Konvertuokite kvadratinės bangos keitiklį į sinusinės bangos keitiklį

Šiame įraše paaiškinamos kelios grandinės koncepcijos, kurios gali būti naudojamos konvertuojant ar modifikuojant bet kurį įprastą kvadratinių bangų keitiklį į sudėtingą sinusinės bangos keitiklio konstrukciją.

Prieš nagrinėjant įvairius šiame straipsnyje paaiškintus dizainus, būtų įdomu sužinoti veiksnius, kurie paprastai daro sinusinės bangos keitiklį labiau pageidaujamą nei kvadratinės bangos dizainą.

Kaip dažnis veikia inverteriuose

Inverteriai iš esmės apima dažnį arba svyravimus, kad būtų galima atlikti padidinimo ir inversijos veiksmus. Kaip žinome, dažnis yra impulsų generavimas pagal tam tikrą vienodą ir apskaičiuotą modelį, pavyzdžiui, tipinis keitiklio dažnis gali būti įvertintas 50Hz arba 50 teigiamų impulsų per sekundę.

Pagrindinė keitiklio dažnio bangos forma yra kvadratinių bangų impulsų forma.

Kaip mes visi žinome, kvadratinė banga niekada netinka valdyti sudėtingą elektroninę įrangą, tokią kaip televizorius, muzikos grotuvai, kompiuteriai ir kt.

Kintamosios srovės (kintamosios srovės) tinklą, kurį įsigyjame savo namų tinklo lizde, taip pat sudaro pulsuojantis srovės dažnis, tačiau jie yra sinusoidinių arba sinusinių bangų pavidalu.

Paprastai tai yra 50Hz arba 60Hz dažnis, atsižvelgiant į konkrečias šalies paslaugų specifikacijas.

Pirmiau minėta sinusinė mūsų namų kintamosios srovės bangos kreivė reiškia eksponentiškai kylančias įtampos smailes, kurios sudaro 50 dažnio ciklų.

Kadangi mūsų buitinė kintamoji srovė generuojama per magnetines turbinas, bangos forma yra savaime sinusinė banga, todėl nereikia daugiau apdoroti ir tampa tiesiogiai naudojama namuose visų tipų prietaisams.

Atvirkščiai, inverteriuose pagrindinė bangos forma yra kvadratinių bangų forma, kurią reikia kruopščiai apdoroti, kad įrenginys būtų suderinamas su visų tipų įranga.

Skirtumas tarp kvadratinės ir sinusinės bangos

Kaip parodyta paveikslėlyje, kvadratinės ir sinusinės bangos didžiausios įtampos lygiai gali būti vienodi, tačiau RMS vertė arba vidutinė kvadrato vertė negali būti tapačios. Šiuo aspektu kvadratinė banga ypač skiriasi nuo sinusinės bangos, nors smailės vertė gali būti vienoda.

Todėl kvadratinės bangos keitiklis, dirbantis su 12 V nuolatine srove, sukurtų išėjimą, lygų, tarkime, 330 V, kaip sinusinės bangos keitiklis, veikiantis su ta pačia baterija, tačiau, jei matuosite abiejų keitiklių išėjimo RMS, tai labai skirsis (330 V ir 220 V).

Vaizde neteisingai rodoma 220 V kaip smailė, iš tikrųjų ji turėtų būti 330 V

Pirmiau pateiktoje diagramoje žalios spalvos bangos forma yra sinuso bangos forma, o oranžine pavaizduota kvadratinė bangos forma. Užtamsinta dalis yra RMS perteklius, kurį reikia išlyginti, kad abi RMS vertės būtų kuo artimesnės.

Kvadratinių bangų keitiklio pavertimas sinusinės bangos ekvivalentu iš esmės reiškia, kad kvadratinių bangų keitikliui leidžiama pagaminti reikiamą maksimalią, tarkime, 330 V, o vis dėlto RMS beveik lygią sinusinės bangos atitikmeniui.

Kaip konvertuoti / modifikuoti kvadratinę bangos formą į sinusinės bangos formos ekvivalentą

Tai galima padaryti arba iškirpiant kvadratinės bangos pavyzdį į sinusinės bangos formą, arba tiesiog susmulkinant kvadratinės bangos formos pavyzdį į gerai apskaičiuotas mažesnes dalis, kad jos RMS taptų labai artima standartinei tinklo kintamosios srovės RMS vertei.

Norėdami iškirpti kvadratinę bangą iki tobulos sinusinės bangos, galime naudoti wien tiltinį osciliatorių arba tiksliau „bubba osciliatorių“ ir paduoti jį į sinusinės bangos procesoriaus stadiją. Šis metodas būtų pernelyg sudėtingas, todėl nėra rekomenduojama įgyvendinti esamą kvadratinių bangų keitiklį sinusinių bangų keitikliui.

