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Gli inverter con modulazione di larghezza di impulso (inverter PWM) hanno sostituito le versioni precedenti degli inverter e hanno un'ampia gamma di applicazioni. Praticamente questi vengono utilizzati nei circuiti dell'elettronica di potenza. Gli inverter basati sulla tecnologia PWM possiedono MOSFET nella fase di commutazione dell'uscita. La maggior parte degli inverter disponibili oggigiorno possiedono questa tecnologia PWM e sono in grado di produrre tensione alternata per varie grandezze e frequenze. Esistono più circuiti di protezione e controllo in questi tipi di inverter. L'implementazione della tecnologia PWM negli inverter lo rende adatto e ideale per i distinti carichi collegati.

Cos'è un inverter PWM?

Un inverter la cui funzionalità dipende dalla tecnologia modulazione di larghezza di impulso è denominato inverter PWM. Questi sono in grado di mantenere le tensioni di uscita pari alle tensioni nominali a seconda del paese indipendentemente dal tipo di carico collegato. Ciò può essere ottenuto modificando l'ampiezza della frequenza di commutazione sull'oscillatore.

Schema del circuito dell'inverter PWM

Lo schema elettrico dell'inverter PWM è riportato nello schema seguente

Ci sono vari circuiti utilizzati negli inverter PWM. Alcuni di essi sono elencati di seguito

Circuito sensore corrente di carica della batteria
Lo scopo di questo circuito è rilevare la corrente utilizzata per caricare la batteria e mantenerla al valore nominale. È importante evitare le fluttuazioni per proteggere la durata di conservazione delle batterie.

Circuito sensore corrente di carica della batteria

Lo scopo di questo circuito è rilevare la corrente utilizzata per caricare la batteria e mantenerla al valore nominale. È importante evitare le fluttuazioni per proteggere la durata di conservazione delle batterie.

Circuito di rilevamento della tensione della batteria

Questo circuito viene utilizzato per rilevare la tensione necessaria per caricare la batteria quando è scarica e avviare la carica di mantenimento della batteria una volta che è completamente carica.

Circuito di rilevamento rete CA

Questo circuito rileva la disponibilità della rete CA.  Se disponibile, l'inverter sarà in stato di carica e in assenza di rete l'inverter sarà in modalità batteria.

Circuito di avvio graduale

It is used to delay the charging for 8 to 10 seconds after resuming the power. Serve a proteggere i MOSFET dalle correnti elevate. Questo è chiamato anche ritardo di rete.

Cambia circuito

In base alla disponibilità della rete, questo circuito commuta il funzionamento dell'inverter tra la modalità batteria e quella di ricarica.

Chiudi circuito

Questo circuito serve a monitorare da vicino l'inverter e a spegnerlo ogni volta che si verifica un'anomalia.

Circuito controller PWM

Per regolare la tensione in uscita viene utilizzato questo controller. Il circuito necessario per eseguire le operazioni PWM è incorporato nei circuiti integrati e questi sono presenti in questo circuito.

Circuito di ricarica della batteria

Il processo di ricarica della batteria nell'inverter è controllato da questo circuito. L'uscita generata dal circuito di rilevamento della rete e dai circuiti del sensore della batteria costituisce gli ingressi per questo circuito.

Circuito oscillatore

Questo circuito è incorporato con l'IC di PWM. Viene utilizzato per generare le frequenze di commutazione.

Circuito driver

L'uscita dell'inverter viene pilotata da questo circuito in base al segnale di commutazione della frequenza generata. È simile a quello di un circuito preamplificatore.

Sezione output

Questa sezione di uscita comprende un trasformatore elevatore e viene utilizzata per pilotare il carico.

Principio di funzionamento

La progettazione di un inverter coinvolge varie topologie di circuiti di potenza e metodi per controllare la tensione. La parte più concentrata dell'inverter è la forma d'onda generata in uscita. Allo scopo di filtrare la forma d'onda vengono utilizzati induttori e condensatori. Per ridurre le armoniche dall'uscita vengono utilizzati filtri passa basso .

Se l'inverter possiede un valore fisso di frequenze di uscita vengono utilizzati filtri risonanti. Per le frequenze regolabili in uscita, i filtri sono sintonizzati al di sopra del valore massimo della frequenza fondamentale. La tecnologia PWM modifica le caratteristiche dell'onda quadra. Gli impulsi utilizzati per la commutazione vengono modulati e regolati prima di essere forniti al carico collegato. Quando non è richiesto il controllo della tensione, viene utilizzata la larghezza fissa dell'impulso.

Tipi e forme d'onda di inverter PWM

La tecnica PWM in un inverter comprende due segnali. Un segnale è per il riferimento e l'altro sarà la portante. L'impulso richiesto per cambiare la modalità dell'inverter può essere generato dal confronto tra questi due segnali. Esistono varie tecniche PWM.

Modulazione di larghezza di impulso singolo (SPWM)

Per ogni mezzo ciclo, c'è un solo impulso disponibile per controllare la tecnica. Il segnale ad onda quadra servirà da riferimento e un'onda triangolare sarà la portante. L'impulso di gate generato sarà il risultato del confronto tra la portante e i segnali di riferimento. Le armoniche più elevate rappresentano il principale svantaggio di questa tecnica.

Modulazione di ampiezza di impulso multipla (MPWM)

La tecnica MPWM viene utilizzata per superare lo svantaggio di SPWM. Invece di un singolo impulso, vengono utilizzati più impulsi per ogni mezzo ciclo della tensione in uscita. La frequenza in uscita è controllata controllando la frequenza della portante.

Modulazione della larghezza dell'impulso sinusoidale

In questo tipo di tecnica PWM, invece di un'onda quadra, viene utilizzata come riferimento un'onda sinusoidale e la portante sarà un'onda triangolare. L'onda sinusoidale sarà l'uscita e il suo valore RMS di tensione è controllato dall'indice di modulazione.

Modulazione della larghezza dell'impulso sinusoidale modificata

L'onda portante viene applicata per il primo e l'ultimo intervallo di sessanta gradi per ogni mezzo ciclo. Questa modifica è introdotta per migliorare le caratteristiche armoniche. Diminuisce la perdita per switching e aumenta la componente fondamentale.

Applicazioni

Più comunemente gli inverter PWM vengono utilizzati negli azionamenti CA di velocità in cui la velocità dell'azionamento dipende dalla variazione della frequenza della tensione applicata. Principalmente i circuiti dell'elettronica di potenza possono essere controllati utilizzando segnali PWM. Per generare segnali in forma analogica da dispositivi digitali come i microcontrollori, la tecnica PWM è vantaggiosa. Inoltre, esistono varie applicazioni in cui la tecnologia PWM viene utilizzata in diversi circuiti.

Quindi, si tratta di una panoramica degli inverter PWM, dei tipi, del funzionamento e delle loro applicazioni. Puoi descrivere come viene utilizzata la tecnologia PWM nelle telecomunicazioni?