Les onduleurs à modulation de largeur d'impulsion (onduleur PWM) ont remplacé les anciennes versions d'onduleurs et ont une large gamme d'applications. Ceux-ci sont pratiquement utilisés dans les circuits d'électronique 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 des amplitudes et des fréquences variables. 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 charges distinctes connectées.
Qu'est-ce qu'un onduleur PWM ?
Un onduleur dont la fonctionnalité dépend de la modulation de largeur d'impulsion technologie est appelée onduleurs 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 de 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 énumérés ci-dessous
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 vie des piles.
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 vie des piles.
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 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 AC. 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 sert à retarder la charge de 8 à 10 secondes après la remise sous tension. Il s'agit de protéger les MOSFET des courants élevés. Ceci est également appelé retard du 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.
Circuit d'arrêt
Ce circuit doit surveiller de près l'onduleur et l'arrêter en cas d'anomalie.
Circuit de contrôleur PWM
Pour réguler la tension à la sortie, ce contrôleur est utilisé. Les besoins du circuit pour 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 capteur de la batterie sont les entrées de ce circuit.
Circuit d'oscillateur
Ce circuit est incorporé avec le 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. Il est similaire à celui d'un circuit de préamplificateur.
Section de sortie
Cette section de sortie comprend un transformateur élévateur et il est utilisé pour entraîner 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 à la sortie. Aux fins de filtrage, les inductances de forme d'onde et les condensateurs sont utilisés. Afin de réduire les harmoniques de la sortie filtres passe-bas sont utilisés.
Si l'onduleur possède une valeur fixe de fréquences de sortie, des filtres résonnants sont utilisés. Pour les fréquences réglables en sortie, les filtres sont accordés 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 pas d'exigence de contrôle de tension, une largeur fixe d'impulsion est utilisée.
Types d'onduleurs PWM et formes d'onde
La technique de PWM dans un onduleur comprend deux signaux. Un signal est pour la référence et l'autre sera le transporteur. L'impulsion nécessaire pour commuter le 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 grille générée sera le résultat de la comparaison de la porteuse et des signaux de référence. Les harmoniques plus élevées sont le principal inconvénient de cette technique.
Modulation de largeur d'impulsion multiple (MPWM)
La technique MPWM est utilisée pour surmonter l'inconvénient de 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 RMS 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 à chaque demi-cycle. Cette modification est introduite pour améliorer les caractéristiques harmoniques. Il 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 à courant alternatif 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 tels que des microcontrôleurs, la technique PWM est bénéfique. En outre, il existe diverses applications où la technologie PWM est utilisée dans différents circuits.
Ainsi, il s'agit d'un aperçu des onduleurs PWM, des types, du fonctionnement et de leurs applications. Pouvez-vous décrire comment la technologie PWM est utilisée dans les télécommunications ?