Проблем с падането на напрежението на инвертора - как да се реши

Когато ШИМ се използва в инвертор, за да даде възможност за изход на синусоида, напрежение на инвертора drop се превръща в основен проблем, особено ако параметрите не са изчислени правилно.

В този уебсайт може да сте попаднали на много концепции за синусоидални и чисти синусоидални инвертори, използващи PWM емисии или интеграции на SPWM. Въпреки че концепцията работи много добре и позволява на потребителя да получи необходимите изходи, еквивалентни на синусоида, те изглежда се борят с проблеми с падането на изходното напрежение под товар.

В тази статия ще научим как да коригираме това чрез просто разбиране и изчисления.

Първо трябва да осъзнаем, че изходната мощност от инвертор е просто продукт на входно напрежение и ток, които се подават към трансформатора.

Следователно тук трябва да се уверим, че трансформаторът е правилно номинален за обработка на входящото захранване, така че да произвежда желаната мощност и да е в състояние да поддържа товара без никакво падане.

От следващата дискусия ще се опитаме да анализираме чрез прости изчисления метода, за да се отървем от този проблем, като конфигурираме правилно параметрите.

Анализиране на изходното напрежение в инвертори с квадратна вълна

В инверторна верига с квадратна вълна обикновено ще намерим формата на вълната, както е показано по-долу, в силовите устройства, които доставят тока и напрежението към съответната намотка на трансформатора според скоростта на проводимост на MOSFET, използвайки тази квадратна вълна:

Тук можем да видим, че пиковото напрежение е 12V, а работният цикъл е 50% (равно на времето за включване / изключване на формата на вълната).

За да продължим с анализа Първо трябва да намерим средното напрежение, индуцирано в съответната намотка на трансформатора.

Ако предположим, че използваме централен кран 12-0-12V / 5 ампер трафо, и ако приемем, че 12V при 50% работен цикъл е приложен към една от 12V намотка, тогава мощността, индуцирана в тази намотка, може да бъде изчислена, както е дадено по-долу:

12 x 50% = 6V

Това се превръща в средното напрежение през портите на силовите устройства, които съответно задвижват трафо намотката със същата скорост.

За двете половини на намотката trafo получаваме 6V + 6V = 12V (комбинирайки двете половини на централния кран trafo.

Умножаването на това 12V с пълния токов капацитет 5 ампера ни дава 60 вата

Сега, тъй като действителната мощност на трансформатора също е 12 х 5 = 60 вата, означава, че мощността, индуцирана в първичната част на трафото, е пълна и следователно изходът също ще бъде пълен, което позволява на изхода да работи без спад на напрежението под товар .

Тези 60 вата са равни на действителната мощност на трансформатора, т.е. 12V x 5 amp = 60 вата. следователно изходът от трафото работи с максимална сила и не пада изходното напрежение, дори когато е свързан максимален товар от 60 вата.

Анализ на PWM инверторно изходно напрежение

Сега да предположим, че прилагаме ШИМ нарязване през портите на силовите MOSFET-и, да речем със скорост от 50% работен цикъл на портите на MOSFET-ите (които вече работят с 50% работен цикъл от основния генератор, както беше обсъдено по-горе)

Това отново означава, че изчислената по-рано средна стойност 6V сега се влияе допълнително от това ШИМ захранване с 50% работен цикъл, намалявайки средната стойност на напрежението през портата на MOSFET до:

6V x 50% = 3V (въпреки че пикът все още е 12V)

Комбинирайки тази 3V средна стойност за двете половини на намотката, която получаваме

3 + 3 = 6V

Умножаването на това 6V с 5 усилвателя ни дава 30 вата.

Е, това е 50% по-малко от това, което трансформаторът е предназначен да обработва.

Следователно, когато се измерва на изхода, макар че изходът може да показва пълни 310V (поради пиковете 12V), но при натоварване това може бързо да падне до 150V, тъй като средното захранване на първичния е 50% по-малко от номиналната стойност.

За да коригираме този проблем, трябва да се справим едновременно с два параметъра:

1) Трябва да се уверим, че намотката на трансформатора съответства на средната стойност на напрежението, доставена от източника, използвайки ШИМ нарязване,

2) и токът на намотката трябва да бъде съответно определен, така че изходният AC да не пада под товар.

Нека разгледаме горния ни пример, когато въвеждането на 50% ШИМ доведе до намаляване на входа към намотката до 3V, за да подсилим и да се справим с тази ситуация, трябва да гарантираме, че намотката на трафото трябва да бъде съответно оценена на 3V. Следователно в тази ситуация трансформаторът трябва да бъде оценен на 3-0-3V

Текущи спецификации за трансформатора

Като се има предвид th над 3-0-3V избор на трафо, и като се има предвид, че изходът от трафо е предназначен да работи с натоварване от 60 вата и устойчиви 220V, може да се наложи първичната част на трафото да бъде оценена на 60/3 = 20 ампера , да това са 20 ампера, които трафото ще трябва да бъде, за да се гарантира, че 220V се поддържа, когато към изхода е прикрепен пълен товар от 60 вата.

Не забравяйте, че в такава ситуация, ако изходното напрежение се измерва без товар, може да се наблюдава необичайно увеличение на стойността на изходното напрежение, което може да изглежда над 600V. Това може да се случи, защото въпреки че средната стойност, индуцирана през MOSFET-та, е 3V, пикът винаги е 12V.

Но няма от какво да се притеснявате, ако случайно видите това високо напрежение без товар, защото то бързо ще се уталожи до 220V веднага щом товар се закачи.

Като каза това, ако потребителите смятат, че трака, за да видят такова повишено ниво на напрежение без товар, това може да бъде коригирано чрез допълнително прилагане на верига на регулатора на изходното напрежение което вече обсъдих в една от по-ранните ми публикации, можете ефективно да приложите същото и с тази концепция.

Алтернативно, дисплеят с повишено напрежение може да бъде неутрализиран чрез свързване на кондензатор 0.45uF / 600V през изхода или всеки подобен кондензатор, което също би помогнало за филтриране на ШИМ в плавно променяща се форма на синусоида.

Големият актуален брой

В горния обсъден пример видяхме, че с 50% ШИМ нарязване, ние сме принудени да използваме 3-0-3V trafo за 12V захранване, принуждавайки потребителя да отиде за трансформатор 20 ампера само за да получи 60 вата, което изглежда доста неразумно.

Ако 3V изисква 20 ампера, за да получи 60 вата, означава, че 6V ще изискват 10 ампера, за да генерира 60 вата, и тази стойност изглежда доста управляема ....... или за да бъде още по-добра, 9V ще ви позволи да работите с 6,66 ампер трафо, което изглежда още по-разумно.

Горното твърдение ни казва, че ако средната индукция на напрежението на намотката на трафото се увеличи, изискването за ток се намалява и тъй като средното напрежение зависи от времето за включване на ШИМ, просто означава, че за постигане на по-високи средни напрежения на трафото първично, просто сте увеличили времето за включване на ШИМ, това е друг алтернативен и ефективен начин за правилно подсилване на проблема с падането на изходното напрежение в инвертори, базирани на ШИМ.

Ако имате някакви уточнени въпроси или съмнения по темата, винаги можете да се възползвате от полето за коментари по-долу и да отбележите мненията си.