Kare Dalga İnvertörünü Sinüs İnvertörüne dönüştürme

Yazı, herhangi bir sıradan kare dalga invertörünü sofistike bir sinüs dalgası invertör tasarımına dönüştürmek veya değiştirmek için kullanılabilecek birkaç devre konseptini açıklamaktadır.

Bu makalede açıklanan çeşitli tasarımları incelemeden önce, tipik olarak bir sinüs dalgalı invertörü kare dalga tasarımından daha cazip kılan faktörleri bilmek ilginç olacaktır.

İnvertörlerde Frekans Nasıl Çalışır?

İnvertörler, temel olarak, yükseltme ve ters çevirme eylemlerini uygulamak için frekans veya salınımlar içerir. Bildiğimiz gibi frekans, bazı tekdüze ve hesaplanmış modelde darbelerin üretilmesidir, örneğin tipik bir çevirici frekansı saniyede 50 Hz veya 50 pozitif darbede derecelendirilebilir.

Bir invertörün temel frekans dalga biçimi kare dalga darbeleri biçimindedir.

Hepimizin bildiği gibi, bir kare dalga asla TV, müzik çalarlar, bilgisayarlar vb. Gibi sofistike elektronik ekipmanı çalıştırmak için uygun değildir.

Evsel şebeke prizimizden aldığımız AC (alternatif akım) şebekesi de atımlı akım frekansından oluşur, ancak bunlar sinüzoidal dalgalar veya sinüs dalgaları şeklindedir.

Ülkeye özgü yardımcı program özelliklerine bağlı olarak normalde 50 Hz veya 60 Hz'dir.

Ev AC dalga formumuzun yukarıda belirtilen sinüs eğrisi, frekansın 50 döngüsünü oluşturan üssel olarak yükselen voltaj zirvelerini ifade eder.

Ev tipi AC'miz manyetik türbinler aracılığıyla üretildiğinden, dalga formu doğası gereği bir sinüs dalgasıdır, bu nedenle daha fazla işlem gerektirmez ve tüm cihaz türleri için evlerde doğrudan kullanılabilir hale gelir.

Tersine invertörlerde, temel dalga biçimi, üniteyi her tür ekipmanla uyumlu hale getirmek için kapsamlı işlem gerektiren kare dalgalar şeklindedir.

Kare Dalga ve Sinüs Dalgası Arasındaki Fark

Şekilde gösterildiği gibi, bir kare dalga ve sinüs dalgası aynı tepe voltaj seviyelerine sahip olabilir, ancak RMS değeri veya kök ortalama kare değeri aynı olmayabilir. Tepe değeri aynı olsa bile kare dalgayı özellikle sinüs dalgasından farklı kılan şey bu özelliktir.

Bu nedenle, 12V DC ile çalışan bir kare dalgalı invertör, aynı pille çalışan bir sinüs dalgası invertörü gibi 330V'ye eşdeğer bir çıkış üretecektir, ancak her iki invertörün çıkış RMS'sini ölçerseniz, önemli ölçüde farklılık gösterecektir (330V ve 220V).

Resim, tepe noktası olarak 220V gösteriyor, aslında 330V olmalı

Yukarıdaki diyagramda, yeşil renkli dalga biçimi sinüs dalga biçimidir, turuncu ise kare dalga biçimini gösterir. Gölgeli kısım, her iki RMS değerini olabildiğince yakın hale getirmek için dengelenmesi gereken fazla RMS'dir.

Bir kare dalgalı invertörü bir sinüs dalgası eşdeğerine dönüştürmek, temel olarak kare dalga invertörünün, söz konusu 330V'nin gerekli tepe değerini üretmesine, ancak sinüs dalgası karşılığına hemen hemen eşit bir RMS'ye sahip olmasına izin vermek anlamına gelir.

Kare Dalga Formunu Sinüs Dalga Formuna Eşdeğer Olarak Dönüştürme / Değiştirme

Bu, bir kare dalga örneğini bir sinüs dalgası formuna oyarak veya basitçe bir örnek kare dalga formunu iyi hesaplanmış daha küçük parçalara bölerek yapılabilir, böylece RMS'si standart ana AC RMS değerine çok yakın olur.

Bir kare dalgayı mükemmel bir sinüs dalgasına dönüştürmek için, bir wien köprü osilatörü veya daha doğrusu bir 'bubba osilatörü' kullanabilir ve onu bir sinüs dalgası işlemci aşamasına besleyebiliriz. Bu yöntem çok karmaşık olacaktır ve bu nedenle mevcut bir kare dalga inverteri sinüs dalgalı invertöre uygulamak için tavsiye edilen bir fikir değildir.

Daha uygun fikir, çıkış cihazlarının tabanındaki ilişkili kare dalgayı gerekli RMS derecesine kesmek olacaktır.

