Ruutlaine muunduri teisendamine siinusinverteriks

Postitus selgitab mõningaid vooluahela mõisteid, mida saab kasutada tavalise ruutlaine muunduri teisendamiseks või muutmiseks keerukaks siinusmuunduri kujunduseks.

Enne selles artiklis selgitatud erinevate kujunduste uurimist oleks huvitav teada tegureid, mis muudavad siinusmuunduri tavaliselt soovitavamaks kui nelinurklaine kujundus.

Kuidas töötab sagedus inverterites

Inverterid hõlmavad suurendamise ja inversiooni toimingute rakendamiseks põhimõtteliselt sagedust või võnkeid. Nagu teada, on sagedus impulsside genereerimine mõnel ühtlasel ja arvutatud mustril, näiteks võib tüüpilist muunduri sagedust hinnata 50Hz või 50 positiivse impulssina sekundis.

Inverterite põhisageduse lainekuju on ruutlaineimpulsside kujul.

Kuna me kõik teame, ei ole ruutlaine kunagi sobiv keerukate elektroonikaseadmete, nagu teler, muusikapleierid, arvutid jne, kasutamiseks.

Vahelduvvoolu (vahelduvvoolu) vooluvõrk, mille omandame oma koduvõrgu pistikupesast, koosneb ka pulseeriva voolu sagedusest, kuid need on sinusoidaalsete või siinuslainete kujul.

Tavaliselt on see 50Hz või 60Hz, sõltuvalt konkreetse riigi utiliidi spetsifikatsioonidest.

Eespool nimetatud meie kodu vahelduvvoolu lainekuju siinuskõver viitab eksponentsiaalselt kasvavatele pingepiikidele, mis moodustavad sageduse 50 tsüklit.

Kuna meie kodumaine vahelduvvoolu genereeritakse magnetiliste turbiinide kaudu, on lainekuju oma olemuselt siinuslaine, nii et see ei vaja täiendavat töötlemist ja muutub kodudes otse kasutatavaks igat tüüpi seadmete jaoks.

Seevastu inverterites on põhiline lainekuju ruudukujuliste lainetena, mis vajab põhjalikku töötlemist, et seade ühilduks igat tüüpi seadmetega.

Ruutlaine ja siinuslaine erinevus

Nagu on näidatud joonisel, võivad ruutlaine ja siinuslaine tipptaseme tipud olla identsed, kuid RMS väärtus või ruutkeskmine väärtus ei pruugi olla identsed. See aspekt muudab ruutlaine siinuslainest eriliseks, kuigi tippväärtus võib olla sama.

Seetõttu tekitaks 12V DC-ga töötav ruutlaine inverter väljundi, mis võrdub näiteks 330V-ga nagu sama patareiga töötav siinusmuundur, kuid kui mõõta mõlema inverteri väljundväärtust RMS, erineb see oluliselt (330V ja 220V).

Pildil on valesti tipp 220V, tegelikult peaks see olema 330V

Ülaltoodud diagrammil on roheline lainekuju siinuslaine, oranž aga ruudukujulist lainekuju. Varjutatud osa on üleliigne RMS, mis tuleb tasandada, et mõlemad RMS väärtused oleks võimalikult lähedased.

Ruutlaine inverteri teisendamine siinuslaine ekvivalendiks tähendab seega põhimõtteliselt seda, et ruutlaine inverteril lubatakse toota nõutav tippväärtus, näiteks 330 V, kuid RMS on peaaegu võrdne siinuslaine analoogiga.

Kuidas teisendada / muuta ruudukujulist lainekuju siinuslaine ekvivalendiks

Seda saab teha kas ruudukujulise laineproovi sirvimisega siinuslaine vormis või lihtsalt tükeldades ruudukujulise lainekuju hästi arvutatud väiksemateks tükkideks, nii et selle RMS muutub väga lähedaseks põhivõrgu AC RMS väärtusele.

Ruutlaine viimistlemiseks ideaalseks siinuslaineks võime kasutada wien-silla ostsillaatorit või täpsemalt 'bubba ostsillaatorit' ja suunata selle siinusprotsessori staadiumisse. See meetod oleks liiga keeruline ja pole seetõttu soovitatav idee olemasoleva ruutlaine inverteri rakendamiseks siinusmuundurile.

Teostatavam idee oleks hakkida seotud ruutlaine väljundseadmete põhjas nõutava RMS-kraadini.

