SPWM označuje Sine Wave Pulse Width Modulation, což je uspořádání šířky pulzu, ve kterém jsou pulsy na začátku užší, které se postupně ve středu rozšiřují a na konci uspořádání se zase zužují. Tato sada pulzů, pokud je implementována v indukční aplikaci, jako je invertor, umožňuje transformaci výstupu na exponenciální sinusový průběh, který může vypadat přesně stejně jako běžný sinusový průběh mřížky,

“co je to autonomní robot ”

Získání sinusového výstupu ze střídače může být nejdůležitější a nejvýhodnější vlastností pro zajištění maximální účinnosti jednotky, pokud jde o kvalitu výstupu. Naučme se, jak vyrobit sinusovou vlnu PWM nebo SPWM pomocí operační zesilovače.

Simulace sinusového průběhu není snadná

Dosažení výstupu sinusových vln může být docela složité a nemusí být doporučeno pro střídače, protože elektronická zařízení obvykle „nemají rádi“ exponenciálně rostoucí proudy nebo napětí. Vzhledem k tomu, že střídače jsou v zásadě vyráběny pomocí elektronických součástek v pevné fázi, je sinusový průběh normálně vyloučen.

Elektronická napájecí zařízení, když jsou nucena pracovat se sinusovými vlnami, produkují neúčinné výsledky, protože zařízení mají tendenci být relativně více horká ve srovnání s provozem s pulzy čtvercových vln.

Další nejlepší možnost pro implementaci a sinusová vlna ze střídače je mimochodem PWM, což je zkratka pro Pulse width modulation.

PWM je pokročilý způsob (digitální varianta) vytváření exponenciálního tvaru vlny prostřednictvím proporcionálně se měnících šířek čtvercového pulzu, jehož čistá hodnota se vypočítá tak, aby přesně odpovídala čisté hodnotě vybraného exponenciálního tvaru vlny, zde „čistá“ hodnota označuje hodnotu RMS. Proto lze dokonale vypočítaný PWM s odkazem na danou sinusovou vlnu použít jako dokonalý ekvivalent pro replikaci dané sinusové vlny.

Kromě toho se PWM stávají ideálně kompatibilní s elektronickými napájecími zařízeními (mosfety, BJT, IGBTS) a umožňují jejich provoz s minimálním odvodem tepla.

Generování nebo vytváření sinewave PWM křivek je však obvykle považováno za složité, a to proto, že implementace není snadná v jejich mysli.

Dokonce i já jsem musel projít nějakým brainstormingem, než jsem mohl správně simulovat funkci pomocí intenzivního myšlení a představ.

Co je to SPWM

Nejjednodušší známá metoda generování sinusového PWM (SPWM) je přivádění několika exponenciálně se měnících signálů na vstup operačního zesilovače pro požadované zpracování. Mezi dvěma vstupními signály musí být jeden ve své frekvenci mnohem vyšší ve srovnání s druhým.

The IC 555 lze také efektivně použít pro generování sinusově ekvivalentních PWM začleněním svých vestavěných operačních zesilovačů a obvodu generátoru rampy R / C trojúhelníku.

Následující diskuse vám pomůže pochopit celý postup.

Noví fandové a dokonce i profesionálové nyní zjistí, že je docela snadné pochopit, jak jsou implementovány sinusové vlny PWM (SPWM) zpracováním několika signálů pomocí operační zesilovače, pojďme na to přijít pomocí následujícího diagramu a simulace.

Použití dvou vstupních signálů

Jak již bylo zmíněno v předchozí části, postup zahrnuje napájení dvou exponenciálně se měnících tvarů vln na vstupy operačního zesilovače.

Zde je operační zesilovač nakonfigurován jako typický komparátor, takže můžeme předpokládat, že operační zesilovač okamžitě začne porovnávat okamžité úrovně napětí těchto dvou superponovaných průběhů v okamžiku, kdy se objeví nebo se použijí na jeho vstupy.

Aby operační zesilovač umožnil správně implementovat požadované sinusové vlny PWM na svém výstupu, je nutné, aby jeden ze signálů měl mnohem vyšší frekvenci než druhý. Zde je pomalejší frekvence, která má být vzorovou sinusovou vlnou, kterou je třeba PWM napodobit (replikovat).