Įgyvendinamesnė idėja būtų suskaidyti susijusią kvadratinę bangą išvesties įrenginių pagrinde iki reikiamo RMS laipsnio.

Žemiau pateiktas vienas klasikinis pavyzdys:

Pirmojoje diagramoje parodyta kvadratinių bangų keitiklio grandinė. Pridėję paprastą AMV smulkintuvą, mes galime iki reikalingo laipsnio suskaidyti impulsus atitinkamų mosfetų pagrinde.

Modifikuota minėtos grandinės kvadratinės ir sinusinės bangos ekvivalento keitiklio versija.

Čia žemesnis AMV generuoja impulsus aukštu dažniu, kurių ženklo / erdvės santykį galima tinkamai pakeisti iš anksto nustatyto VR1 pagalba. Ši PWM valdoma išvestis taikoma mosfetų vartams, kad jų laidumas atitiktų nustatytą RMS vertę.

Tikėtinas tipinis bangos formos modelis iš pirmiau nurodytos modifikacijos:

Bangos forma prie „mosfet“ vartų:

Bangos forma transformatoriaus išėjime:

Bangos forma po tinkamo filtravimo naudojant induktorius ir kondensatorius transformatoriaus išėjime:

Dalių sąrašas

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K omai,
C1, C2 = 0,47 uF / 100 V metalizuotas
C3, C4 = 0,1 uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = bet kuris 30V, 10amp mosfet, N kanalas.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K iš anksto nustatytas
Transformatorius = 9-0-9V, 8 amp ( Norint teisingai optimizuoti jėgos parametrus, specifikacijos turi būti parinktos pagal išėjimo apkrovą )
Baterija = 12V, 10AH

Geresnis efektyvumo rodiklis

Pirmiau pateiktas pakeitimas ar modifikavimas užtikrins maždaug 70% efektyvumo, pasiekus RMS atitikimą. Jei jus domina geresnis ir tikslesnis suderinimas, tikriausiai reikės IC 556 PWM bangos formos procesoriaus.

Norėtumėte remtis šiuo straipsniu, kuriame parodytas principas modifikuojant kvadratinę bangos formą į sinusinę naudojant porą IC555.

Iš minėtos grandinės išvestis gali būti panašiai tiekiama į atitinkamų maitinimo įtaisų vartus arba pagrindą, esančius kvadratiniame keitiklio bloke.

Išsamesnį požiūrį galima pamatyti šiame straipsnyje, kai IC 556 naudojamas tiksliai PWM pagrįstai modifikuotai sinusinei bangai išgauti ekvivalentai iš kvadratinių bangų imties šaltinio.

Ši bangos forma yra integruota su esamais išvesties įrenginiais, kad būtų įgyvendinti numatyti pakeitimai.

Pirmiau pateikti pavyzdžiai išmoko paprastesnių metodų, kuriais naudojant bet kurį esamą kvadratinės bangos keitiklį galima modifikuoti į sinusinės bangos keitiklį.

Konvertuojama į SPWM

Ankstesniame straipsnyje mes sužinojome, kaip galima optimizuoti kvadratinių bangų keitiklio bangos formą, kad būtų galima gauti sinusinės bangos rūšies bangą, susmulkinant kvadratinę bangą į mažesnes dalis.

Tačiau gilesnė analizė rodo, kad jei susmulkinta bangos forma nėra matuojama SPWM pavidalu, pasiekti tinkamo sinusinės bangos atitikmens gali būti neįmanoma.

Norėdami įvykdyti šią sąlygą, SPWM keitiklio grandinė tampa būtina norint išgauti idealiausią sinuso bangos formą iš keitiklio.

Ši schema parodo, kaip tai būtų galima veiksmingai įgyvendinti naudojant anksčiau aptartus dizainus.

Per vieną iš mano ankstesnių straipsnių mes supratome kaip opampas galėtų būti naudojamas kuriant SPWM , tą pačią teoriją galima pamatyti taikant minėtą koncepciją. Čia naudojami du trikampio bangos generatoriai, vienas priima greito kvadrato bangą iš apatinio astalo, o kitas priima lėtas kvadratines bangas iš viršutinės stačiosios ir apdoroja jas atitinkamai greitomis ir lėtomis trikampio bangų išvestimis.

Šios apdorotos trikampio bangos tiekiamos dviem opampo įėjimams, kurie galiausiai paverčia juos SPWM arba sinusinės bangos impulso pločiais.

Šie SPWM naudojami kapoti signalus prie „mosfets“ vartų, kurie galiausiai perjungia bangos formą per prijungtą transformatoriaus apviją, kad sukurtų tikslią grynos sinusinės bangos formos kopiją antrinėje transformatoriaus pusėje per magnetinę indukciją.