Pulsweitenmodulierte Wechselrichter (PWM-Wechselrichter) ersetzten die älteren Versionen von Wechselrichtern und haben ein breites Anwendungsspektrum. Praktisch werden diese in den Schaltungen der Leistungselektronik verwendet. Die auf der PWM-Technologie basierenden Wechselrichter besitzen MOSFETs in der Schaltstufe des Ausgangs. Die meisten heute erhältlichen Wechselrichter verfügen über diese PWM-Technologie und sind in der Lage, Wechselspannungen unterschiedlicher Größe und Frequenz zu erzeugen. In diesen Wechselrichtertypen gibt es mehrere Schutz- und Steuerschaltungen. Die Implementierung der PWM-Technologie in den Wechselrichtern macht sie geeignet und ideal für die unterschiedlichen angeschlossenen Lasten.

Was ist ein PWM-Wechselrichter?

Ein Wechselrichter, dessen Funktionalität von der abhängt Pulsweitenmodulation Technologie wird als PWM-Wechselrichter bezeichnet. Diese sind in der Lage, die Ausgangsspannungen je nach Land unabhängig von der Art der angeschlossenen Last als Nennspannungen zu halten. Dies kann durch Veränderung der Schaltfrequenzbreite am Oszillator erreicht werden.

 

PWM-Wechselrichter-Schaltplan

Das Schaltbild des PWM-Wechselrichters ist im folgenden Diagramm angegeben

PWM Inverter Circuit Diagram

In den PWM-Wechselrichtern werden verschiedene Schaltungen verwendet. Einige davon sind unten aufgeführt



Schaltkreis des Batterieladestromsensors
Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, den beim Laden der Batterie verwendeten Strom zu erfassen und ihn auf dem Nennwert zu halten. Es ist wichtig, die Schwankungen zu vermeiden, um die Haltbarkeit der Batterien zu schützen.

Schaltkreis des Batterieladestromsensors

Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, den beim Laden der Batterie verwendeten Strom zu erfassen und ihn auf dem Nennwert zu halten. Es ist wichtig, die Schwankungen zu vermeiden, um die Haltbarkeit der Batterien zu schützen.

Batteriespannungs-Erfassungsschaltkreis

Diese Schaltung wird verwendet, um die zum Laden der Batterie erforderliche Spannung zu erfassen, wenn sie erschöpft ist, und um mit der Erhaltungsladung der Batterie zu beginnen, sobald sie vollständig aufgeladen ist.

Wechselstrom-Netzerfassungsschaltkreis

Diese Schaltung soll die Verfügbarkeit des Wechselstromnetzes erfassen.  Ist diese vorhanden, befindet sich der Wechselrichter im Ladezustand und bei Netzausfall befindet sich der Wechselrichter im Batteriebetrieb.

Sanftanlaufschaltung

Es wird verwendet, um den Ladevorgang um 8 bis 10 Sekunden zu verzögern, nachdem die Stromversorgung wiederhergestellt wurde. Es soll die MOSFETs vor den hohen Strömen schützen. Dies wird auch als Netzverzögerung bezeichnet.

Schaltung umschalten

Abhängig von der Netzverfügbarkeit schaltet diese Schaltung den Betrieb des Wechselrichters zwischen dem Batterie- und dem Lademodus um.

Stromkreis abschalten

Diese Schaltung überwacht den Wechselrichter genau und schaltet ihn ab, wenn eine Anomalie auftritt.



PWM-Controller-Schaltung

Zur Regelung der Spannung am Ausgang wird dieser Regler verwendet. Die Schaltung muss zur Durchführung von PWM-Operationen in die ICs eingebaut werden und diese sind in dieser Schaltung vorhanden.

Batterieladeschaltung

Der Ladevorgang einer Batterie im Wechselrichter wird von dieser Schaltung gesteuert. Die von der Messschaltung des Netzes und den Sensorschaltungen der Batterie erzeugte Ausgabe ist die Eingabe für diese Schaltung.

Oszillatorschaltung

Diese Schaltung ist in den IC von PWM integriert. Es dient zur Erzeugung der Schaltfrequenzen.

Treiberschaltung

Der Ausgang des Wechselrichters wird von dieser Schaltung basierend auf dem erzeugten Schaltsignal der Frequenz angesteuert. Es ist ähnlich wie bei einer Vorverstärkerschaltung.



