Falowniki z modulacją szerokości impulsu (falownik PWM) zastąpiły starsze wersje falowników i mają szeroki zakres zastosowań. Praktycznie są one używane w obwodach energoelektronicznych. Posiadają falowniki oparte na technologii PWM MOSFETY w fazie przełączania wyjścia. Większość falowniki dostępne obecnie posiadają tę technologię PWM i są w stanie wytwarzać napięcie przemienne o różnych wartościach i częstotliwościach. W tego typu falownikach występuje wiele obwodów zabezpieczających i sterujących. Zastosowanie technologii PWM w falownikach sprawia, że jest ona odpowiednia i idealna dla różnych podłączonych obciążeń.
Co to jest falownik PWM?
Falownik, którego funkcjonalność zależy od Modulacja szerokości impulsów technologia nazywana jest falownikami PWM. Są one zdolne do utrzymania napięć wyjściowych jako napięć znamionowych w zależności od kraju, niezależnie od rodzaju podłączonego obciążenia. Można to osiągnąć poprzez zmianę szerokości częstotliwości przełączania na oscylatorze.
Schemat obwodu falownika PWM
Schemat obwodu falownika PWM przedstawiono na poniższym schemacie
Schemat obwodu falownika PWM
W falownikach PWM stosowane są różne obwody. Niektóre z nich są wymienione poniżej
Obwód czujnika prądu ładowania akumulatora
Zadaniem tego obwodu jest wykrywanie prądu wykorzystywanego do ładowania akumulatora i utrzymywanie go na wartości znamionowej. Ważne jest, aby unikać wahań, aby chronić okres przydatności baterii.
Obwód wykrywania napięcia akumulatora
Obwód ten służy do wykrywania napięcia wymaganego do naładowania akumulatora, gdy jest on wyczerpany, i rozpoczęcia ładowania podtrzymującego akumulatora po całkowitym naładowaniu.
Obwód wykrywania sieci AC
Ten obwód ma wykrywać dostępność sieci prądu przemiennego . Jeśli jest dostępny, falownik będzie w stanie ładowania, aw przypadku braku zasilania sieciowego falownik będzie w trybie akumulatorowym.
Obwód miękkiego startu
Służy do opóźnienia ładowania o 8 do 10 sekund po wznowieniu zasilania. Ma to na celu ochronę tranzystorów MOSFET przed wysokimi prądami. Nazywa się to również opóźnieniem sieci.
Zmiana obwodu
W zależności od dostępności sieci zasilającej obwód ten przełącza działanie falownika między trybami akumulatora i ładowania.
Wyłącz obwód
Obwód ten ma na celu ścisłe monitorowanie falownika i wyłączanie go w przypadku wystąpienia jakichkolwiek nieprawidłowości.
Obwód kontrolera PWM
Do regulacji napięcia na wyjściu służy ten regulator. Obwód musi wykonywać operacje PWM, które są wbudowane w układy scalone i są obecne w tym obwodzie.
Obwód ładowania akumulatora
Proces ładowania akumulatora w falowniku jest kontrolowany przez ten obwód. Sygnał wyjściowy generowany przez obwód czujnikowy sieci i obwody czujnikowe akumulatora jest wejściami dla tego obwodu.
Obwód oscylatora
Ten obwód jest wbudowany w układ scalony PWM. Służy do generowania częstotliwości przełączania.
Obwód sterownika
Wyjście falownika jest sterowane przez ten obwód na podstawie sygnału przełączającego generowanej częstotliwości. Podobnie jest z układem przedwzmacniacza.
Sekcja wyjściowa
Ta sekcja wyjściowa zawiera plik transformator podwyższający i służy do napędzania obciążenia.
Zasada działania
Projektowanie falownika obejmuje różne topologie obwodów mocy oraz metody kontroli napięcia. Najbardziej skoncentrowaną częścią falownika jest przebieg generowany na wyjściu. W celu filtrowania stosuje się cewki indukcyjne oraz kondensatory. W celu zredukowania harmonicznych z wyjścia filtry dolnoprzepustowe są używane.
Jeżeli falownik posiada stałą wartość częstotliwości wyjściowych, stosowane są filtry rezonansowe. W przypadku regulowanych częstotliwości na wyjściu filtry są strojone powyżej maksymalnej wartości częstotliwości podstawowej. Technologia PWM zmienia charakterystykę fali prostokątnej. Impulsy używane do przełączania są modulowane i regulowane przed dostarczeniem ich do podłączonego obciążenia. Gdy nie jest wymagane sterowanie napięciem, stosowana jest stała szerokość impulsu.
Typy i przebiegi falowników PWM
Technika PWM w falowniku obejmuje dwa sygnały. Jeden sygnał służy jako odniesienie, a drugi będzie nośną. Impuls wymagany do przełączenia trybu pracy falownika można wygenerować przez porównanie tych dwóch sygnałów. Istnieją różne techniki PWM.
Modulacja szerokości pojedynczego impulsu (SPWM)
Na każde pół cyklu dostępny jest tylko jeden impuls do sterowania techniką. Sygnał fali prostokątnej będzie służył jako odniesienie, a fala trójkątna będzie nośną. Wygenerowany impuls bramki będzie wynikiem porównania nośnej i sygnałów odniesienia. Wyższe harmoniczne są główną wadą tej techniki.
Modulacja szerokości pojedynczego impulsu
Modulacja wielu szerokości impulsu (MPWM)
Technika MPWM służy do przezwyciężenia wady SPWM. Zamiast pojedynczego impulsu na każde pół cyklu napięcia na wyjściu stosuje się wiele impulsów. Częstotliwość na wyjściu jest kontrolowana poprzez sterowanie częstotliwością nośnej.
Wielokrotna modulacja szerokości impulsu
Sinusoidalna modulacja szerokości impulsu
W tego typu technice PWM zamiast fali prostokątnej jako odniesienie stosuje się falę sinusoidalną, a nośną będzie fala trójkątna. Sygnał sinusoidalny będzie sygnałem wyjściowym, a jego wartość skuteczna napięcia jest kontrolowana przez wskaźnik modulacji.
Sinusoidalna modulacja szerokości impulsu
Zmodyfikowana sinusoidalna modulacja szerokości impulsu
Fala nośna jest stosowana w pierwszym i ostatnim 60-stopniowym przedziale na każde pół cyklu. Ta modyfikacja ma na celu poprawę charakterystyk harmonicznych. Zmniejsza straty spowodowane przełączaniem i zwiększa składową podstawową.
Zmodyfikowana sinusoidalna modulacja szerokości impulsu
Aplikacje
Najczęściej falowniki PWM są wykorzystywane w przemiennikach częstotliwości AC, w których prędkość napędu jest zależna od zmian częstotliwości przyłożonego napięcia. Głównie obwody w elektronice mocy mogą być sterowane za pomocą sygnałów PWM. Do generowania sygnałów w postaci analogowej z urządzeń cyfrowych, takich jak mikrokontrolery , technika PWM jest korzystna. Ponadto istnieją różne aplikacje, w których technologia PWM jest używana w różnych obwodach.
Tak więc chodzi o przegląd falowników PWM, typów, działania i ich zastosowań. Czy możesz opisać, jak technologia PWM jest wykorzystywana w telekomunikacji?
