Inverter Gerilim Düşümü Sorunu - Nasıl Çözülür?

Bir sinüs dalgası çıkışını etkinleştirmek için bir inverterde PWM kullanıldığında, invertör voltajı düşüş, özellikle parametreler doğru hesaplanmazsa önemli bir sorun haline gelir.

Bu web sitesinde PWM beslemelerini veya SPWM entegrasyonlarını kullanan birçok sinüs dalgası ve saf sinüs dalgası invertör konseptiyle karşılaşmış olabilirsiniz. Konsept çok güzel çalışmasına ve kullanıcının gerekli sinüs dalgası eşdeğer çıktılarını almasına izin verse de, yük altında çıkış voltajı düşüşü sorunları ile mücadele ediyor gibi görünüyorlar.

Bu yazıda basit anlayış ve hesaplamalarla bunu nasıl düzelteceğimizi öğreneceğiz.

Öncelikle, bir inverterden gelen çıkış gücünün, transformatöre sağlanan giriş voltajı ve akımının ürünü olduğunu anlamalıyız.

Bu nedenle, burada, transformatörün, giriş kaynağını istenen çıktıyı üretecek ve yükü herhangi bir düşme olmadan sürdürebilecek şekilde işlemek için doğru derecelendirildiğinden emin olmalıyız.

Aşağıdaki tartışmadan, parametreleri doğru bir şekilde yapılandırarak bu sorundan kurtulmanın yöntemini basit hesaplamalarla analiz etmeye çalışacağız.

Kare Dalga İnvertörlerde Çıkış Geriliminin Analizi

Bir kare dalga invertör devresinde, bu kare dalgayı kullanarak mosfet iletim hızına göre akımı ve gerilimi ilgili transformatör sargısına ileten güç cihazlarında aşağıda gösterildiği gibi tipik olarak dalga biçimini bulacağız:

Burada tepe voltajının 12V olduğunu ve görev döngüsünün% 50 olduğunu görebiliriz (dalga formunun AÇIK / KAPALI süresine eşit).

Analize devam etmek için İlk önce ilgili transformatör sargısında indüklenen ortalama gerilimi bulmamız gerekir.

12-0-12V / 5 amper trafo merkez musluğu kullandığımızı ve 12V @% 50 görev döngüsünün 12V sargılardan birine uygulandığını varsayarsak, bu sargı içinde indüklenen güç aşağıda verildiği gibi hesaplanabilir:

12 x% 50 = 6V

Bu, trafik sargısını aynı oranda çalıştıran güç cihazlarının kapıları boyunca ortalama voltaj haline gelir.

Trafo sargısının iki yarısı için, 6V + 6V = 12V (orta kademe trafosunun her iki yarısını da birleştirir.

Bu 12V'yi tam akım kapasitesi olan 5 amper ile çarpmak bize 60 watt verir

Şimdi, transformatörün gerçek watt değeri de 12 x 5 = 60 watt olduğu için, trafiğin primerinde indüklenen gücün dolu olduğu ve bu nedenle çıktının da dolu olacağı anlamına gelir, bu da çıkışın yük altında voltajda herhangi bir düşüş olmadan çalışmasına izin verir. .

Bu 60 watt, transfomerin gerçek watt değerine eşittir, yani 12V x 5 amp = 60 watt. bu nedenle trafikten gelen çıkış maksimum güçle çalışır ve maksimum 60 watt'lık bir yük bağlandığında bile çıkış voltajını düşürmez.

PWM tabanlı bir İnvertör Çıkış Geriliminin Analizi

Şimdi, güç mosfetlerinin kapıları boyunca, örneğin mosfetlerin kapılarında% 50 görev döngüsü oranında (yukarıda tartışıldığı gibi, ana osilatörden% 50 görev döngüsü ile çalışan) bir PWM uyguladığımızı varsayalım.

Bu yine, önceden hesaplanan 6V ortalamanın artık% 50 görev döngüsüne sahip bu PWM beslemesinden ek olarak etkilendiğini ve mosfet kapıları boyunca ortalama voltaj değerini düşürdüğünü gösterir:

6V x% 50 = 3V (tepe hala 12V olsa da)

Elde ettiğimiz sargının her iki yarısı için bu 3V ortalamasını birleştirerek

3 + 3 = 6V

Bu 6V'yi 5 amper ile çarpmak bize 30 watt verir.

Bu, transformatörün kaldırabileceğinden% 50 daha az.

