Знайдіть тут усе про ШІМ-інвертор

Інвертори з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ-інвертор) замінили старіші версії інверторів і мають широкий спектр застосувань. Практично вони використовуються в схемах силової електроніки. Інвертори на основі ШІМ-технології мають МОП-транзистори в комутаційному каскаді виходу. Більшість інверторів, доступних сьогодні, мають цю технологію ШІМ і здатні виробляти напругу змінного струму різної величини та частоти. У цих типах інверторів є кілька схем захисту та керування. Реалізація ШІМ-технології в інверторах робить її придатною та ідеальною для різних підключених навантажень.

Що таке ШІМ-інвертор?

Інвертор, функціональність якого залежить від технології широтно-імпульсної модуляції , називають інверторами ШІМ. Вони здатні підтримувати вихідну напругу на номінальній напрузі залежно від країни, незалежно від типу підключеного навантаження. Цього можна досягти зміною ширини частоти перемикання на осциляторі.

Контурна схема ШІМ інвертора

Контурна схема ШІМ-інвертора наведена на схемі нижче

У ШІМ-інверторах використовуються різні схеми. Деякі з них перераховані нижче

Схема датчика струму заряджання батареї
Ця схема призначена для визначення струму, який використовується для заряджання батареї, і підтримки його номінального значення. Важливо уникати коливань, щоб зберегти термін придатності батарей.

Клан датчика струму заряджання батареї

Ця схема призначена для визначення струму, який використовується для заряджання батареї, і підтримки його номінального значення. Важливо уникати коливань, щоб зберегти термін придатності батарей.

Схема визначення напруги батареї

Ця схема використовується для визначення напруги, необхідної для заряджання батареї, коли вона розряджена, і для початку поступового заряджання батареї, коли вона буде повністю заряджена.

Ланцюг вимірювання мережі змінного струму

Ця схема призначена для визначення наявності мережі змінного струму.  Якщо він доступний, інвертор буде в стані заряджання, а за відсутності мережі інвертор працюватиме в режимі акумулятора.

Схема плавного запуску

Використовується для затримки заряджання на 8–10 секунд після відновлення живлення. Він призначений для захисту MOSFET від високих струмів. Це також називається затримкою мережі.

Змінити схему

Залежно від наявності мережі ця схема перемикає роботу інвертора між режимами батареї та заряджання.

Вимкнути схему

Ця схема призначена для ретельного моніторингу інвертора та вимикання його щоразу, коли виникає будь-яка несправність.

Схема контролера ШІМ

Для регулювання напруги на виході використовується цей контролер. Схема повинна виконувати операції ШІМ, вбудовані в IC, і вони присутні в цій схемі.

Схема зарядки батареї

Ця схема керує процесом заряджання батареї в інверторі. Вихідний сигнал, створений ланцюгом датчика мережі та ланцюгом датчика батареї, є входом для цього кола.

Осциляторна схема

Ця схема об’єднана з мікросхемою ШІМ. Він використовується для генерації частот перемикання.

Схема драйвера

Вихід інвертора керується цією ланцюгом на основі генерованого сигналу перемикання частоти. Це схоже на схему попереднього підсилювача.

Розділ виводу

Ця вихідна секція містить підвищувальний трансформатор і використовується для керування навантаженням.

Принцип роботи

Проектування інвертора передбачає різні топології ланцюгів живлення та методи керування напругою. Найбільш концентрованою частиною інвертора є його сигнал, що генерується на виході. Для фільтрації форми сигналу використовуються котушки індуктивності та конденсатори. Щоб зменшити гармоніки на виході використовуються фільтри низьких частот .

Якщо інвертор має фіксоване значення вихідних частот, використовуються резонансні фільтри. Для регульованих частот на виході фільтри налаштовані вище максимального значення основної частоти. Технологія ШІМ змінює характеристики меандру. Імпульси, що використовуються для перемикання, модулюються та регулюються перед подачею на підключене навантаження. Коли немає вимоги до контролю напруги, використовується фіксована ширина імпульсу.

Типи ШІМ-інверторів і форми хвиль

Технологія ШІМ в інверторі складається з двох сигналів. Один сигнал призначений для опорного сигналу, а інший буде несучою. Імпульс, необхідний для перемикання режиму інвертора, може бути згенерований шляхом порівняння цих двох сигналів. Існують різні техніки ШІМ.

Широтно-імпульсна модуляція (SPWM)

На кожну половину циклу доступний лише один імпульс для керування технікою. Сигнал квадратної форми буде орієнтовним, а трикутна хвиля буде несучою. Згенерований стробуючий імпульс буде результатом порівняння несучого та опорного сигналів. Основним недоліком цього методу є вищі гармоніки.

Множинна широтно-імпульсна модуляція (MPWM)

Техніка MPWM використовується для подолання недоліків SPWM. Замість одного імпульсу використовується кілька імпульсів для кожного півперіоду напруги на виході. Частота на виході контролюється шляхом контролю частоти несучої.

Синусоїдальна широтно-імпульсна модуляція

У цьому типі техніки ШІМ замість прямокутної хвилі використовується синусоїда як опорна, а несучою буде трикутна хвиля. На виході буде синусоїда, а її середньоквадратичне значення напруги контролюється індексом модуляції.

Модифікована синусоїдальна широтно-імпульсна модуляція

Несуча хвиля застосовується для першого та останнього шістдесятиградусного інтервалу за кожну половину періоду. Ця модифікація введена для поліпшення гармонійних характеристик. Це зменшує втрати через перемикання та збільшує основний компонент.

Програми

Найчастіше ШІМ-інвертори використовуються в швидкодіючих приводах змінного струму, де швидкість приводу залежить від зміни частоти прикладеної напруги. Переважно ланцюгами силової електроніки можна керувати за допомогою сигналів ШІМ. Щоб генерувати сигнали в аналоговій формі від цифрових пристроїв, таких як мікроконтролери, корисно використовувати метод ШІМ. Крім того, існують різні програми, де технологія ШІМ використовується в різних схемах.

Отже, це все про огляд ШІМ-інвертора, типи, роботу та їх застосування. Чи можете ви описати, як технологія ШІМ використовується в телекомунікаціях?