Pulssileveysmoduloidut invertterit (PWM-invertterit) korvaavat invertterien vanhemmat versiot ja niillä on laaja valikoima sovelluksia. Käytännössä näitä käytetään tehoelektroniikan piireissä. PWM-tekniikkaan perustuvilla taajuusmuuttajilla on MOSFETit lähdön kytkentävaiheessa. Suurin osa invertterit Nykyään saatavilla olevilla on tämä PWM-tekniikka ja ne pystyvät tuottamaan vaihtojännitettä vaihteleville suuruuksille ja taajuuksille. Tämän tyyppisissä taajuusmuuttajissa on useita suojaus- ja ohjauspiirejä. PWM-tekniikan käyttöönotto taajuusmuuttajissa tekee siitä sopivan ja ihanteellisen yhdistetyille erillisille kuormille.
Mikä on PWM-invertteri?
Taajuusmuuttaja, jonka toiminnot riippuvat pulssinleveysmodulaatio tekniikkaa kutsutaan PWM-taajuusmuuttajiksi. Ne pystyvät ylläpitämään lähtöjännitteitä nimellisjännitteinä maasta riippuen kytketyn kuorman tyypistä riippumatta. Tämä voidaan saavuttaa muuttamalla oskillaattorin kytkentätaajuuden leveyttä.
PWM-invertteripiirikaavio
PWM-taajuusmuuttajan kytkentäkaavio on esitetty alla olevassa kaaviossa
PWM-invertteripiirikaavio
PWM-taajuusmuuttajissa käytetään erilaisia piirejä. Jotkut niistä on lueteltu alla
Akun latausvirta-anturipiiri
Tämän piirin tarkoituksena on tunnistaa akun lataamisessa käytetty virta ja pitää se nimellisarvossa. On tärkeää välttää vaihteluita paristojen säilyvyyden suojaamiseksi.
Akun jännitteen tunnistava piiri
Tätä virtapiiriä käytetään mittaamaan akun lataamiseen tarvittava jännite, kun se on tyhjä, ja aloittamaan akun latauksen, kun se on ladattu täyteen.
AC-verkkotunnistinpiiri
Tämän piirin on tarkoitus tunnistaa verkkovirran saatavuus . Jos se on käytettävissä, taajuusmuuttaja on lataustilassa ja verkkovirran puuttuessa invertteri on akkutilassa.
Pehmeä käynnistyspiiri
Sitä käytetään viivästyttämään latausta 8-10 sekunnin ajan virran palauttamisen jälkeen. Sen tarkoituksena on suojata MOSFET-laitteita suurilta virtauksilta. Tätä kutsutaan myös verkkoviiveeksi.
Vaihda piiri
Verkkovirran saatavuuden perusteella tämä piiri vaihtaa taajuusmuuttajan toiminnan akun ja lataustilan välillä.
Sammuta piiri
Tämän piirin on valvottava invertteriä tarkasti ja sammutettava se aina, kun ilmenee poikkeavuuksia.
PWM-ohjaimen piiri
Tätä ohjainta käytetään lähtöjännitteen säätämiseen. Piirin on suoritettava PWM-operaatiot on sisällytetty IC: iin ja nämä ovat läsnä tässä piirissä.
Akun latauspiiri
Tämä piiri ohjaa taajuusmuuttajan akun lataamista. Verkon anturipiirin ja akun anturipiirien tuottama lähtö on tämän piirin tulo.
Oskillaattoripiiri
Tämä piiri on integroitu PWM: n IC: ään. Sitä käytetään kytkentätaajuuksien muodostamiseen.
Kuljettajan piiri
Taajuusmuuttajan ulostuloa ohjaa tämä piiri perustuvan taajuuden kytkentäsignaalin perusteella. Se on samanlainen kuin esivahvistinpiirin.
Tuotososio
Tämä lähtöosa käsittää a tehostava muuntaja ja sitä käytetään kuorman kuljettamiseen.
