Силовая электроника - широтно-импульсная модуляция
ШИМ - это метод, который используется для уменьшения общих гармонических искажений (THD) в токе нагрузки. Он использует пульсовую волну прямоугольной / квадратной формы, что приводит к изменяемому среднему значению формы волны f (t) после модуляции ширины импульса. Период времени для модуляции определяется как T. Следовательно, среднее значение формы сигнала определяется как
$$ \ bar {y} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} f \ left (t \ right) dt $$
Синусоидальная широтно-импульсная модуляция
В простом инверторе напряжения источника переключатели можно включать и выключать по мере необходимости. Во время каждого цикла переключатель включается или выключается один раз. Это приводит к прямоугольной форме волны. Однако, если переключатель включен несколько раз, будет получен гармонический профиль с улучшенной формой волны.
Синусоидальная форма волны ШИМ получается путем сравнения желаемой модулированной формы волны с треугольной формой волны высокой частоты. Независимо от того, больше или меньше напряжение сигнала, чем у сигнала несущей, результирующее выходное напряжение шины постоянного тока будет либо отрицательным, либо положительным.
Синусоидальная амплитуда задается как A m, а амплитуда несущего треугольника - как A c . Для синусоидальной ШИМ коэффициент модуляции m определяется как A m / A c .
ШИМ измененной синусоидальной формы волны
Измененная синусоидальная форма сигнала ШИМ используется для управления мощностью и оптимизации коэффициента мощности. Основная идея заключается в переносе тока, задерживаемого в сети, на сеть напряжения путем модификации преобразователя PWM. Следовательно, улучшается КПД мощности, а также оптимизируется коэффициент мощности.
Множественный ШИМ
Множественный ШИМ имеет множество выходов, которые не одинаковы по стоимости, но период времени, в течение которого они производятся, постоянен для всех выходов. Инверторы с ШИМ могут работать при высоком выходном напряжении.
Форма волны ниже представляет собой синусоидальную волну, создаваемую множественной ШИМ.
Контроль напряжения и гармоник
Периодическая форма волны, частота которой является кратным интегралом основной мощности с частотой 60 Гц, называется гармоникой. С другой стороны, полное гармоническое искажение (THD) относится к общему вкладу всех частот гармонических токов.
Гармоники характеризуются импульсом, который представляет количество выпрямителей, используемых в данной цепи. Он рассчитывается следующим образом -
$$ h = \ left (n \ times P \ right) +1 \ quad или \ quad -1 $$где n - целое число 1, 2, 3, 4… .n
P - Количество выпрямителей
Это кратко изложено в таблице ниже -
Harmonic |
Frequency |
| 1-й | 60 Гц |
| 2- й | 120 Гц |
| 3- й | 180 Гц |
| 4 чт | 240 Гц |
| 5-й . . 49-е |
300 Гц . . 2940 Гц |
Гармоники влияют на выходное напряжение и ток, и их можно уменьшить с помощью изолирующих трансформаторов, сетевых реакторов, модернизации энергосистем и фильтров гармоник.
Резонансный инвертор серии
Резонансный инвертор - это электрический инвертор, работа которого основана на колебаниях резонансного тока. Здесь коммутирующее устройство и резонирующий элемент соединены последовательно друг с другом. В результате естественных особенностей схемы ток, проходящий через коммутирующее устройство, падает до нуля.
Этот тип инвертора выдает синусоидальную форму волны на очень высоких частотах в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц. Таким образом, он наиболее подходит для приложений, требующих фиксированной мощности, таких как индукционный нагрев и люминесцентное освещение. Обычно он имеет небольшие размеры из-за высокой частоты переключения.
Резонансный инвертор имеет множество конфигураций, поэтому его можно разделить на две группы:
- Те, у кого есть однонаправленные переключатели
- Те, у кого есть двунаправленные переключатели