Cosa è e come è fatto INVERTER

[riccardo]

Non so se sbaglio o c'azzecco, ma mi riferisco al tipo di alimentatore che comanda le pompe di calore della panasonic.
sapete dirmi qualcosa sul funzionamento e componenti?
Grazie

Saluti

R.R.

[nebbioso]

Non so se sbaglio o c'azzecco, ma mi riferisco al tipo di alimentatore che comanda le pompe di calore della panasonic.
sapete dirmi qualcosa sul funzionamento e componenti?
Grazie

Saluti

R.R.


Originariamente inviato da riccardo - 27/01/2006 :  10:28:27

Ciao Riccardo,
l'inverter e' sostanzialmente un convertitore di potenza dalla corrente continua all'alternata. Uno dei suoi usi piu' comuni nella tecnica industriale attuale e' quella di generare tensioni (normalmente trifasi), a tensione e frequenza variabili, per il comando di motori asincroni o brushless, a velocita' e coppia (richiesta) variabile. I climatizzatori a pompa di calore sono una delle tante apparecchiature che beneficiono di questa flessibilita'. Operano, ovviamente, in regime switching (semplice o PWM) per massimizzare il rendimento. Sono costruiti in gamme di potenza che vanno da alcune decine di watt (in forma integrata) a qualche megawatt (per i motori delle moderne locomotive elettriche). A parte le versioni integrate, gli elementi di commutazione piu' usati sono BJT o Power Mosfet per potenze basse-medie, gli IGBT per potenze medio-alte; GTO o, comunque, dispositivi della famiglia SCR per le potenze alte.

Spero di aver "centrato" la tua domanda.

Ciao.

Antonino

[riccardo]

Ciao Riccardo,
l'inverter e' sostanzialmente un convertitore di potenza dalla corrente continua all'alternata. Uno dei suoi usi piu' comuni nella tecnica industriale attuale e' quella di generare tensioni (normalmente trifasi), a tensione e frequenza variabili, per il comando di motori asincroni o brushless, a velocita' e coppia (richiesta) variabile. I climatizzatori a pompa di calore sono una delle tante apparecchiature che beneficiono di questa flessibilita'. Operano, ovviamente, in regime switching (semplice o PWM) per massimizzare il rendimento. Sono costruiti in gamme di potenza che vanno da alcune decine di watt (in forma integrata) a qualche megawatt (per i motori delle moderne locomotive elettriche). A parte le versioni integrate, gli elementi di commutazione piu' usati sono BJT o Power Mosfet per potenze basse-medie, gli IGBT per potenze medio-alte; GTO o, comunque, dispositivi della famiglia SCR per le potenze alte.

Spero di aver "centrato" la tua domanda.

Ciao.

Antonino


Originally posted by nebbioso - 29/01/2006 : 22:35:50

Ciao Antonino e grazie della risposta.
Tuttavia mi permetto di chiederti una ulteriore spiegazione, se puoi, semplificativa.
Nel caso elementare delle pompe di calore, come si comporta l'inverter?
di fatto, è attaccato alla tensione di rete, 220 50HZ. Come è fatto in una descrizione magari "a blocchi"?

Saluti

R.R.

[nebbioso]

Ciao Antonino e grazie della risposta.
Tuttavia mi permetto di chiederti una ulteriore spiegazione, se puoi, semplificativa.
Nel caso elementare delle pompe di calore, come si comporta l'inverter?
di fatto, è attaccato alla tensione di rete, 220 50HZ. Come è fatto in una descrizione magari "a blocchi"?

Saluti

R.R.


