ШИМ-инвертор — идеально подходит для подключения различных нагрузок

ШИМ (инверторы с широтно-импульсной модуляцией) служили заменой старых типов инверторов. По этой причине они имеют широкий спектр приложений в реальном времени. В большинстве случаев компании используют их при создании силовых электронных схем. Инверторы с широтно-импульсной модуляцией обычно используют MOSFET, поэтому их обычно называют инверторами PWM MOSFET. Действительно, большинство инверторов используют технологию ШИМ для получения выходного напряжения переменного тока для различных частот и величин. В этой статье мы обсудим работу инвертора PWM. Кроме того, мы коснемся схем, которые вы можете найти в инверторе ШИМ, и объясним некоторые типы инверторов ШИМ.

Что такое ШИМ-инвертор?

Вкратце, это инвертор, в работе которого используется технология широтно-импульсной модуляции. Таким образом, инверторы PWM могут поддерживать выходное напряжение на уровне номинального напряжения переменного тока независимо от подключенной нагрузки. Он работает, изменяя ширину частоты выходного напряжения.

Принцип работы инвертора ШИМ

Рис. 1. Промышленный инвертор

В обычных инверторах выходное напряжение изменяется в зависимости от изменения нагрузки. Инвертор напряжения PWM корректирует выходное фазное напряжение, используя значение нагрузки, подключенной к выходу.

Он работает, направляя часть выходных сигналов на микросхему ШИМ-контроллера. ШИМ-контроллер будет использовать напряжение обратной связи для коррекции ширины импульса, генерируемого в области генератора.

Регулировка ширины импульса исключит любые возможные изменения сигнала на выходе. Таким образом, форма волны выходного напряжения останется неизменной независимо от любых изменений нагрузки.

Какие цепи используются в инверторе ШИМ?

Рис. 2. Схема инвертора ШИМ

Если вы посмотрите на принципиальную схему инвертора ШИМ, вы поймете, что в ней используется несколько цепей. К ним относятся:

Цепь датчика тока зарядки аккумулятора

Эта схема поддерживает ток, используемый для зарядки аккумулятора, и удерживает его на номинальном уровне. Это предотвращает колебания, которые могут сократить срок службы батареи.

Схема измерения напряжения аккумулятора

В некоторых случаях батарея может разрядиться. Эта схема определяет напряжение инвертора, необходимое для зарядки аккумулятора, если это происходит. Это также помогает в непрерывной подзарядке аккумулятора после его полной зарядки.

Контур сети переменного тока

Это определяет наличие сети переменного тока. Допустим, он присутствует, инвертор переходит в состояние зарядки. При его отсутствии он переходит в режим работы от батареи.

Контур плавного пуска

Эта схема задерживает зарядку на период от восьми до десяти секунд после возобновления подачи энергии. Он защищает МОП-транзисторы от высокой мощности переменного тока.

Переключение цепи

Он переключает режимы работы инвертора. Это может быть либо режим зарядки, либо режим работы от аккумулятора, в зависимости от наличия сети.

Отключить цепь

Он контролирует работу инвертора и выключает его в случае обнаружения каких-либо отклонений. Он получает данные от нескольких сенсорных цепей.

Схема ШИМ-контроллера

Здесь схема управляет напряжением на выходе инвертора напряжения ШИМ. В большинстве случаев они используют одну микросхему, такую ​​как LM494 или KA3535. Все схемы, необходимые для работы ШИМ, обычно встроены в эти микросхемы.

Схема зарядки аккумулятора

Эта схема управляет процессом зарядки аккумулятора в инверторе. Он получает входные данные от цепи датчика сети и цепей датчика батареи.

Схема генератора

В этом случае схема выдает частоту переключения. Обычно он встроен в микросхему ШИМ.

Задающая цепь

Здесь схема управляет выходом на основе сигнала переключения инвертора. Это напоминает схему предусилителя.

Типы инверторов ШИМ

Вкратце, инвертор ШИМ работает с двумя сигналами, то есть опорным сигналом и сигналом несущей. Они генерируют импульс, необходимый для переключения режима инвертора, сравнивая эти сигналы. Существует несколько методов ШИМ. К ним относятся:

Одноимпульсная широтно-импульсная модуляция (SPWM)

Рис. 3. График SPWM

В этом случае они используют один импульс для регулирования техники в каждом периоде полураспада. Здесь он использует треугольную волну в качестве несущей и прямоугольную волну в качестве опорного сигнала.

Следовательно, сгенерированный стробирующий импульс является результатом сравнения этих сигналов. Но это вызывает более высокие гармоники.

Многократная широтно-импульсная модуляция (MPWM)

Рис. 4. ШИМ-регулятор скорости двигателя постоянного тока

Здесь они используют эту технику, чтобы предотвратить проблему, которая может возникнуть из-за использования SPWM. Точно так же несколько импульсов заменяют один импульс в каждом полупериоде выходного напряжения. Кроме того, разработчики регулируют выходную частоту, контролируя частоту носителя при сборке.

Технология MPWM в основном используется инверторами, которые управляют системами управления двигателями с переменной частотой. Следовательно, это создает множество регулировок выходной частоты и напряжения. Как правило, эта технология улучшает качество сигнала.

Модуляция ширины синусоидального импульса

Рис. 5: Простая синусоида

В этом случае синусоидальная волна заменяет прямоугольную волну в качестве опорного сигнала. При этом несущая остается в виде треугольной волны. Таким образом, на выходе будут синусоидальные сигналы. С другой стороны, индекс модуляции управляет среднеквадратичным значением напряжения.

Однако синусоидальная широтно-импульсная модуляция имеет два основных недостатка. Во-первых, он не может обеспечить такое же высокое выходное напряжение, как напряжение сети. Во-вторых, если на выходе должен быть полностью синусоидальный ШИМ; важно включать малые импульсы. Компании делают это, если пиковая волна модуляции почти того же уровня, что и пиковое напряжение несущей.

Добавление небольших импульсов может быть практически невозможным из-за времени, необходимого для включения и выключения устройств. Таким образом, в большинстве отраслей малые импульсы исключаются из соображений эффективности.

Модифицированная синусоидальная широтно-импульсная модуляция

Здесь несущий сигнал пропускают в каждом полупериоде, начальном и конечном 60° интервалы. Таким образом, эта модификация улучшает гармонические характеристики выходного сигнала. Переключение уменьшает потери и повышает основную составляющую.

Заключение

В заключение, инверторы ширины импульса используют технологию ШИМ для регулирования выходного сигнала на номинальном значении независимо от нагрузки. Благодаря своей эффективности они нашли широкое применение в промышленности, например, в ШИМ-контроллерах скорости двигателей постоянного тока. Здесь изменение частоты приложенного напряжения управляет скоростью привода.

Тем не менее, это наш обзор того, как работает инвертор PWM.

Однако, если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами.