Οι μετατροπείς Pulse Width Modulated (PWM inverter) αντικατέστησαν τις παλαιότερες εκδόσεις των μετατροπέων και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Πρακτικά αυτά χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα ηλεκτρονικών ισχύος. Οι μετατροπείς που βασίζονται στην τεχνολογία PWM διαθέτουν MOSFET στο στάδιο μεταγωγής της εξόδου. Οι περισσότεροι απο μετατροπείς διαθέσιμα σήμερα διαθέτουν αυτήν την τεχνολογία PWM και είναι ικανά να παράγουν τάση εναλλασσόμενου ρεύματος για ποικίλα μεγέθη και συχνότητες. Υπάρχουν πολλαπλά κυκλώματα προστασίας και ελέγχου σε αυτούς τους τύπους μετατροπέων. Η εφαρμογή της τεχνολογίας PWM στους μετατροπείς το καθιστά κατάλληλο και ιδανικό για τα διαφορετικά συνδεδεμένα φορτία.
Τι είναι ένας μετατροπέας PWM;
Ένας μετατροπέας του οποίου η λειτουργικότητα εξαρτάται από το διαμόρφωση πλάτους παλμού Η τεχνολογία αναφέρεται ως μετατροπέας PWM. Αυτές είναι ικανές να διατηρούν τις τάσεις εξόδου ως ονομαστικές τάσεις ανάλογα με τη χώρα ανεξάρτητα από τον τύπο του συνδεδεμένου φορτίου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας το πλάτος της συχνότητας μεταγωγής στον ταλαντωτή.
Διάγραμμα κυκλώματος μετατροπέα PWM
Το διάγραμμα κυκλώματος του μετατροπέα PWM δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα
Διάγραμμα κυκλώματος μετατροπέα PWM
Υπάρχουν διάφορα κυκλώματα που χρησιμοποιούνται στους μετατροπείς PWM. Μερικά από αυτά αναφέρονται παρακάτω
Κύκλωμα αισθητήρα ρεύματος φόρτισης μπαταρίας
Ο σκοπός αυτού του κυκλώματος είναι να ανιχνεύσει το ρεύμα που χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της μπαταρίας και να τη διατηρήσει στην ονομαστική τιμή. Είναι σημαντικό να αποφύγετε τις διακυμάνσεις για την προστασία της διάρκειας ζωής των μπαταριών.
Κύκλωμα ανίχνευσης τάσης μπαταρίας
Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της τάσης που απαιτείται για τη φόρτιση της μπαταρίας όταν έχει εξαντληθεί και αρχίζει να φορτίζει την μπαταρία μόλις φορτιστεί πλήρως.
Κύκλωμα ανίχνευσης εναλλασσόμενου ρεύματος
Αυτό το κύκλωμα πρέπει να ανιχνεύσει τη διαθεσιμότητα του δικτύου AC . Εάν είναι διαθέσιμος τότε ο μετατροπέας θα βρίσκεται σε κατάσταση φόρτισης και απουσία δικτύου, ο μετατροπέας θα βρίσκεται σε λειτουργία μπαταρίας.
Κύκλωμα Soft Start
Χρησιμοποιείται για να καθυστερήσει τη φόρτιση για 8 έως 10 δευτερόλεπτα μετά την επαναφορά της ισχύος. Είναι για την προστασία των MOSFET από τα υψηλά ρεύματα. Αυτό αναφέρεται επίσης ως καθυστέρηση Mains.
Αλλαγή κυκλώματος
Με βάση τη διαθεσιμότητα δικτύου, αυτό το κύκλωμα αλλάζει τη λειτουργία του μετατροπέα μεταξύ της λειτουργίας μπαταρίας και φόρτισης.
Κύκλωμα τερματισμού
Αυτό το κύκλωμα πρέπει να παρακολουθεί στενά τον αντιστροφέα και να τον κλείνει όποτε προκύψει κάποια ανωμαλία.
Κύκλωμα ελεγκτή PWM
Για τη ρύθμιση της τάσης στην έξοδο χρησιμοποιείται αυτός ο ελεγκτής. Το κύκλωμα πρέπει να εκτελεί λειτουργίες PWM ενσωματώνονται στα IC και αυτά υπάρχουν σε αυτό το κύκλωμα.
Κύκλωμα φόρτισης μπαταρίας
Η διαδικασία φόρτισης μιας μπαταρίας στο μετατροπέα ελέγχεται από αυτό το κύκλωμα. Η έξοδος που παράγεται από το κύκλωμα ανίχνευσης του δικτύου και τα κυκλώματα αισθητήρα της μπαταρίας είναι οι είσοδοι για αυτό το κύκλωμα.
Κύκλωμα ταλαντωτών
Αυτό το κύκλωμα ενσωματώνεται με το IC του PWM. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των συχνοτήτων μεταγωγής.
Κύκλωμα οδηγού
Η έξοδος του μετατροπέα οδηγείται από αυτό το κύκλωμα με βάση το σήμα μεταγωγής της παραγόμενης συχνότητας. Είναι παρόμοιο με αυτό ενός κυκλώματος προενισχυτή.
Τμήμα εξόδου
Αυτό το τμήμα εξόδου περιλαμβάνει ένα μετασχηματιστής step-up και χρησιμοποιείται για την κίνηση του φορτίου.
