Problema căderii de tensiune a invertorului - Cum se rezolvă

Ori de câte ori PWM este utilizat într-un invertor pentru a permite o ieșire cu undă sinusoidală, tensiunea invertorului picătura devine o problemă majoră, mai ales dacă parametrii nu sunt calculați corect.

Pe acest site web s-ar putea să fi întâlnit multe concepte de invertoare cu undă sinusoidală și sinusoidală pură folosind feed-uri PWM sau integrări SPWM. Deși conceptul funcționează foarte frumos și permite utilizatorului să obțină ieșirile echivalente ale undei sinusoidale necesare, acestea par să se lupte cu probleme de cădere a tensiunii de ieșire, sub sarcină.

În acest articol vom învăța cum să corectăm acest lucru prin înțelegere și calcule simple.

Mai întâi trebuie să ne dăm seama că puterea de ieșire de la un invertor este doar produsul tensiunii și curentului de intrare furnizat transformatorului.

Prin urmare, aici trebuie să ne asigurăm că transformatorul este corect evaluat pentru a procesa sursa de intrare astfel încât să producă ieșirea dorită și să poată susține sarcina fără picături.

Din următoarea discuție vom încerca să analizăm prin calcule simple metoda de a scăpa de această problemă, configurând corect parametrii.

Analiza tensiunii de ieșire în invertoarele cu undă pătrată

Într-un circuit invertor cu undă pătrată, vom găsi în mod obișnuit forma de undă așa cum se arată mai jos de pe dispozitivele de alimentare, care furnizează curentul și tensiunea la înfășurarea transformatorului relevant, conform ratei de conducere a mosfetului folosind această undă pătrată:

Aici putem vedea că tensiunea de vârf este de 12V, iar ciclul de funcționare este de 50% (timpul egal de pornire / oprire al formei de undă).

Pentru a continua cu analiza Mai întâi trebuie să găsim tensiunea medie indusă de înfășurarea relevantă a transformatorului.

Presupunând că folosim o priză centrală 12-0-12V / 5 amp trafo și presupunând că 12V @ 50% ciclu de funcționare se aplică uneia dintre înfășurările de 12V, atunci puterea indusă în cadrul acestei înfășurări poate fi calculată după cum se arată mai jos:

12 x 50% = 6V

Aceasta devine tensiunea medie peste porțile dispozitivelor de alimentare, care operează în mod corespunzător înfășurarea trafo la aceeași rată.

Pentru cele două jumătăți ale înfășurării trafo obținem, 6V + 6V = 12V (combinând ambele jumătăți ale trafoului central al robinetului.

Înmulțirea acestui 12V cu capacitatea completă de curent de 5 amp ne oferă 60 de wați

Acum, deoarece puterea reală a transformatorului este, de asemenea, 12 x 5 = 60 wați, implică faptul că puterea indusă la primarul trafo este plină și, prin urmare, ieșirea va fi, de asemenea, plină, permițând ieșirii să funcționeze fără nicio scădere a tensiunii sub sarcină. .

Acest 60 de wați este egal cu puterea efectivă nominală a transfomerului, adică 12V x 5 amp = 60 wați. prin urmare, ieșirea din trafo funcționează cu forță maximă și nu scade tensiunea de ieșire, chiar și atunci când este conectată o sarcină maximă de 60 de wați.

Analiza unei tensiuni de ieșire a invertorului bazată pe PWM

Acum, să presupunem că aplicăm o tăiere PWM peste porțile mosfetelor de putere, să spunem cu o rată de 50% a ciclului de funcționare pe porțile mosfetelor (care rulează deja cu un ciclu de funcționare de 50% de la oscilatorul principal, așa cum s-a discutat mai sus)

Acest lucru implică din nou că media calculată anterior de 6V este acum afectată suplimentar de această alimentare PWM cu un ciclu de funcționare de 50%, reducând valoarea medie a tensiunii pe porțile mosfetului la:

6V x 50% = 3V (deși vârful este încă 12V)

Combinând această medie de 3V pentru ambele jumătăți ale înfășurării obținute

3 + 3 = 6V

Înmulțirea acestui 6V cu 5 amperi ne oferă 30 de wați.

Ei bine, acest lucru este cu 50% mai mic decât ceea ce transformatorul este evaluat.

