Modulované invertory Pulse Width (PWM invertor) nahradili staršie verzie invertorov a majú širokú škálu aplikácií. Prakticky sa používajú v obvodoch výkonovej elektroniky. Striedače založené na technológii PWM disponujú MOSFETY v spínacom stupni výstupu. Väčšina z invertory dostupné v dnešnej dobe majú túto technológiu PWM a sú schopné produkovať striedavé napätie pre rôzne veľkosti a frekvencie. V týchto typoch striedačov existuje viac ochranných a riadiacich obvodov. Implementácia technológie PWM do meničov ju robí vhodnou a ideálnou pre rôzne pripojené záťaže.
Čo je to PWM invertor?
Invertor, ktorého funkčnosť závisí od modulácia šírky impulzu táto technológia sa označuje ako PWM invertory. Sú schopné udržiavať výstupné napätia ako menovité napätia v závislosti od krajiny bez ohľadu na typ pripojenej záťaže. To sa dá dosiahnuť zmenou šírky spínacej frekvencie na oscilátore.
Schéma zapojenia invertora PWM
Schéma zapojenia invertora PWM je uvedená v nasledujúcom diagrame
Schéma zapojenia invertora PWM
V invertoroch PWM sa používajú rôzne obvody. Niektoré z nich sú uvedené nižšie
Obvod snímača nabíjacieho prúdu batérie
Účelom tohto obvodu je snímať prúd používaný pri nabíjaní batérie a udržiavať ju na menovitej hodnote. Je dôležité vyhnúť sa výkyvom, aby ste chránili životnosť batérií.
Obvod snímania napätia batérie
Tento obvod sa používa na snímanie napätia potrebného na nabitie batérie, keď je vybitá, a na začatie udržiavacieho nabíjania batérie po úplnom nabití.
Obvod snímania sieťového napájania
Tento obvod má snímať dostupnosť sieťového napájania . Ak je k dispozícii, bude striedač v stave nabíjania a bez napájania bude v režime batérie.
Obvod mäkkého štartu
Slúži na oneskorenie nabíjania o 8 až 10 sekúnd po obnovení napájania. Slúži na ochranu MOSFETov pred vysokými prúdmi. Toto sa tiež nazýva oneskorenie siete.
Zmena okruhu
Na základe dostupnosti siete tento obvod prepína činnosť invertora medzi režimom batérie a nabíjania.
Vypnúť obvod
Tento obvod slúži na dôkladné sledovanie meniča a jeho vypnutie v prípade výskytu akejkoľvek abnormality.
Obvod radiča PWM
Na reguláciu napätia na výstupe sa používa tento regulátor. Obvod, ktorý potrebuje na vykonanie operácií PWM, sú zabudované do integrovaných obvodov a tieto sú v tomto obvode prítomné.
Obvod nabíjania batérie
Týmto obvodom je riadený proces nabíjania batérie v striedači. Výstup generovaný snímacím obvodom siete a obvodmi snímača batérie sú vstupmi pre tento obvod.
Obvod oscilátora
Tento obvod je začlenený do IC PWM. Používa sa na generovanie spínacích frekvencií.
Obvod vodiča
Výstup meniča je poháňaný týmto obvodom na základe spínacieho signálu generovanej frekvencie. Je to podobné ako v prípade obvodu predzosilňovača.
Výstupná časť
Táto výstupná časť obsahuje a stupňovitý transformátor a slúži na pohon nákladu.
Pracovný princíp
Návrh invertora zahŕňa rôzne topológie výkonových obvodov a spôsoby riadenia napätia. Najkoncentrovanejšou časťou invertora je jeho priebeh generovaný na výstupe. Na účely filtrovania sa používajú tlmivky a kondenzátory. Z dôvodu zníženia harmonických na výstupe low pass filtre sa používajú.
Ak má invertor pevnú hodnotu výstupných frekvencií, použijú sa rezonančné filtre. Pre nastaviteľné frekvencie na výstupe sú filtre naladené nad maximálnu hodnotu základnej frekvencie. Technológia PWM mení charakteristiky štvorcových vĺn. Impulzy použité na spínanie sú modulované a regulované predtým, ako sa dodajú do pripojenej záťaže. Ak nie je požiadavka na riadenie napätia, použije sa pevná šírka impulzu.
Typy a krivky invertorov PWM
Technika PWM v invertore obsahuje dva signály. Jeden signál je pre referenciu a druhý bude nosný. Impulz potrebný na prepnutie režimu meniča je možné generovať porovnaním týchto dvoch signálov. Existujú rôzne techniky PWM.
Single Pulse Width Modulation (SPWM)
Pre každý pol cyklu je k dispozícii iba jeden impulz na riadenie techniky. Signál obdĺžnikovej vlny bude slúžiť ako referencia a nosná bude trojuholníková vlna. Generovaný hradlový impulz bude výsledkom porovnania nosnej a referenčných signálov. Vyššie harmonické sú hlavnou nevýhodou tejto techniky.
Modulácia šírky jednej impulzu
Multiple Pulse Width Modulation (MPWM)
Na prekonanie nevýhody SPWM sa používa technika MPWM. Namiesto jedného impulzu sa na každý pol cyklu napätia na výstupe použije viac impulzov. Frekvencia na výstupe je riadená riadením frekvencie nosnej.
Viacnásobná modulácia šírky impulzu
Šírka modulácie šírky sínusového impulzu
V tomto type techniky PWM sa namiesto štvorcovej vlny použije ako referencia sínusová vlna a nosičom bude trojuholníková vlna. Sínusová vlna bude výstupom a jej RMS hodnota napätia je riadená indexom modulácie.
Šírka modulácie šírky sínusového impulzu
Modifikovaná modulácia šírky sínusového impulzu
Nosná vlna sa aplikuje na prvý a posledný šesťdesiatstupňový interval za každý pol cyklus. Táto úprava je zavedená s cieľom zlepšiť harmonické charakteristiky. Znižuje stratu v dôsledku prepínania a zvyšuje základnú zložku.
Modifikovaná modulácia šírky sínusového impulzu
Aplikácie
Najčastejšie sa invertory PWM používajú v rýchlostných striedavých pohonoch, kde rýchlosť pohonu závisí od zmeny frekvencie použitého napätia. Obvody vo výkonovej elektronike je možné ovládať hlavne pomocou signálov PWM. Generovať signály v analógovej forme z digitálnych zariadení, ako sú mikrokontroléry , je technika PWM prospešná. Ďalej existujú rôzne aplikácie, kde sa technológia PWM používa v rôznych obvodoch.
Jedná sa teda o prehľad PWM invertorov, typov, práce a ich aplikácií. Môžete opísať, ako sa technológia PWM používa v telekomunikáciách?