Toimintaperiaate
Taajuusmuuttajan suunnitteluun sisältyy erilaisia virtapiirien topologioita ja menetelmiä jännitteen ohjaamiseksi. Taajuusmuuttajan keskittynein osa on sen aaltomuoto, joka syntyy lähdössä. Suodattamiseen käytetään aaltomuodon induktoreita ja kondensaattoreita. Harmonisten tuottojen vähentämiseksi alipäästösuodattimet käytetään.
Jos taajuusmuuttajalla on kiinteä lähtötaajuuksien arvo, käytetään resonanssisuodattimia. Lähdön säädettäville taajuuksille suodattimet viritetään perustaajuuden maksimiarvon yläpuolelle. PWM-tekniikka muuttaa neliöaallon ominaisuuksia. Kytkentään käytetyt pulssit moduloidaan ja säädetään ennen kuin ne syötetään kytkettyyn kuormaan. Kun jännitteen ohjausta ei vaadita, käytetään kiinteää pulssin leveyttä.
PWM-invertterityypit ja aaltomuodot
PWM-tekniikka invertterissä käsittää kaksi signaalia. Yksi signaali on referenssille ja toinen on kantoaalto. Taajuusmuuttajan tilan vaihtamiseen tarvittava pulssi voidaan tuottaa vertaamalla näitä kahta signaalia. PWM-tekniikoita on erilaisia.
Yhden pulssin leveyden modulointi (SPWM)
Jokaista puolisykliä kohden tekniikan hallintaan on käytettävissä vain yksi pulssi. Neliöaaltosignaali on vertailua varten ja kolmiomainen aalto on kantaja. Luotu hila-pulssi on tulos kantoaallon ja vertailusignaalien vertailusta. Korkeammat yliaallot ovat tämän tekniikan suurin haittapuoli.
Yhden pulssin leveyden modulointi
Useiden pulssien leveyden modulointi (MPWM)
MPWM-tekniikkaa käytetään voittamaan SPWM: n haitta. Yhden pulssin sijasta käytetään useita pulsseja jokaista lähtöjännitteen puolisykliä kohti. Lähtötaajuutta ohjataan ohjaamalla kantoaallon taajuutta.
Useiden pulssien leveyden modulaatio
Sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi
Tämän tyyppisessä PWM-tekniikassa neliöaallon sijasta käytetään siniaaltoa referenssinä ja kantaja on kolmion muotoinen aalto. Siniaalto on lähtö ja sen jännitteen RMS-arvoa ohjaa modulointi-indeksi.
Sinimuotoinen pulssinleveyden modulointi
Muokattu sinimuotoinen pulssinleveyden modulaatio
Kantoaalto kohdistetaan ensimmäiseen ja viimeiseen 60 asteen jaksoon jokaista puoliskoa kohti. Tämä muutos otetaan käyttöön harmonisten ominaisuuksien parantamiseksi. Se vähentää vaihtamisesta johtuvaa menetystä ja lisää peruskomponenttia.
Muokattu sinimuotoinen pulssinleveyden modulaatio
Sovellukset
Yleisimmin PWM-taajuusmuuttajia käytetään vaihtovirta-taajuusmuuttajissa, joissa taajuusmuuttajan nopeus riippuu käytetyn jännitteen taajuuden vaihtelusta. Pääasiassa tehoelektroniikan piirejä voidaan ohjata käyttämällä PWM-signaaleja. Signaalien tuottamiseksi analogisessa muodossa digitaalisista laitteista, kuten mikro-ohjaimet , PWM-tekniikka on hyödyllinen. Lisäksi on olemassa useita sovelluksia, joissa PWM-tekniikkaa käytetään eri piireissä.
Näin ollen kyse on yleiskatsauksesta PWM-taajuusmuuttajaan, tyyppeihin, työskentelyyn ja niiden sovelluksiin. Voitteko kuvata, kuinka PWM-tekniikkaa käytetään tietoliikenteessä?