Ausgangsabschnitt

Dieser Ausgangsabschnitt umfasst a Aufwärtstransformator und es wird verwendet, um die Last anzutreiben.



Arbeitsprinzip

Das Entwerfen eines Wechselrichters umfasst verschiedene Topologien von Stromkreisen und die Methoden zur Steuerung der Spannung. Der konzentrierteste Teil des Wechselrichters ist seine am Ausgang erzeugte Wellenform. Zur Filterung der Wellenform werden Induktivitäten und Kondensatoren verwendet. Um die Oberwellen vom Ausgang zu reduzieren Tiefpassfilter werden verwendet.

Besitzt der Wechselrichter einen festen Wert der Ausgangsfrequenzen, werden resonante Filter verwendet. Für die einstellbaren Frequenzen am Ausgang werden Filter über den Maximalwert der Grundfrequenz abgestimmt. Die PWM-Technologie ändert die Rechteckwelleneigenschaften. Die zum Schalten verwendeten Impulse werden moduliert und geregelt, bevor sie der angeschlossenen Last zugeführt werden. Wenn keine Spannungssteuerung erforderlich ist, wird eine feste Impulsbreite verwendet.



Arten und Wellenformen von PWM-Wechselrichtern

Die PWM-Technik in einem Wechselrichter besteht aus zwei Signalen. Ein Signal dient als Referenz und das andere als Träger. Der zum Umschalten des Modus des Wechselrichters erforderliche Impuls kann durch den Vergleich zwischen diesen beiden Signalen erzeugt werden. Es gibt verschiedene PWM-Techniken.



Einzelpulsweitenmodulation (SPWM)

Für jeden Halbzyklus steht nur ein Impuls zur Verfügung, um die Technik zu steuern. Das Rechteckwellensignal dient als Referenz und eine Dreieckswelle ist der Träger. Der erzeugte Gate-Impuls ist das Ergebnis des Vergleichs des Träger- und des Referenzsignals. Höhere Harmonische sind der Hauptnachteil dieser Technik.

Single Pulse Width Modulatiion
Einzelne Pulsweitenmodulation



Multiple Pulsweitenmodulation (MPWM)

Die MPWM-Technik wird verwendet, um den Nachteil von SPWM zu überwinden. Anstelle eines einzelnen Impulses werden mehrere Impulse für jede Halbwelle der Spannung am Ausgang verwendet. Die Frequenz am Ausgang wird durch Steuern der Frequenz des Trägers gesteuert.

Multiple Pulse Width Modulation


Sinusförmige Pulsweitenmodulation

Bei dieser Art von PWM-Technik wird anstelle einer Rechteckwelle eine Sinuswelle als Referenz verwendet und der Träger ist eine Dreieckwelle. Die Sinuswelle ist die Ausgabe und ihr Effektivwert der Spannung wird durch den Modulationsindex gesteuert.

Sinusoidal Pulse Width Modulation

Modifizierte sinusförmige Pulsweitenmodulation


Die Trägerwelle wird für das erste und das letzte 60-Grad-Intervall pro Halbzyklus angelegt. Diese Modifikation wird eingeführt, um die harmonischen Eigenschaften zu verbessern. Es verringert den Verlust aufgrund des Schaltens und erhöht die Grundkomponente.

Modified Sinusoidal Pulse Width Modulation

Anwendungen


Am häufigsten werden PWM-Wechselrichter in Drehzahl-Wechselstromantrieben verwendet, bei denen die Drehzahl des Antriebs von der Änderung der Frequenz der angelegten Spannung abhängt. Mit PWM-Signalen lassen sich hauptsächlich Schaltungen in der Leistungselektronik ansteuern. Um die Signale in analoger Form von digitalen Geräten wie Mikrocontrollern zu erzeugen, bietet sich die PWM-Technik an. Darüber hinaus gibt es verschiedene Anwendungen, bei denen die PWM-Technologie in unterschiedlichen Schaltungen verwendet wird.

Hier geht es also um einen Überblick über PWM-Wechselrichter, Typen, Funktionsweise und deren Anwendungen. Können Sie beschreiben, wie die PWM-Technologie in der Telekommunikation eingesetzt wird?

InverterModified wavePure sine wavePwm inverter