Klasik bir örnek aşağıda gösterilmiştir:

İlk diyagram bir kare dalga invertör devresini göstermektedir. Basit bir AMV kıyıcı ekleyerek, ilgili mosfetlerin tabanındaki darbeleri gereken dereceye kadar parçalayabiliriz.

Yukarıdaki devrenin sinüs dalgasına eşdeğer invertör versiyonuna modifiye edilmiş kare dalga.

Burada düşük AMV, işaret / boşluk oranı önceden ayarlanmış VR1 yardımıyla uygun şekilde değiştirilebilen yüksek frekansta darbeler üretir. Bu PWM kontrollü çıktı, iletimini öngörülen RMS değerine uyarlamak için mosfetlerin kapılarına uygulanır.

Yukarıdaki modifikasyondan beklenen tipik dalga formu modeli:

Mosfet kapılarındaki dalga formu:

Transformatör çıkışındaki dalga formu:

Transformatörün çıkışındaki indüktörler ve kapasitörler kullanılarak uygun filtrelemeden sonra dalga formu:

Parça listesi

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K Ohm,
C1, C2 = 0.47uF / 100V metalize
C3, C4 = 0.1uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = herhangi bir 30V, 10amp mosfet, N-kanalı.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K ön ayarı
Transformatör = 9-0-9V, 8 amper ( Doğru güç optimizasyonu için özellikler çıkış yüküne göre seçilmelidir )
Akü = 12V, 10AH

Daha İyi Verimlilik Oranı

Yukarıdaki dönüştürme veya değiştirme, elde edilen RMS eşleştirmesiyle yaklaşık% 70 verimlilik sağlayacaktır. Daha iyi ve hassas bir eşleştirme elde etmekle ilgileniyorsanız, muhtemelen bir IC 556 PWM dalga formu işlemcisi gerekecektir.

Arkasındaki prensibi gösteren bu makaleye başvurmak isteyebilirsiniz. bir kare dalga formunu sinüs dalga formuna dönüştürmek birkaç IC555 kullanarak.

Yukarıda bahsedilen devreden gelen çıktı, mevcut kare çevirici birimde bulunan ilgili güç cihazlarının kapısına veya tabanına benzer şekilde beslenebilir.

Bu makalede daha kapsamlı bir yaklaşıma tanık olunabilir. IC 556, hassas PWM tabanlı modifiye sinüs dalgasını çıkarmak için kullanılır bir kare dalga örnek kaynağından eşdeğerler.

Bu dalga formu, amaçlanan modifikasyonları uygulamak için mevcut çıkış cihazlarıyla entegre edilmiştir.

Yukarıdaki örnekler bize, herhangi bir mevcut sıradan kare dalga invertörünün bir sinüs dalgası invertör tasarımına dönüştürülebileceği daha basit yöntemleri öğretir.

SPWM'ye dönüştürme

Yukarıdaki makalede, kare dalgalı invertörün dalga biçiminin, kare dalgayı daha küçük bölümlere bölerek sinüs dalgası türü bir dalga biçimi elde etmek için nasıl optimize edilebileceğini öğrendik.

Ancak daha derin bir analiz, kesilmiş dalga biçimi SPWM'ler biçiminde boyutlandırılmadıkça, uygun bir sinüs dalgası eşdeğerinin elde edilmesinin mümkün olmayabileceğini göstermektedir.

Bu koşulu sağlamak için, bir SPWM dönüştürücü devresi, inverterden en ideal sinüs dalgası biçimini oluşturmak için gerekli hale gelir.

Aşağıdaki diyagram, yukarıda tartışılan tasarımlarla bunun nasıl etkili bir şekilde uygulanabileceğini göstermektedir.

Daha önceki makalelerimden biri sayesinde anladık SPWM'ler oluşturmak için bir opamp nasıl kullanılabilir? Aynı teori yukarıdaki kavramda da görülebilir. Burada iki üçgen dalga üreteci kullanılır, biri alt kararsızdan hızlı kare dalgayı kabul ederken, diğeri üst kararsızdan yavaş kare dalgaları kabul eder ve bunları sırasıyla hızlı ve yavaş üçgen dalga çıktılarına dönüştürür.

Bu işlenmiş üçgen dalga, bir opampın iki girişinden beslenir ve bu, sonunda onları SPWM'lere veya sinüs dalgası darbe genişliklerine dönüştürür.

Bu SPWM'ler, manyetik indüksiyon yoluyla transformatörün ikincil tarafında saf sinüs dalga formunun tam bir kopyasını oluşturmak için nihayetinde dalga formunu bağlı transformatör sargısı üzerinden değiştiren mosfetlerin kapısındaki sinyalleri kesmek için kullanılır.