Αρχή λειτουργίας
Ο σχεδιασμός του μετατροπέα περιλαμβάνει διάφορες τοπολογίες κυκλωμάτων ισχύος και μεθόδους για τον έλεγχο της τάσης. Το πιο συγκεντρωμένο μέρος του μετατροπέα είναι η κυματομορφή του που παράγεται στην έξοδο. Για το φιλτράρισμα χρησιμοποιούνται οι επαγωγείς κυματομορφής και οι πυκνωτές. Προκειμένου να μειωθούν οι αρμονικές από την έξοδο φίλτρα χαμηλής διέλευσης είναι μεταχειρισμένα.
Εάν ο μετατροπέας διαθέτει σταθερή τιμή συχνότητας εξόδου χρησιμοποιούνται φίλτρα συντονισμού. Για τις ρυθμιζόμενες συχνότητες στην έξοδο, τα φίλτρα συντονίζονται πάνω από τη μέγιστη τιμή της θεμελιώδους συχνότητας. Η τεχνολογία PWM αλλάζει τα χαρακτηριστικά του τετραγωνικού κύματος. Οι παλμοί που χρησιμοποιούνται για την αλλαγή ρυθμίζονται και ρυθμίζονται προτού τροφοδοτηθούν στο συνδεδεμένο φορτίο. Όταν δεν υπάρχει απαίτηση για έλεγχο τάσης χρησιμοποιείται σταθερό πλάτος του παλμού.
Τύποι & κυματομορφές μετατροπέα PWM
Η τεχνική του PWM σε έναν μετατροπέα αποτελείται από δύο σήματα. Το ένα σήμα είναι για την αναφορά και το άλλο θα είναι ο φορέας. Ο παλμός που απαιτείται για την αλλαγή της λειτουργίας του μετατροπέα μπορεί να δημιουργηθεί με τη σύγκριση μεταξύ αυτών των δύο σημάτων. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές PWM.
Διαμόρφωση ενός πλάτους παλμού (SPWM)
Για κάθε μισό κύκλο, υπάρχει μόνο ένας παλμός διαθέσιμος για τον έλεγχο της τεχνικής. Το σήμα τετραγωνικού κύματος θα είναι για αναφορά και ένα τριγωνικό κύμα θα είναι ο φορέας. Ο παλμός πύλης που δημιουργείται θα είναι το αποτέλεσμα της σύγκρισης του φορέα και των σημάτων αναφοράς. Η υψηλότερη αρμονική είναι το σημαντικότερο μειονέκτημα αυτής της τεχνικής.
Διαμόρφωση ενός πλάτους παλμού
Διαμόρφωση πολλαπλού πλάτους παλμού (MPWM)
Η τεχνική MPWM χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί το μειονέκτημα του SPWM. Αντί για έναν μόνο παλμό, χρησιμοποιούνται πολλαπλοί παλμοί για κάθε μισό κύκλο της τάσης στην έξοδο. Η συχνότητα στην έξοδο ελέγχεται ελέγχοντας τη συχνότητα του φορέα.
Διαμόρφωση πολλαπλού πλάτους παλμού
Διαμόρφωση ημιτονοειδούς πλάτους παλμού
Σε αυτόν τον τύπο τεχνικής PWM, αντί ενός τετραγωνικού κύματος, ένα ημιτονοειδές κύμα χρησιμοποιείται ως αναφορά και ο φορέας θα είναι ένα τριγωνικό κύμα. Το ημιτονοειδές κύμα θα είναι η έξοδος και η τιμή της τάσης RMS ελέγχεται από τον δείκτη διαμόρφωσης.
Διαμόρφωση ημιτονοειδούς πλάτους παλμού
Τροποποιημένη διαμόρφωση πλάτους παλμών
Το μεταφορικό κύμα εφαρμόζεται για το πρώτο και το τελευταίο διάστημα εξήντα βαθμών ανά κάθε μισό κύκλο. Αυτή η τροποποίηση εισάγεται για τη βελτίωση των αρμονικών χαρακτηριστικών. Μειώνει την απώλεια λόγω αλλαγής και αυξάνει το θεμελιώδες στοιχείο.
Τροποποιημένη διαμόρφωση πλάτους παλμών
Εφαρμογές
Συνήθως οι μετατροπείς PWM χρησιμοποιούνται στις μονάδες AC ταχύτητας όπου η ταχύτητα της μονάδας εξαρτάται από τη διακύμανση της συχνότητας της εφαρμοζόμενης τάσης. Κυρίως τα κυκλώματα στα ηλεκτρονικά ισχύος μπορούν να ελεγχθούν χρησιμοποιώντας σήματα PWM. Για τη δημιουργία σημάτων σε αναλογική μορφή από ψηφιακές συσκευές όπως μικροελεγκτές , η τεχνική PWM είναι ευεργετική. Επιπλέον, υπάρχουν διάφορες εφαρμογές όπου η τεχνολογία PWM χρησιμοποιείται σε διαφορετικά κυκλώματα.
Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του μετατροπέα PWM, των τύπων, της εργασίας και των εφαρμογών τους. Μπορείτε να περιγράψετε πώς χρησιμοποιείται η τεχνολογία PWM στις τηλεπικοινωνίες;
