Inverterio įtampos kritimo problema - kaip išspręsti

Kai sinchroninės išvesties įgalinimui inverteryje naudojamas PWM, keitiklio įtampa kritimas tampa pagrindine problema, ypač jei parametrai apskaičiuojami neteisingai.

Šioje svetainėje galbūt susidūrėte su daugybe sinusinės ir grynosios sinusinės bangos keitiklio koncepcijų, naudodamiesi PWM sklaidos kanalais arba SPWM integracijomis. Nors ši koncepcija veikia labai gražiai ir leidžia vartotojui gauti reikiamus sinusinės bangos išėjimus, atrodo, kad jie susiduria su išėjimo įtampos kritimo problemomis, esant apkrovai.

Šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip tai ištaisyti paprastu supratimu ir skaičiavimais.

Pirmiausia turime suprasti, kad keitiklio išėjimo galia yra tik įėjimo įtampa ir srovė, tiekiama į transformatorių.

Todėl čia turime įsitikinti, kad transformatorius yra tinkamai įvertintas, kad apdorotų įvesties tiekimą taip, kad sukurtų norimą išėjimą ir galėtų išlaikyti apkrovą be kritimo.

Iš šios diskusijos bandysime paprastais skaičiavimais išanalizuoti metodą, kaip atsikratyti šios problemos, teisingai sukonfigūruojant parametrus.

Kvadratinių bangų keitiklių išėjimo įtampos analizė

Kvadratinės bangos keitiklio grandinėje mes dažniausiai rasime bangos formą, kaip parodyta žemiau, visuose maitinimo įtaisuose, kurie srovę ir įtampą perduoda į atitinkamą transformatoriaus apviją pagal Mosfet laidumo greitį, naudodami šią kvadratinę bangą:

Čia galime pamatyti, kad didžiausia įtampa yra 12 V, o darbo ciklas yra 50% (lygus bangos formos įjungimo / išjungimo laikas).

Tęsti analizę Pirmiausia turime rasti vidutinę įtampą, sukeltą atitinkamoje transformatoriaus apvijoje.

Tarkime, kad mes naudojame centrinį čiaupą 12-0-12V / 5 amp trafo ir darant prielaidą, kad vienai iš 12V apvijos taikoma 12V @ 50% darbo ciklas, tada toje apvijoje sukeltą galią galima apskaičiuoti taip:

12 x 50% = 6 V

Tai tampa vidutine įtampa per maitinimo įtaisų vartus, kurie atitinkamai valdo trafo apviją tokiu pačiu greičiu.

Už dvi trafos apvijos puses gauname 6V + 6V = 12V (sujungiant abi centrinio čiaupo trafo puses.

Padauginus šį 12 V su visa srovės galia 5 amperais, gaunama 60 vatų

Kadangi faktinis transformatoriaus galingumas taip pat yra 12 x 5 = 60 vatų, tai reiškia, kad trasos pirminėje vietoje sukelta galia yra pilna, todėl išėjimas taip pat bus pilnas, leidžiantis išėjimui veikti be įtampos kritimo esant apkrovai .

Šis 60 vatų yra lygus faktiniam transfomero galingumui, t. Y. 12 V x 5 amp = 60 vatų. todėl trafo išėjimas veikia su maksimalia jėga ir nemažina išėjimo įtampos, net kai prijungta maksimali 60 vatų apkrova.

PWM pagrįstos keitiklio išėjimo įtampos analizė

Tarkime, kad mes pritaikome PWM kapojimą per galios mosfetų vartus, tarkime, 50% darbo ciklo greičiu ant mosfetų vartų (kurie jau veikia su 50% darbo ciklu nuo pagrindinio osciliatoriaus, kaip aptarta aukščiau)

Tai dar kartą reiškia, kad anksčiau apskaičiuotas 6 V vidurkis dabar papildomai veikia šis PWM tiekimas su 50% darbo ciklu, sumažinant vidutinę įtampos vertę per „mosfet“ vartus iki:

6 V x 50% = 3 V (nors pikas vis tiek yra 12 V)

Sujungus šį 3V vidurkį abiejose gaunamose apvijos pusėse

3 + 3 = 6V

Padauginus šį 6 V su 5 stiprintuvais, gauname 30 vatų.

Na, tai yra 50% mažiau nei tai, ką vertina transformatorius.