Üks klassikaline näide on toodud allpool:

Esimene diagramm näitab ruutlaine inverteri vooluahelat. Lihtsa AMV hakkuri lisamisega saame vajalikul määral jaotada impulsid vastavate mosfettide põhjas.

Ülaltoodud vooluahela muudetud ruutlaine kuni siinuslaine ekvivalentne inverterversioon.

Siin genereerivad madalamad AMV kõrgsagedusel impulsse, mille märgi / ruumi suhet saab etteantud VR1 abil sobivalt muuta. Seda PWM-i abil juhitavat väljundit rakendatakse mosfettide väravatele, et kohandada nende juhtivus ettenähtud RMS-väärtusele.

Eeldatav tüüpiline lainekuju muster ülaltoodud modifikatsioonist:

Lainekuju mosfeti väravate juures:

Lainekuju trafo väljundis:

Lainekuju pärast nõuetekohast filtreerimist induktorite ja kondensaatorite abil trafo väljundis:

Osade nimekiri

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K oomi,
C1, C2 = 0,47 uF / 100 V metalliseeritud
C3, C4 = 0,1 uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = mis tahes 30V, 10amp mosfet, N-kanal.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K eelseadistatud
Trafo = 9-0-9V, 8 amp ( võimsuse õigeks optimeerimiseks tuleb spetsifikatsioonid valida vastavalt väljundkoormusele )
Aku = 12V, 10AH

Parema kasuteguri määr

Ülaltoodud teisendamine või modifitseerimine annab saavutatud RMS sobitamise korral umbes 70% efektiivsusest. Kui olete huvitatud parema ja täpsema sobitamise saavutamisest, oleks tõenäoliselt vaja IC 556 PWM-i lainekuju protsessorit.

Tahaksite viidata sellele artiklile, mis näitab selle põhimõtet ruudukujulise lainekuju modifitseerimine siinusekujuliseks kasutades paari IC555.

Eespool nimetatud vooluahela väljundit saab samamoodi suunata olemasolevate ruudu muundurite seadmes olevate vastavate toiteseadmete värava või aluse külge.

Põhjalikumat lähenemist võib näha käesolevas artiklis, kus IC 556 kasutatakse täpse PWM-põhise modifitseeritud siinuslaine ekstraheerimiseks ruutlaine valimi allika ekvivalendid.

Kavandatud muudatuste rakendamiseks on see lainekuju integreeritud olemasolevate väljundseadmetega.

Ülaltoodud näited õpetavad meile lihtsamaid meetodeid, mille abil saab olemasolevat tavalist ruutlaine inverterit modifitseerida siinusmuunduri kujunduseks.

SPWM-i teisendamine

Ülaltoodud artiklist saime teada, kuidas ruutlaine inverteri lainekuju saaks optimeerida siinuslaine lainekuju saamiseks, tükeldades ruutlaine väiksemateks osadeks.

Kuid sügavam analüüs näitab, et kui tükeldatud lainekuju pole SPWM-ide kujul dimensioonitud, ei pruugi korraliku siinuslaine ekvivalendi saavutamine olla võimalik.

Selle tingimuse täitmiseks on SPWM-muunduri vooluring inverterist kõige ideaalsema siinuslaine kuju väljatöötamiseks hädavajalik.

Järgmine skeem näitab, kuidas seda saaks eespool käsitletud kujundustega tõhusalt rakendada.

Ühe minu varasema artikli kaudu saime aru kuidas opampi saaks kasutada SPWM-ide loomiseks , võib sama teooriat näha rakendatuna ülaltoodud kontseptsioonis. Siin kasutatakse kahte kolmnurga laine generaatorit, üks aktsepteerib alumise astable kiire ruutlaine, teine ​​aga ülemise astable aeglase ruudu laine ja töötleb need vastavalt vastavateks kiireks ja aeglaseks kolmnurga laine väljundiks.

Need töödeldud kolmnurga lained suunatakse üle opampi kahe sisendi, mis teisendab need lõpuks SPWM-ideks või siinusimpulsi laiusteks.

Neid SPWM-e kasutatakse signaalide tükeldamiseks mosfetite väravas, mis lõpuks lülitavad lainekuju ühendatud trafo mähisele üle, et luua trafo sekundaarsel küljel magnetilise induktsiooni kaudu puhta siinuslaine täpne koopia.