Invertoarele modulate cu lățime de impuls (invertor PWM) au înlocuit versiunile mai vechi ale invertoarelor și au o gamă largă de aplicații. Practic acestea sunt utilizate în circuitele electronice de putere. Invertoarele bazate pe tehnologia PWM posedă MOSFET-uri în etapa de comutare a ieșirii. Cele mai multe dintre invertoare disponibile în prezent posedă această tehnologie PWM și sunt capabile să producă tensiune alternativă pentru mărimi și frecvențe variate. Există mai multe circuite de protecție și control în aceste tipuri de invertoare. Implementarea tehnologiei PWM în invertoare o face adecvată și ideală pentru sarcinile distincte conectate.
Ce este un invertor PWM?
Un invertor a cărui funcționalitate depinde de modularea lățimii pulsului tehnologia este denumită invertoare PWM. Acestea sunt capabile să mențină tensiunile de ieșire ca tensiuni nominale, în funcție de țară, indiferent de tipul de sarcină conectat. Acest lucru poate fi realizat prin schimbarea lățimii frecvenței de comutare la oscilator.
Schema circuitului invertorului PWM
Diagrama circuitului invertorului PWM este prezentată în diagrama de mai jos
Schema circuitului invertorului PWM
Există diferite circuite utilizate în invertoarele PWM. Unele dintre ele sunt enumerate mai jos
Circuitul senzorului de curent de încărcare a bateriei
Scopul acestui circuit este să sesizeze curentul utilizat la încărcarea bateriei și să o mențină la valoarea nominală. Este important să evitați fluctuațiile pentru a proteja durata de viață a bateriilor.
Circuitul de detectare a tensiunii bateriei
Acest circuit este utilizat pentru a detecta tensiunea necesară pentru a încărca bateria atunci când aceasta este epuizată și pentru a începe încărcarea prin scurgere a bateriei odată ce aceasta este complet încărcată.
Circuit de detectare a rețelei de curent alternativ
Acest circuit trebuie să simtă disponibilitatea rețelei de curent alternativ . Dacă este disponibil, invertorul va fi într-o stare de încărcare și, în absența rețelei, invertorul va fi în modul baterie.
Circuit Soft Start
Este folosit pentru a întârzia încărcarea timp de 8-10 secunde după reluarea alimentării. Este pentru a proteja MOSFET-urile de curenții mari. Aceasta este denumită și întârziere la rețea.
Schimbare peste circuit
În funcție de disponibilitatea rețelei, acest circuit comută funcționarea invertorului între baterie și modurile de încărcare.
Închideți circuitul
Acest circuit trebuie să monitorizeze îndeaproape invertorul și să îl oprească ori de câte ori apare o anomalie.
Circuitul controlerului PWM
Pentru a regla tensiunea la ieșire este utilizat acest controler. Circuitul trebuie să efectueze operațiuni PWM sunt încorporate în IC-uri și acestea sunt prezente în acest circuit.
Circuitul de încărcare a bateriei
Procesul de încărcare a bateriei în invertor este controlat de acest circuit. Ieșirea generată de circuitul de detectare a rețelei și a circuitelor senzorului bateriei sunt intrările pentru acest circuit.
Circuitul oscilatorului
Acest circuit este încorporat cu IC-ul PWM. Este folosit pentru a genera frecvențele de comutare.
Circuitul conducătorului auto
Ieșirea invertorului este acționată de acest circuit pe baza semnalului de comutare a frecvenței generate. Este similar cu cel al unui circuit de preamplificator.
Secțiunea de ieșire
Această secțiune de ieșire cuprinde un transformator step-up și este folosit pentru a conduce sarcina.
Principiul de funcționare
Proiectarea unui invertor implică diverse topologii ale circuitelor de putere și metodele de control al tensiunii. Cea mai concentrată parte a invertorului este forma sa de undă generată la ieșire. În scopul filtrării se utilizează inductoarele de formă de undă și condensatoarele. Pentru a reduce armonicele de la ieșire filtre low-pass sunt folosite.
Dacă invertorul are o valoare fixă a frecvențelor de ieșire, se utilizează filtre rezonante. Pentru frecvențele reglabile la ieșire, filtrele sunt reglate peste valoarea maximă a frecvenței fundamentale. Tehnologia PWM modifică caracteristicile undei pătrate. Impulsurile utilizate pentru comutare sunt modulate și reglate înainte de a fi alimentate la sarcina conectată. Atunci când nu există nicio cerință pentru controlul tensiunii se folosește lățimea fixă a impulsului.
Tipuri de invertoare PWM și forme de undă
Tehnica PWM într-un invertor cuprinde două semnale. Un semnal este pentru referință, iar celălalt va fi purtătorul. Pulsul necesar pentru comutarea modului invertorului poate fi generat prin comparația dintre cele două semnale. Există diverse tehnici PWM.
Modulare cu lățime de impuls unic (SPWM)
Pentru fiecare jumătate de ciclu, există un singur impuls disponibil pentru a controla tehnica. Semnalul undei pătrate va fi de referință și o undă triunghiulară va fi purtătorul. Pulsul de poartă generat va fi rezultatul comparației purtătorului și a semnalelor de referință. Armonicele superioare reprezintă dezavantajul major al acestei tehnici.
Modularea lățimii impulsului unic
Modulație multiplă a lățimii impulsurilor (MPWM)
Tehnica MPWM este utilizată pentru a depăși dezavantajul SPWM. În loc de un singur impuls, sunt folosite mai multe impulsuri pentru fiecare jumătate de ciclu de tensiune la ieșire. Frecvența la ieșire este controlată prin controlul frecvenței purtătorului.
Modulare multiplă a lățimii impulsurilor
Modulația lățimii impulsului sinusoidal
În acest tip de tehnică PWM, în locul unei unde pătrate, se utilizează o undă sinusoidală ca referință, iar purtătorul va fi o undă triunghiulară. Unda sinusoidală va fi ieșirea și valoarea RMS a tensiunii sale este controlată de indicele de modulație.
Modulația lățimii impulsului sinusoidal
Modulație modificată a lățimii impulsului sinusoidal
Unda purtătoare este aplicată pentru primul și ultimul interval de șaizeci de grade la fiecare jumătate de ciclu. Această modificare este introdusă pentru a îmbunătăți caracteristicile armonice. Scade pierderea datorată comutării și crește componenta fundamentală.
Modulație modificată a lățimii impulsului sinusoidal
Aplicații
Cel mai frecvent invertoarele PWM sunt utilizate în unitățile de curent alternativ unde viteza unității este dependentă de variația frecvenței tensiunii aplicate. Majoritatea circuitelor din electronica de putere pot fi controlate utilizând semnale PWM. Pentru a genera semnalele în formă analogică de pe dispozitive digitale precum microcontrolere , tehnica PWM este benefică. Mai mult, există diverse aplicații în care tehnologia PWM este utilizată în diferite circuite.
Astfel, este vorba despre o prezentare generală a invertorului PWM, tipuri, funcționare și aplicațiile acestora. Puteți descrie modul în care tehnologia PWM este utilizată în telecomunicații?