V ideálním případě by oba signály měly být sinusové (jeden s vyšší frekvencí než druhý), stejné však lze implementovat také začleněním trojúhelníkové vlny (vysoká frekvence) a sinusové vlny (vzorová vlna s nízkou frekvencí).

“výhody a nevýhody am a fm ”

Jak je vidět na následujících obrázcích, vysokofrekvenční signál je vždy aplikován na invertující vstup (-) operačního zesilovače, zatímco druhá pomalejší sinusová vlna je aplikována na neinvertující (+) vstup operačního zesilovače.

V nejhorším případě mohou být oba signály trojúhelníkové vlny s doporučenými frekvenčními úrovněmi, jak je popsáno výše. To by vám ale pomohlo dosáhnout přiměřeně dobrého sinusového ekvivalentu PWM.

Signál s vyšší frekvencí se nazývá nosný signál, zatímco pomalejší vzorkovací signál se nazývá modulační vstup.

Vytvoření SPWM s trojúhelníkovou vlnou a sinusovkou

S odkazem na výše uvedený obrázek můžeme jasně zobrazit prostřednictvím vynesených bodů různé shodné nebo překrývající se napěťové body dvou signálů v daném časovém rozpětí.

Horizontální osa označuje časové období křivky, zatímco svislá osa označuje úrovně napětí dvou současně běžících, překrývajících se křivek.

Obrázek nás informuje o tom, jak by operační zesilovač reagoval na zobrazené shodné úrovně okamžitého napětí dvou tvarů vlny a na svém výstupu produkoval odpovídajícím způsobem se měnící sinusovou vlnu PWM.

Tento postup ve skutečnosti není tak obtížné si představit. Operační zesilovač jednoduše porovnává různé okamžité úrovně napětí rychlé trojúhelníkové vlny s relativně mnohem pomalejší sinusovou vlnou (může to být také trojúhelníková vlna) a kontroluje případy, během nichž může být napětí trojúhelníkového průběhu nižší než napětí sinusové vlny a reaguje okamžitě vytváření vysoké logiky na jeho výstupech.

To je udržováno, pokud je potenciál trojúhelníkové vlny stále pod potenciálem sinusové vlny a v okamžiku, kdy je detekován potenciál sinusové vlny, který je nižší než okamžitý potenciál trojúhelníkové vlny, výstupy se vrátí s nízkou hodnotou a udržují se, dokud se situace nevrátí .

Toto kontinuální srovnání okamžitých úrovní potenciálu dvou superponovaných tvarů vln přes dva vstupy operačních zesilovačů má za následek vytvoření odpovídajících variabilních PWM, což může být přesně replikace sinusového průběhu aplikovaného na neinvertující vstup operačního zesilovače.

Opamp zpracovává SPWM

Následující obrázek ukazuje slo-mo simulaci výše uvedené operace:

Zde můžeme být svědky praktického implementace výše uvedeného vysvětlení, a to je docela způsob, jakým by operační zesilovač vykonával totéž (i když v mnohem větší míře, v ms).

Horní obrázek ukazuje o něco přesnější zobrazení SPWM než druhý rolovací diagram, je to proto, že na prvním obrázku jsem měl pohodlí rozložení grafu na pozadí, zatímco ve druhém simulovaném diagramu jsem musel vykreslit totéž bez pomoci souřadnice grafu, proto jsem mohl vynechat několik shodných bodů, a proto výstupy vypadají trochu nepřesně ve srovnání s prvním.

Operace je nicméně zcela evidentní a jednoznačně přináší, jak má operační zesilovač zpracovávat sinusovou vlnu PWM porovnáním dvou současně se měnících signálů na jejích vstupech, jak je vysvětleno v předchozích částech.

Operační zesilovač by ve skutečnosti zpracovával sinusové vlny PWM mnohem přesněji než výše uvedená simulace, může být stokrát lepší a produkovat extrémně jednotné a dobře dimenzované PWM odpovídající přiváděnému vzorku. sinusoida.