Az impulzusszélesség modulált inverterek (PWM inverter) felváltották az inverterek régebbi verzióit, és sokféle alkalmazási lehetőséggel rendelkeznek. Gyakorlatilag ezeket a teljesítményelektronikai áramkörökben használják. A PWM technológián alapuló inverterek rendelkeznek MOSFET-ek a kimenet kapcsolási szakaszában. A legtöbb inverterek A jelenleg elérhető PWM technológiával rendelkeznek, és változó nagyságú és frekvenciájú váltakozó feszültséget képesek előállítani. Az ilyen típusú inverterekben több védelmi és vezérlő áramkör található. A PWM technológia inverterekben történő alkalmazása alkalmassá és ideálissá teszi a csatlakoztatott különféle terhelésekhez.
Mi az a PWM inverter?
Egy inverter, amelynek működése függ a impulzus szélesség moduláció a technológiát PWM invertereknek nevezik. Ezek képesek a kimeneti feszültségek névleges feszültségként való fenntartására az országtól függően, függetlenül a csatlakoztatott terhelés típusától. Ez elérhető az oszcillátor kapcsolási frekvencia szélességének megváltoztatásával.
PWM inverter áramkör diagram
A PWM inverter kapcsolási rajzát az alábbi ábra mutatja
PWM inverter áramkör diagram
Különböző áramköröket használnak a PWM inverterekben. Néhányat az alábbiakban sorolunk fel
Az akkumulátor töltőáram-érzékelő áramköre
Ennek az áramkörnek az a célja, hogy érzékelje az akkumulátor töltésekor felhasznált áramot és fenntartsa azt a névleges értéken. Fontos kerülni az ingadozásokat az elemek eltarthatóságának védelme érdekében.
Az akkumulátor feszültségérzékelő áramköre
Ezt az áramkört arra használják, hogy érzékeljék az akkumulátor töltéséhez szükséges feszültséget, amikor kimerült, és elkezdik az akkumulátor csepegtető feltöltését, amint az teljesen feltöltődik.
AC hálózati érzékelő áramkör
Ez az áramkör érzékeli a váltakozó áramú hálózatok elérhetőségét . Ha rendelkezésre áll, akkor az inverter töltési állapotban lesz, hálózat hiányában pedig az akkumulátor üzemmódban van.
Lágyindító áramkör
A töltés 8-10 másodpercig történő késleltetésére szolgál az áramellátás visszaállítása után. A MOSFET-ek védelme a nagy áramok ellen. Ezt hálózati késleltetésnek is nevezik.
Váltás áramkörön
A hálózati rendelkezésre állás alapján ez az áramkör átváltja az inverter működését az akkumulátor és a töltési mód között.
Állítsa le az áramkört
Ennek az áramkörnek az a célja, hogy szorosan figyelje az invertert, és minden rendellenesség esetén leállítsa.
PWM vezérlő áramkör
A kimenet feszültségének szabályozásához ezt a vezérlőt használják. Az áramkörnek PWM-műveletek végrehajtására van szükség az IC-kbe, és ezek jelen vannak ebben az áramkörben.
Az akkumulátor töltőáramköre
Az inverter akkumulátorának töltési folyamatát ez az áramkör vezérli. A hálózati érzékelő áramkör és az akkumulátor érzékelő áramköre által generált kimenet az áramkör bemenete.
Oszcillátor áramkör
Ez az áramkör beépül a PWM IC-jébe. A kapcsolási frekvenciák előállítására szolgál.
Vezető áramkör
Az inverter kimenetét ez az áramkör vezérli a generált frekvencia kapcsolási jele alapján. Hasonló az előerősítő áramköréhez.
Kimeneti szakasz
Ez a kimeneti szakasz a fokozatos transzformátor és a teher meghajtására szolgál.
Működési elv
Az inverter tervezése magában foglalja az áramkörök különböző topológiáit és a feszültség szabályozásának módszereit. Az inverter legkoncentráltabb része a kimeneten generált hullámforma. Szűrés céljából a hullámalakú induktorokat és a kondenzátorokat használják. A kimenet harmonikusainak csökkentése érdekében aluláteresztő szűrők használt.
Ha az inverter fix értékű kimeneti frekvenciával rendelkezik, rezonáns szűrőket használnak. A kimeneten beállítható frekvenciákhoz a szűrőket az alapfrekvencia maximális értéke fölé hangolják. A PWM technológia megváltoztatja a négyzethullám jellemzőit. A kapcsoláshoz használt impulzusokat modulálni és szabályozni kell, mielőtt az a csatlakoztatott terhelésre táplálkozna. Ha nincs szükség feszültségszabályozásra, akkor az impulzus fix szélességét kell használni.
PWM inverter típusok és hullámformák
Az inverteres PWM technikája két jelből áll. Az egyik jel a referencia, a másik pedig a vivő. Az inverter üzemmódjának átkapcsolásához szükséges impulzust a két jel összehasonlításával lehet létrehozni. Különböző PWM technikák léteznek.
Egy impulzusú szélesség moduláció (SPWM)
Minden fél ciklusra csak egy impulzus áll rendelkezésre a technika irányítására. A négyzethullámú jel referenciaként szolgál, és egy háromszög alakú hullám lesz a vivő. A generált kapuimpulzus a vivő és a referenciajelek összehasonlításának eredménye. A magasabb harmonikusok jelentik ennek a technikának a fő hátrányát.
Egy impulzusú szélesség moduláció
Többszörös impulzusszélesség-moduláció (MPWM)
Az MPWM technikát használják az SPWM hátrányának leküzdésére. Egyetlen impulzus helyett több impulzust használnak a kimeneten lévő feszültség minden fél ciklusához. A kimenet frekvenciáját a vivő frekvenciájának vezérlésével vezérlik.
Többszörös impulzusszélesség-moduláció
Szinuszos impulzusszélesség-moduláció
Az ilyen típusú PWM technikában négyzethullám helyett szinuszhullámot használunk referenciaként, és a vivő háromszög alakú hullám lesz. A szinusz hullám lesz a kimenet, és a feszültség RMS értékét a modulációs index szabályozza.
Szinuszos impulzusszélesség-moduláció
Módosított szinuszos impulzusszélesség-moduláció
A vivőhullámot az első és az utolsó hatvan fokos intervallumonként alkalmazzuk fél ciklusonként. Ezt a módosítást a harmonikus jellemzők javítása érdekében vezették be. Csökkenti a váltás miatti veszteséget és növeli az alapvető komponenst.
Módosított szinuszos impulzusszélesség-moduláció
Alkalmazások
A PWM invertereket leggyakrabban a váltakozó sebességű hajtásokban használják, ahol a hajtás sebessége az alkalmazott feszültség frekvenciájának változásától függ. Főként a teljesítményelektronika áramköreit lehet PWM jelek segítségével vezérelni. A jelek analóg formában történő előállítása olyan digitális eszközökről, mint mikrovezérlők , a PWM technika előnyös. Ezen kívül számos olyan alkalmazás létezik, ahol a PWM technológiát különböző áramkörökben használják.
Ez tehát a PWM inverter, a típusok, a működés és az alkalmazások áttekintéséről szól. Leírnád, hogyan használják a PWM technológiát a távközlésben?
