelf een zeer eenvoudige convertor zal moeten bouwen. Het toeval wil dat ik in één van de vorige posts een link naar een dergelijk schema heb gezet, namelijk: http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_ckt8.htm

Na de transformator bekom je een nagenoeg perfecte blokgolf. Zelfs ondanks de inductiviteit van de transfo. Dit is te zien aan de scoopbeelden die op die pagina staan. Merk op dat je het gibbs-effect ziet aan het begin van de blokgolf (de kleine "uitsteeksels"), dit effect is mede verantwoordelijke dat een 100% perfecte blokgolf onmogelijk is.

Dit schema is vrij eenvoudig uit te voeren op een breadbordje ofzo en het zijn allemaal goedkope componentjes. Let wel op: de uitgangsstroom kan tot 3A oplopen (30mA is al dodelijk!!). Dan kan je dit naar hartelust inductief gaan belasten!

Edit: ter info: extra uitleg over het gibbs-effect: http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_phenomenon