Todėl, matuojant išėjime, nors išvestis gali rodyti visą 310 V (dėl 12 V smailių), tačiau esant apkrovai tai gali greitai nukristi iki 150 V, nes vidutinis maitinimas pirminėje yra 50% mažesnis už nominalią vertę.

Norėdami išspręsti šią problemą, turime vienu metu spręsti du parametrus:

1) Turime įsitikinti, kad transformatoriaus apvija atitinka vidutinę įtampos vertę, kurią šaltinis pateikia naudodamas PWM kapojimą,

2), o apvijos srovė turi būti atitinkamai nurodyta taip, kad išėjimo AC nekristų esant apkrovai.

Panagrinėkime savo pirmiau pateiktą pavyzdį, kai įvedus 50% PWM, apvijos įvestis sumažėjo iki 3 V, kad sustiprintume ir išspręstume šią situaciją, turime užtikrinti, kad trafo apvija turėtų būti atitinkamai įvertinta 3 V. Todėl šioje situacijoje transformatorius turi būti įvertintas 3-0-3V įtampa

Dabartinės transformatoriaus specifikacijos

Atsižvelgiant į tai, kad trafo pasirinkimas yra didesnis nei 3-0-3V, atsižvelgiant į tai, kad trafo išėjimas yra skirtas dirbti su 60 vatų apkrova ir nuolatiniu 220 V, mums gali reikėti, kad pagrindinis trafo įvertinimas būtų 60/3 = 20 amperų Taip, tai yra 20 amperų, ​​kurių trafas turi būti, kad būtų užtikrintas 220 V įtampos išlaikymas, kai prie išėjimo prijungta visa 60 vatų apkrova.

Nepamirškite tokioje situacijoje, jei išėjimo įtampa matuojama be apkrovos, gali būti pastebimas nenormalus išėjimo įtampos vertės padidėjimas, kuris gali viršyti 600 V. Taip gali atsitikti, nes nors vidutinė mosfetuose sukelta vertė yra 3 V, smailė visada yra 12 V.

Tačiau nėra ko jaudintis, jei atsitiktų pamatyti šią aukštą įtampą be apkrovos, nes ji greitai nusistovės iki 220 V, kai tik apkrova bus užklijuota.

Tai pasakius, jei vartotojams atrodo barškantis matant tokį padidėjusį įtampos lygį be apkrovos, tai galima ištaisyti papildomai taikant išėjimo įtampos reguliatoriaus grandinė kurį jau aptariau viename iš savo ankstesnių pranešimų, tą patį galite veiksmingai pritaikyti ir šioje koncepcijoje.

Arba pakeltos įtampos ekraną galima neutralizuoti prijungiant 0,45uF / 600V kondensatorių išėjime arba bet kokį panašaus dydžio kondensatorių, kuris taip pat padėtų išfiltruoti PWM į tolygiai kintančią sinusinės bangos formą.

Didelis dabartinis klausimas

Pirmiau aptartame pavyzdyje matėme, kad pjaustant 50% PWM, mes esame priversti naudoti 3-0-3V trafą 12 V maitinimo šaltiniui, priversdami vartotoją kreiptis į 20 amperų transformatorių, kad gautų tik 60 vatų. atrodo visai neprotingai.

Jei 3 V reikalauja 20 amperų, ​​kad gautų 60 vatų, tai reiškia, kad 6 V reiktų 10 amperų, ​​kad generuotų 60 vatų, ir ši vertė atrodo gana valdoma ....... arba kad dar geriau, 9 V leistų jums dirbti 6,66 ampero trafo, kuris atrodo dar labiau pagrįstas.

Pirmiau pateiktame teiginyje sakoma, kad jei padidėja vidutinė įtampos indukcija trafo apvijoje, dabartinis reikalavimas yra sumažėjęs, o kadangi vidutinė įtampa priklauso nuo PWM ON laiko, tai tiesiog reiškia, kad norint pasiekti didesnę vidutinę įtampą pagrindinėje trafo dalyje, jūs tiesiog per daug padidinote PWM ON laiką, tai dar vienas alternatyvus ir efektyvus būdas teisingai sustiprinti išėjimo įtampos kritimo problemą PWM pagrįstuose keitikliuose.

Jei turite kokių nors klausimų ar abejonių dėl temos, visada galite pasinaudoti žemiau esančiu komentarų laukeliu ir pateikti savo nuomonę.