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Les onduleurs à modulation de largeur d'impulsion (onduleur PWM) ont remplacé les anciennes versions d'onduleurs et ont une large gamme d'applications. En pratique, ceux-ci sont utilisés dans les circuits électroniques de puissance. Les onduleurs basés sur la technologie PWM possèdent des MOSFET dans l'étage de commutation de la sortie. La plupart des onduleurs disponibles aujourd'hui possèdent cette technologie PWM et sont capables de produire une tension alternative pour différentes amplitudes et fréquences. Il existe plusieurs circuits de protection et de contrôle dans ces types d'onduleurs. La mise en œuvre de la technologie PWM dans les onduleurs la rend adaptée et idéale pour les différentes charges connectées.
Qu'est-ce qu'un onduleur PWM ?
Un onduleur dont la fonctionnalité dépend de la modulation de largeur d'impulsion technologie est appelé onduleur PWM. Ceux-ci sont capables de maintenir les tensions de sortie aux tensions nominales en fonction du pays, quel que soit le type de charge connectée. Ceci peut être réalisé en modifiant la largeur de fréquence de commutation au niveau de l'oscillateur.
Schéma du circuit de l'onduleur PWM
Le schéma de circuit de l'onduleur PWM est donné dans le schéma ci-dessous
Il existe différents circuits utilisés dans les onduleurs PWM. Certains d'entre eux sont répertoriés ci-dessous
Circuit de capteur de courant de charge de la batterie
Le but de ce circuit est de détecter le courant utilisé pour charger la batterie et de le maintenir à la valeur nominale. Il est important d’éviter les fluctuations pour protéger la durée de conservation des batteries.
Circuit du capteur de courant de charge de la batterie
Le but de ce circuit est de détecter le courant utilisé pour charger la batterie et de le maintenir à la valeur nominale. Il est important d’éviter les fluctuations pour protéger la durée de conservation des batteries.
Circuit de détection de tension de batterie
Ce circuit est utilisé pour détecter la tension requise pour charger la batterie lorsqu'elle est épuisée et pour commencer la charge d'entretien de la batterie une fois qu'elle est complètement chargée.
Circuit de détection du secteur CA
Ce circuit sert à détecter la disponibilité du secteur CA. S'il est disponible, l'onduleur sera en état de charge et en l'absence de secteur, l'onduleur sera en mode batterie.
Circuit de démarrage progressif
Il permet de retarder la charge de 8 à 10 secondes après la reprise du courant. Il s'agit de protéger les MOSFET des courants élevés. Ceci est également appelé délai secteur.
Changement de circuit
En fonction de la disponibilité du secteur, ce circuit commute le fonctionnement de l'onduleur entre les modes batterie et charge.
Arrêter le circuit
Ce circuit permet de surveiller de près l'onduleur et de l'arrêter en cas d'anomalie.
Circuit du contrôleur PWM
Pour réguler la tension à la sortie, ce contrôleur est utilisé. Le circuit doit effectuer les opérations PWM sont incorporés dans les circuits intégrés et ceux-ci sont présents dans ce circuit.
Circuit de charge de la batterie
Le processus de charge d'une batterie dans l'onduleur est contrôlé par ce circuit. La sortie générée par le circuit de détection du secteur et les circuits de capteurs de la batterie constituent les entrées de ce circuit.
Circuit oscillateur
Ce circuit est incorporé au CI de PWM. Il est utilisé pour générer les fréquences de commutation.
Circuit pilote
La sortie de l'onduleur est pilotée par ce circuit en fonction du signal de commutation de fréquence généré. C'est similaire à celui d'un circuit préamplificateur.
Section de sortie
Cette section de sortie comprend un transformateur élévateur et elle est utilisée pour piloter la charge.
Principe de fonctionnement
La conception d'un onduleur implique diverses topologies de circuits de puissance et les méthodes de contrôle de la tension. La partie la plus concentrée de l'onduleur est sa forme d'onde générée en sortie. Dans le but de filtrer, les inductances de forme d'onde et les condensateurs sont utilisés. Afin de réduire les harmoniques de la sortie des filtres passe-bas sont utilisés.
Si l'onduleur possède une valeur fixe de fréquences de sortie, des filtres résonants sont utilisés. Pour les fréquences réglables en sortie, les filtres sont réglés au-dessus de la valeur maximale de la fréquence fondamentale. La technologie PWM modifie les caractéristiques de l'onde carrée. Les impulsions utilisées pour la commutation sont modulées et régulées avant d'être fournies à la charge connectée. Lorsqu'il n'y a aucune exigence de contrôle de tension, une largeur fixe de l'impulsion est utilisée.
Types et formes d'onde d'onduleur PWM
La technique du PWM dans un onduleur comprend deux signaux. Un signal est pour la référence et l'autre sera la porteuse. L'impulsion nécessaire à la commutation du mode de l'onduleur peut être générée par la comparaison entre ces deux signaux. Il existe différentes techniques PWM.
Modulation de largeur d'impulsion unique (SPWM)
Pour chaque demi-cycle, il n’y a qu’une seule impulsion disponible pour contrôler la technique. Le signal d’onde carrée servira de référence et une onde triangulaire sera la porteuse. L'impulsion de porte générée sera le résultat de la comparaison de la porteuse et des signaux de référence. Les harmoniques supérieures constituent l’inconvénient majeur de cette technique.
Modulation de largeur d'impulsion multiple (MPWM)
La technique MPWM est utilisée pour surmonter l’inconvénient du SPWM. Au lieu d'une seule impulsion, plusieurs impulsions sont utilisées pour chaque demi-cycle de la tension à la sortie. La fréquence à la sortie est contrôlée en contrôlant la fréquence de la porteuse.
Modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale
Dans ce type de technique PWM, au lieu d'une onde carrée, une onde sinusoïdale est utilisée comme référence et la porteuse sera une onde triangulaire. L'onde sinusoïdale sera la sortie et sa valeur efficace de tension est contrôlée par l'indice de modulation.
Modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale modifiée
L'onde porteuse est appliquée pour le premier et le dernier intervalle de soixante degrés pour chaque demi-cycle. Cette modification est introduite pour améliorer les caractéristiques harmoniques. Cela diminue la perte due à la commutation et augmente la composante fondamentale.
Applications
Le plus souvent, les onduleurs PWM sont utilisés dans les variateurs de vitesse AC où la vitesse du variateur dépend de la variation de la fréquence de la tension appliquée. La plupart des circuits de l'électronique de puissance peuvent être contrôlés à l'aide de signaux PWM. Pour générer les signaux sous forme analogique à partir d'appareils numériques comme les microcontrôleurs, la technique PWM est bénéfique. De plus, il existe diverses applications dans lesquelles la technologie PWM est utilisée dans différents circuits.
Il s'agit donc d'un aperçu des onduleurs PWM, de leurs types, de leur fonctionnement et de leurs applications. Pouvez-vous décrire comment la technologie PWM est utilisée dans les télécommunications ?