Bu nedenle, çıkışta ölçüldüğünde, çıkış tam bir 310V gösterebilse de (12V tepe noktaları nedeniyle), ancak yük altında bu hızla 150V'ye düşebilir, çünkü birincildeki ortalama besleme nominal değerden% 50 daha azdır.

Bu sorunu gidermek için iki parametreyi aynı anda ele almalıyız:

1) Transformatör sargısının, PWM doğrama kullanılarak kaynak tarafından verilen ortalama gerilim değeriyle eşleştiğinden emin olmalıyız,

2) ve sargı akımı, AC çıkışının yük altına düşmemesi için uygun şekilde belirtilmelidir.

% 50 PWM'nin devreye girmesinin sargı girdisinin 3V'ye düşürülmesine neden olduğu yukarıdaki örneğimizi ele alalım, bu durumu güçlendirmek ve çözmek için trafiğin sargısının buna uygun olarak 3V olarak derecelendirilmesini sağlamalıyız. Bu nedenle bu durumda transformatör 3-0-3V olarak derecelendirilmelidir.

Transformatörün Mevcut Özellikleri

Yukarıdaki 3-0-3V trafik seçimini göz önünde bulundurarak, trafikten gelen çıktının 60 watt yük ve sürekli bir 220V ile çalışmasının amaçlandığını düşünürsek, trafo birincilinin 60/3 = 20 amper olarak derecelendirilmesine ihtiyaç duyabiliriz. , evet bu 20 amperdir ve çıkışa 60 watt'lık bir tam yük eklendiğinde 220V'un sürdürülmesini sağlamak için trafo olması gerekir.

Böyle bir durumda, çıkış voltajı yük olmadan ölçülürse, çıkış voltajı değerinde 600V'u aşıyor gibi görünen anormal bir artış görülebilir. Bunun nedeni, mosfetlerde indüklenen ortalama değerin 3V olmasına rağmen, zirvenin her zaman 12V olmasıdır.

Ancak, bu yüksek voltajı yüksüz görürseniz endişelenecek bir şey yoktur, çünkü bir yük bağlanır bağlanmaz hızla 220V'a düşecektir.

Bunu söyledikten sonra, kullanıcılar yük olmadan bu kadar yüksek voltaj seviyelerini görmeyi tıkırdatırsa, bu ek olarak bir uygulama uygulanarak düzeltilebilir. çıkış voltaj regülatörü devresi Daha önceki yazılarımdan birinde bahsettiğim gibi, aynısını bu kavramla da etkili bir şekilde uygulayabilirsiniz.

Alternatif olarak, yükseltilmiş voltaj göstergesi, çıkışa 0.45 uF / 600V'luk bir kapasitör veya benzer şekilde derecelendirilmiş herhangi bir kapasitör bağlanarak nötrleştirilebilir, bu da PWM'lerin sorunsuz bir şekilde değişen sinüs dalga biçimine filtre edilmesine yardımcı olur.

Yüksek Güncel Sorun

Yukarıda tartışılan örnekte,% 50 PWM doğrama ile 12V besleme için 3-0-3V trafo kullanmaya zorlandığımızı ve kullanıcıyı sadece 60 watt elde etmek için 20 amperlik bir transformatöre gitmeye zorladığımızı gördük. oldukça mantıksız görünüyor.

3V, 60 watt elde etmek için 20 amper gerektiriyorsa, 6V'nin 60 watt üretmek için 10 amper gerektireceği ve bu değerin oldukça yönetilebilir göründüğü anlamına gelir ....... veya daha da iyi hale getirmek için 9V ile çalışmanıza izin verir. daha makul görünen bir 6.66 amper trafo.

Yukarıdaki ifade bize, trafik sargısındaki ortalama voltaj indüksiyonunun artması durumunda akım gereksiniminin azaldığını ve ortalama voltajın PWM ON süresine bağlı olduğundan, basitçe trafik primerinde daha yüksek ortalama voltajların elde edilmesini ima ettiğini söyler. PWM ON süresini de artırmanız gerekiyor, bu da PWM tabanlı invertörlerde çıkış voltaj düşüşü sorununu doğru şekilde güçlendirmenin başka bir alternatif ve etkili yoludur.

Konuyla ilgili herhangi bir sorunuz veya şüpheniz varsa, aşağıdaki yorum kutusunu her zaman kullanabilir ve görüşlerinizi not edebilirsiniz.