Elektronika mocy - modulacja szerokości impulsu

PWM to technika stosowana w celu zmniejszenia całkowitego zniekształcenia harmonicznego (THD) w prądzie obciążenia. Wykorzystuje falę impulsową w postaci prostokątnej / kwadratowej, która daje zmienną średnią wartość fali f (t), po zmodulowaniu szerokości impulsu. Okres modulacji jest określony przez T. W związku z tym średnia wartość przebiegu jest podawana przez

$$ \ bar {y} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} f \ left (t \ right) dt $$

Sinusoidalna modulacja szerokości impulsu

W prostym falowniku źródła, przełączniki można włączać i wyłączać w razie potrzeby. Podczas każdego cyklu przełącznik jest włączany lub wyłączany raz. Daje to przebieg prostokątny. Jeśli jednak przełącznik jest kilkakrotnie włączany, uzyskuje się profil harmonicznych o ulepszonym przebiegu.

Sinusoidalny przebieg PWM uzyskuje się przez porównanie pożądanego przebiegu modulowanego z trójkątnym przebiegiem o wysokiej częstotliwości. Niezależnie od tego, czy napięcie sygnału jest mniejsze, czy większe niż napięcie fali nośnej, wynikowe napięcie wyjściowe szyny DC jest ujemne lub dodatnie.

Amplituda sinusoidalna jest podana jako A _m, a amplituda trójkąta nośnego jako A _c . W przypadku sinusoidalnego PWM współczynnik modulacji m jest określony przez A _m / A _c .

Zmodyfikowana sinusoidalna PWM

Zmodyfikowany sinusoidalny przebieg PWM jest używany do sterowania mocą i optymalizacji współczynnika mocy. Główną koncepcją jest przesunięcie prądu opóźnionego w sieci do sieci napięciowej poprzez modyfikację przetwornicy PWM. W konsekwencji następuje poprawa sprawności energetycznej oraz optymalizacja współczynnika mocy.

Wiele PWM

Wielokrotne PWM ma wiele wyjść, które nie mają takiej samej wartości, ale okres czasu, w którym są wytwarzane, jest stały dla wszystkich wyjść. Falowniki z PWM mogą pracować przy wysokim napięciu wyjściowym.

Poniższy przebieg jest falą sinusoidalną wytwarzaną przez wielokrotne PWM

Kontrola napięcia i harmonicznych

Okresowy przebieg o częstotliwości, która jest wielokrotną całką mocy podstawowej o częstotliwości 60 Hz, jest znany jako harmoniczna. Z drugiej strony, całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD) odnosi się do całkowitego udziału wszystkich częstotliwości harmonicznych prądu.

Harmoniczne charakteryzowane są przez impuls, który reprezentuje liczbę prostowników używanych w danym obwodzie. Jest obliczany w następujący sposób -

$$ h = \ left (n \ times P \ right) +1 \ quad lub \ quad -1 $$

Gdzie n - jest liczbą całkowitą 1, 2, 3, 4… .n

P - Liczba prostowników

Podsumowano w poniższej tabeli -

Harmonic	Frequency
1	60 Hz
2 nd	120 Hz
3 rd	180 Hz
4 th	240 Hz
5 . . 49-ty	300 Hz . . 2940 Hz

Harmoniczne mają wpływ na napięcie i prąd wyjściowy i można je zredukować za pomocą transformatorów izolujących, dławików sieciowych, przeprojektowania systemów zasilania i filtrów harmonicznych.

Szeregowy falownik rezonansowy

Falownik rezonansowy to falownik elektryczny, którego działanie opiera się na oscylacji prądu rezonansowego. Tutaj urządzenie przełączające i element rezonansowy są połączone szeregowo ze sobą. W wyniku naturalnych cech obwodu prąd przepływający przez urządzenie przełączające spada do zera.

Ten typ falownika daje przebieg sinusoidalny przy bardzo wysokich częstotliwościach w zakresie 20kHz-100kHz. Dlatego jest najbardziej odpowiedni do zastosowań, które wymagają stałej mocy, takich jak ogrzewanie indukcyjne i oświetlenie fluorescencyjne. Zwykle jest mały, ponieważ jego częstotliwość przełączania jest wysoka.

Falownik rezonansowy ma wiele konfiguracji, dlatego jest podzielony na dwie grupy -

• Te z przełącznikami jednokierunkowymi
• Te z przełącznikami dwukierunkowymi