Originariamente inviato da riccardo - 29/01/2006 :  22:50:24

Ciao Riccardo e scusami per la mia tempistica.
Per rispondere in modo chiaro alla tua domanda ho bisogno di accennare cos'e' e come funziona una pompa di calore (se lo sai gia' non mi ci mandare...!).
Una pompa di calore implementa un ciclo di Carnot tramite l'uso di un fluido, spesso -ad esempio nei normali frigoriferi- tramite il calore latente di vaporizzazione e di liquefazione del fluido stesso.
Comunque sia, il rendimento effettivo del processo e' legato, principalmente, al rendimento del sistema di compressione del suddetto fluido. Questo e' il fattore che piu' influisce ad allontanare, e non di poco, la realta' dal limite teorico Qc/We=Tc/(Tc-Tf), ove:
Qc e' la quantita' di calore (in joule) trasportata dal sistema freddo a quello caldo;
We e'l'energia elettrica (in joule) usata nel processo;
Tc e' la temperatura (assoluta) del sistema a temperatura maggiore;
Tf e' la temperatura (assoluta) del sistema a temperatura minore.
Nei sistemi piu' antichi, o, ancor oggi, in quelli a basso costo, il compressore lavora a "punto fisso". Questo vuol dire che velocita' e potenza del motore e portata del compressore sono ottimizzati per un certo punto di lavoro, generalmente vicino alla massima prestazione nominale dell'impianto. La modulazione del calore trasferito si fa col classico sistema "tutto o niente", sfruttando l'inerzia del sistema ricevente. La stessa cosa si fa' per i servizi ausiliari quali le eventuali ventole di diffusione dell'aria. I motori generalmente utilizzati per impianti domestici e piccole potenze sono dei monofasi ad induzione con condensatore di avviamento. Sistemi un pochino piu' evoluti utilizzano motori a poli commutati in modo da avere almeno due velocita' per la pompa (e magari qualcuna in piu' per le ventole) e variando il punto di lavoro tramite valvole di bypass del fluido.
La soluzione ideale, cioe' quella che ottimizza il rendimento della pompa di calore, e' quella di poter variare in modo continuo il pompaggio (volume e pressione) per adattarlo alle richieste del "cliente" (la stanza, l'interno del frigo, ecc.) e alle condizioni del "fornitore" (normalmente l'ambiente esterno). Altrettanto dicasi per i motori delle ventole.
Il motore piu' critico per richieste prestazionali e' quello della pompa, che deve avere velocita' e coppia variabile e controllabile. Motori ottimali per queste applicazioni (ma non gli unici) sono gli asincroni polifase ad induzione e i brushless (che in realta' sono dei sincroni con rotore a magnete permanente multipolo). Questi ultimi sono i piu' usati in applicazioni domestiche per l'assenza di manutenzione e la silenziosita'. L'uso di questi motori e' stato permesso dallo sviluppo di un'elettronica di potenza in grado di sintetizzare *a basso costo* le tensioni, frequenze e correnti necessarie per il loro funzionamento: l' inverter. Sottolineo *a basso costo* perche' l'inverter di per se' esiste in forma commerciale (altamente professionale e... costosa) gia' dalla comparsa dei primi transistor di potenza al germanio.
La funzione dell'inverter in una pompa di calore e' quella di una sorgente di energia elettrica di (relativa) potenza di cui un controllore -che in linea di principio non fa' parte dell'inverter propriamente detto- varia la frequenza e la tensione in base agli input di settaggio, i feedback del sistema e gli algoritmi implementati per avere l'ottimizzazione del rendimento della specifica unita'. L'inverter si comporta come un'interfaccia di potenza fra il sistema di controllo e gli attuatori: questa tensione alternata viene applicata ai motori sopradetti.
L'inverter di per se' viene alimentato dalla tensione di rete raddrizzata, spesso stabilizzata (i PFC attuali non solo rimodellano il fattore di forma ma stabilizzano la CC d'uscita), talvolta isolata tramite un SMPS (ma ci sono innumerevoli varianti di questa topologia di principio).
Per lo schema a blocchi, non ho capito se ti riferisci al sistema inverter+pompa o all'inverter solamente.
Lo schema di principio di una pompa di calore e' qui: manca solo il circuito fluidico (tubi, evaporatore, condensatore), anche perche' non saprei proprio come simboleggiarli.



Per lo schema a blocchi di un inverter ti rimando ai seguenti link, largamente piu' chiari e dettagliati di quanto possa fare io:

1) www.ab.com/drives/techpapers/PWMDrives01.pdf
ove trovi sia uno schema a blocchi di un inverter PWM a frequenza variabile che una descrizione delle problematiche connesse al pilotaggio a frequenza variabile dei motori sincroni;

1) http://www.irf.com/product-info/datashe ... 06d009.pdf
nella prima pagina in basso trovi lo schema essenziale del ponte di potenza e lo schema a blocchi dell'inverter + controllore, cioe' sostanzialmente i primi due blocchi del mio miserando "schema pompa". Tieni presente che questo e' un sistema "chiavi in mano" di potenza notevole, in cui manca solo alimentazione, software e -forse- un preprocessing dei segnali di alcuni sesori, per essere operativo.

Spero di essere stato esauriente; se hai altre domande, fammele pure: appena avro' un po' di tempo ti rispondo.

Ciao.

Antonino

[riccardo]

Spero di essere stato esauriente; se hai altre domande, fammele pure: appena avro' un po' di tempo ti rispondo.

Ciao.

Antonino



Originally posted by nebbioso - 01/02/2006 : 23:11:05

Posso dire: acciderbole!!!

Grazie, Antonino, della superba spiegazione.



Saluti

R.R.