Modulované střídače Pulse Width (PWM invertor) nahradily starší verze střídačů a mají širokou škálu aplikací. Prakticky se používají v obvodech výkonové elektroniky. Střídače založené na technologii PWM mají MOSFETy ve spínací fázi výstupu. Většina střídače dostupné v současné době vlastní tuto technologii PWM a jsou schopny produkovat střídavé napětí pro různé velikosti a frekvence. U těchto typů střídačů existuje více ochranných a řídicích obvodů. Díky implementaci technologie PWM v měničích je to vhodné a ideální pro různé připojené zátěže.
Co je to PWM invertor?
Střídač, jehož funkčnost závisí na pulzní šířková modulace tato technologie se označuje jako PWM invertory. Jsou schopny udržovat výstupní napětí jako jmenovité napětí v závislosti na zemi bez ohledu na typ připojené zátěže. Toho lze dosáhnout změnou šířky spínací frekvence na oscilátoru.
Obvodové schéma střídače PWM
Schéma zapojení střídače PWM je uvedeno v následujícím diagramu
Obvodové schéma střídače PWM
Ve střídačích PWM se používají různé obvody. Některé z nich jsou uvedeny níže
Obvod snímače proudu pro nabíjení baterie
Účelem tohoto obvodu je snímat proud používaný při nabíjení baterie a udržovat ji na jmenovité hodnotě. Je důležité vyhnout se výkyvům, abyste chránili životnost baterií.
Obvod snímání napětí baterie
Tento obvod se používá ke snímání napětí potřebného k nabití baterie, když je vybitá, a k postupnému nabíjení baterie, jakmile je plně nabitá.
Obvod snímání střídavého proudu
Tento obvod má zjišťovat dostupnost střídavého napájení . Pokud je k dispozici, bude střídač ve stavu nabíjení a při absenci sítě bude střídač v bateriovém režimu.
Měkký startovací obvod
Používá se ke zpoždění nabíjení o 8 až 10 sekund po obnovení napájení. Jde o ochranu MOSFETů před vysokými proudy. Toto se také označuje jako zpoždění sítě.
Přepnout přes obvod
Na základě dostupnosti v síti přepíná tento obvod provoz střídače mezi režimy baterie a nabíjení.
Vypněte obvod
Tento obvod má pečlivě sledovat střídač a vypnout jej, kdykoli se vyskytnou jakékoli abnormality.
Řídicí obvod PWM
Tento regulátor se používá k regulaci napětí na výstupu. Okruh musí provádět operace PWM jsou začleněny do integrovaných obvodů a ty jsou v tomto obvodu přítomny.
Nabíjecí obvod baterie
Proces nabíjení baterie ve střídači je řízen tímto obvodem. Výstup generovaný snímacím obvodem sítě a obvodem snímače baterie jsou vstupy pro tento obvod.
Obvod oscilátoru
Tento obvod je začleněn do IC PWM. Používá se ke generování spínacích frekvencí.
Obvod řidiče
Výstup měniče je poháněn tímto obvodem na základě spínacího signálu generované frekvence. Je to podobné jako u obvodu předzesilovače.
Sekce výstupu
Tato výstupní část obsahuje a zesilovací transformátor a slouží k pohonu nákladu.
Pracovní princip
Návrh střídače zahrnuje různé topologie výkonových obvodů a způsoby řízení napětí. Nejkoncentrovanější částí měniče je jeho průběh generovaný na výstupu. Pro účely filtrování se používají tlumivky a kondenzátory. S cílem snížit harmonické na výstupu dolní propusti Jsou používány.
Pokud má střídač pevnou hodnotu výstupních frekvencí, použijí se rezonanční filtry. U nastavitelných frekvencí na výstupu jsou filtry naladěny nad maximální hodnotu základní frekvence. Technologie PWM mění charakteristiky obdélníkové vlny. Impulsy používané k přepínání jsou modulovány a regulovány před tím, než jsou dodány připojené zátěži. Není-li požadavek na řízení napětí, použije se pevná šířka pulzu.
Typy a křivky invertorů PWM
Technika PWM v měniči se skládá ze dvou signálů. Jeden signál je pro referenci a druhý bude nosný. Puls potřebný pro přepnutí režimu střídače lze generovat porovnáním mezi těmito dvěma signály. Existují různé techniky PWM.
Single Pulse Width Modulation (SPWM)
Pro každou polovinu cyklu je k dispozici pouze jeden puls pro ovládání techniky. Signál obdélníkové vlny bude sloužit jako reference a nosná bude trojúhelníková vlna. Generovaný hradlový puls bude výsledkem srovnání nosné a referenčních signálů. Vyšší harmonické jsou hlavní nevýhodou této techniky.
Single Pulse Width Modulation
Multiple Pulse Width Modulation (MPWM)
K překonání nevýhody SPWM se používá technika MPWM. Namísto jediného impulzu se pro každý poloviční cyklus napětí na výstupu používá více impulsů. Kmitočet na výstupu je řízen řízením kmitočtu nosné.
Vícenásobná modulace šířky pulzu
Modulace šířky sinusového pulzu
U tohoto typu PWM techniky se místo čtvercové vlny používá jako reference sinusová vlna a nosnou bude trojúhelníková vlna. Sinusová vlna bude výstupem a její RMS hodnota napětí je řízena indexem modulace.
Modulace šířky sinusového pulzu
Modifikovaná modulace šířky sinusového pulzu
Nosná vlna se aplikuje na první a poslední šedesátistupňový interval za každou polovinu cyklu. Tato modifikace je zavedena za účelem zlepšení harmonických charakteristik. Snižuje ztrátu způsobenou přepínáním a zvyšuje základní složku.
Modifikovaná modulace šířky sinusového pulzu
Aplikace
Nejčastěji se měniče PWM používají u frekvenčních měničů, kde rychlost měniče závisí na kolísání frekvence aplikovaného napětí. Obvody v výkonové elektronice lze ovládat převážně pomocí signálů PWM. Generovat signály v analogové formě z digitálních zařízení, jako je mikrokontroléry je technika PWM prospěšná. Dále existují různé aplikace, kde se technologie PWM používá v různých obvodech.
Jedná se tedy o přehled střídačů PWM, typů, fungování a jejich aplikací. Můžete popsat, jak se technologie PWM používá v telekomunikacích?