Prin urmare, atunci când este măsurată la ieșire, deși ieșirea ar putea afișa 310V complet (datorită vârfurilor de 12V), dar sub sarcină, aceasta ar putea scădea rapid la 150V, deoarece alimentarea medie la primar este cu 50% mai mică decât valoarea nominală.

Pentru a remedia această problemă, trebuie să abordăm simultan doi parametri:

1) Trebuie să ne asigurăm că înfășurarea transformatorului se potrivește cu valoarea medie a tensiunii livrate de sursă folosind tăierea PWM,

2) și curentul înfășurării trebuie specificat în consecință astfel încât ieșirea AC să nu cadă sub sarcină.

Să luăm în considerare exemplul nostru de mai sus în care introducerea unui PWM de 50% a făcut ca intrarea în înfășurare să fie redusă la 3V, pentru a consolida și aborda această situație, trebuie să ne asigurăm că înfășurarea trafo-ului trebuie să fie evaluată corespunzător la 3V. Prin urmare, în această situație, transformatorul trebuie să fie evaluat la 3-0-3V

Specificații curente pentru transformator

Având în vedere cel de mai sus 3-0-3V selecție trafo, și având în vedere că ieșirea din trafo este destinată să funcționeze cu o sarcină de 60 wați și o tensiune continuă de 220V, este posibil să avem nevoie ca primarul trafo să fie evaluat la 60/3 = 20 amperi , da, adică 20 de amperi, care va trebui să fie trafo-ul pentru a se asigura că 220V este susținut atunci când la ieșire este atașată o sarcină completă de 60 de wați.

Amintiți-vă într-o astfel de situație, dacă tensiunea de ieșire este măsurată fără sarcină, s-ar putea vedea o creștere anormală a valorii tensiunii de ieșire, care ar putea părea să depășească 600V. Acest lucru s-ar putea întâmpla deoarece, deși valoarea medie indusă peste mosfete este de 3V, vârful este întotdeauna de 12V.

Dar nu este nimic de îngrijorat dacă se întâmplă să vedeți această tensiune înaltă fără sarcină, deoarece s-ar stabili rapid la 220V imediat ce o sarcină este conectată.

Acestea fiind spuse în cazul în care utilizatorii găsesc zgomotos să vadă un nivel crescut de tensiune fără sarcină, acest lucru poate fi corectat prin aplicarea suplimentară a unui circuit regulator tensiune ieșire despre care am discutat deja într-una din postările mele anterioare, puteți aplica efectiv același lucru și cu acest concept.

Alternativ, afișajul de tensiune ridicată poate fi neutralizat prin conectarea unui condensator de 0,45 uF / 600 V pe ieșire sau orice condensator cu o valoare similară, care ar ajuta, de asemenea, la filtrarea PWM-urilor într-o formă de undă sinusoidală care variază ușor.

Înaltul număr actual

În exemplul discutat mai sus, am văzut că, cu o tăiere de 50% PWM, suntem obligați să folosim un trafo de 3-0-3V pentru o sursă de 12V, forțând utilizatorul să aleagă un transformator de 20 amp doar pentru a obține 60 de wați, care pare destul de nerezonabil.

Dacă 3V solicită 20 de amperi pentru a obține 60 de wați, înseamnă că 6V ar necesita 10 amperi pentru a genera 60 de wați, iar această valoare pare destul de ușor de gestionat ....... sau pentru a o face și mai bună, un 9V le-ar permite să lucreze cu un trafo de 6,66 amp, care pare și mai rezonabil.

Afirmația de mai sus ne spune că, dacă inducția medie de tensiune pe înfășurarea trafo este crescută, cerința de curent este scăzută și, din moment ce tensiunea medie este dependentă de timpul de pornire PWM, implică pur și simplu că pentru a obține tensiuni medii mai mari pe primarul trafo, pur și simplu ați crescut prea mult timpul de pornire PWM, acesta este un alt mod alternativ și eficient de a întări corect problema căderii de tensiune de ieșire în invertoarele bazate pe PWM.

Dacă aveți întrebări sau nelămuriri specificate cu privire la subiect, puteți folosi întotdeauna caseta de comentarii de mai jos și puteți nota în opiniile dvs.