Estaba leyendo sobre inversores en un libro de texto donde el autor dice que
El tamaño y el costo del circuito pueden reducirse en cierta medida si se aumenta la frecuencia de operación, pero luego se deben usar tiristores de grado inversor, que son costosos.
¿Cómo influye un aumento en la frecuencia en el tamaño del circuito del inversor (o afecta también al resto del circuito?) ¿Existe alguna física involucrada que cause esto?
El factor más grande por lo general es el tamaño del inductor. Si, por ejemplo, la frecuencia doble, generalmente puede reducir la inductancia a la mitad (ya que la impedancia de un inductor puro es proporcional a la frecuencia). En la práctica, se aplican una serie de factores para que no sea una relación directamente lineal, pero lo suficientemente buena.
Si necesita una corriente de pico de, por ejemplo, 1A, entonces el tiempo que se tarda en aumentar de 0 a 1A se relaciona principalmente con la inductancia y el voltaje aplicado. Si el inductor es, por ejemplo, 10 veces más pequeño, las rampas de corriente a ~ 10 veces la velocidad. El tiempo de descarga también se acelera de manera similar y el ciclo general es más rápido, por lo que la frecuencia de operación es mayor. Puede ver esto como el inductor más pequeño que causa una operación de frecuencia más alta o de la frecuencia más alta que permite inductores más pequeños.
Si el texto menciona tiristores en ese contexto, probablemente sea uno antiguo o se trate de niveles de potencia extremadamente altos. Hoy en día, para la mayoría de los propósitos, los inversores suelen utilizar MOSFET o IGBT. Los inversores más grandes aún pueden usar válvulas Thyratron, como las muchas unidades MegaWatt usadas para la conversión de energía de CC a CA para cables submarinos de CC.
En las aplicaciones modernas portátiles típicas, un inversor que puede haber operado a 100 kHz o menos hace más de 10 años ahora es probable que opere de 500 kHz a 2 MHz y que algunos operen nuevamente a niveles más altos. A 1 MHz + y niveles de potencia de unos pocos vatios, el tamaño del inductor puede ser del 10% -20% del tamaño a 100 kHz y el inductor aún puede dominar el tamaño general.
Tenga en cuenta que la capacidad de carga actual ~ proporcional al área del cable, pero la inductancia es proporcional a las vueltas al cuadrado. Sin embargo, esto no significa que el tamaño del núcleo cambie solo con el cuadrado de la frecuencia, ya que tiene problemas de sección transversal del núcleo, longitud de la ruta del núcleo, tamaño de la ventana de enrollamiento y más para agregar a la diversión.
El uso de frecuencias más altas requiere condensadores más pequeños, inductores / transformadores físicamente más pequeños y sus núcleos, y por lo tanto reduce el tamaño general de un diseño.
f permite una menor capacitancia C . f permite una menor inductancia L . Por otra parte, dependiendo del propósito previsto, un inversor de alta frecuencia podría no ser adecuado para este fin: para los inversores de potencia domésticos, se requiere una salida al menos aproximadamente cercana a la frecuencia de la red para la mayoría de los equipos.
La forma en que algunos inversores de onda sinusoidal abordan esto, es mediante la operación a una frecuencia mucho más alta, kilohertz a megahertz, y generando la forma de onda sinusoidal a través de PWM. Por lo tanto, la mayor parte de la transmisión de potencia se produce a una frecuencia más alta, con un filtro de paso bajo de etapa final para deshacerse de los armónicos más altos de la señal PWM, y dejar una onda sinusoidal suave a los 50/60 Hz deseados.
Tenía el mismo problema y esto es lo que encontré:
XL = 2πfL
Z = (R2 + XL) 1/2
I = V / Z
Cuando f aumenta XL aumenta.
Cuando XL aumenta, Z aumenta.
I es inversamente proporcional a Z, por lo tanto, cuando Z aumenta, I disminuye.
Por lo tanto el aumento en la frecuencia da como resultado una disminución en la corriente.
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