Konverter en firkantbølge-inverter til en Sine Wave-inverter

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Indlægget forklarer et par kredsløbskoncepter, som kan bruges til at konvertere eller ændre enhver almindelig firkantbølge-inverter til et sofistikeret sinusbølge-inverterdesign.

Inden man studerer de forskellige designs, der er forklaret i denne artikel, ville det være interessant at kende de faktorer, der typisk gør en sinusbølgeomformer mere ønskelig end et firkantbølgedesign.



Hvordan frekvens fungerer i omformere

Invertere involverer dybest set frekvens eller svingninger til implementering af boost- og inversionshandlinger. Frekvensen er, som vi kender, generering af impulser med et ensartet og beregnet mønster, for eksempel kan en typisk inverterfrekvens klassificeres til 50Hz eller 50 positive impulser pr. Sekund.

Den grundlæggende frekvensbølgeform for en inverter er i form af firkantbølgepulser.



Som vi alle ved, er en firkantbølge aldrig egnet til drift af sofistikeret elektronisk udstyr såsom TV, musikafspillere, computere osv.

AC-vekselstrømsledningen, som vi får ved vores indenlandske stikkontakt, består også af pulserende strømfrekvens, men disse er i form af sinusformede bølger eller sinusbølger.

Det er normalt ved 50Hz eller 60Hz afhængigt af de specifikke specifikationer for landets hjælpeprogrammer.

Den ovennævnte sinuskurve for vort AC-bølgeform refererer til de eksponentielt stigende spændingstoppe, som udgør de 50 cyklusser af frekvensen.

Da vores indenlandske vekselstrøm genereres gennem magnetiske vindmøller, er bølgeformen i sagens natur en sinusbølge, så det kræver ingen yderligere behandling og bliver direkte anvendelig i hjemmet til alle typer apparater.

Omvendt i invertere er den grundlæggende bølgeform i form af firkantede bølger, som har brug for grundig behandling for at gøre enheden kompatibel med alle typer udstyr.

Forskel mellem Square Wave og Sine Wave

Som vist i figuren kan en firkantbølge og sinusbølge have identiske spidsniveauer, men RMS-værdien eller den gennemsnitlige kvadratværdi er muligvis ikke identisk. Dette aspekt er det, der gør en firkantbølge særligt forskellig fra en sinusbølge, selvom spidsværdien kan være den samme.

Derfor vil en firkantbølgeomformer, der arbejder med 12V DC, generere et output svarende til sige 330V ligesom en sinusbølgeomformer, der fungerer med det samme batteri, men hvis du måler output RMS for begge invertere, ville det variere markant (330V og 220V).

Billedet viser forkert 220V som toppen, faktisk skal det være 330V

I ovenstående diagram er den grønne bølgeform sinusbølgeform, mens den orange viser den firkantede bølgeform. Den skraverede del er det overskydende RMS, som skal nivelleres for at gøre begge RMS-værdier så tæt som muligt.

Konvertering af en firkantbølge-inverter til en sinusbølgeækvivalent betyder således grundlæggende at tillade firkantbølge-inverteren at producere den krævede spidsværdi på f.eks. 330V, men alligevel have en RMS, der næsten er lig med sin sinusbølgemodel.

Sådan konverteres / ændres en firkantet bølgeform til sinusbølgeformækvivalent

Dette kan gøres enten ved at udskære en firkantbølgeprøve i en sinusbølgeform eller blot ved at hugge en firkantet bølgeform i velberegnede mindre stykker, således at dens RMS bliver meget tæt på en standard AC RMS-værdi.

Til udskæring af en firkantet bølge til en perfekt sinusbølge kan vi anvende en wien-brooscillator eller mere præcist en 'bubba-oscillator' og føre den til et sinusbølgeprocessortrin. Denne metode ville være for kompleks og er derfor ikke en anbefalet idé til implementering af en eksisterende firkantbølge-inverter til en sinusbølge-inverter.

Den mere gennemførlige idé ville være at hugge den tilknyttede firkantbølge i bunden af ​​outputenhederne til den krævede RMS-grad.

Et klassisk eksempel er vist nedenfor:

Det første diagram viser et firkantbølge inverter kredsløb. Ved at tilføje en simpel AMV-chopper kan vi nedbryde impulserne ved bunden af ​​de relevante mosfeter i den krævede grad.

enkel firkantbølge inverter kredsløb

Modificeret firkantbølge til sinusækvivalent inverterversion af ovenstående kredsløb.

Her genererer den lavere AMV impulser ved høj frekvens, hvis mark / rum-forhold passende kan ændres ved hjælp af forudindstillet VR1. Dette PWM-kontrollerede output påføres mosfets porte for at skræddersy deres ledning til den fastsatte RMS-værdi.

Sådan ændres en firkantbølgeomformer til en sinusbølgeomformer

Forventet typisk bølgeformsmønster fra ovenstående modifikation:

Bølgeform ved Mosfet-portene:

Bølgeform ved output af transformer:

Bølgeform efter korrekt filtrering ved hjælp af induktorer og kondensatorer ved transformatorens output:

Liste over dele

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1 K ohm,
C1, C2 = 0,47 uF / 100 V metalliseret
C3, C4 = 0,1 uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = enhver 30V, 10amp mosfet, N-kanal.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K forudindstillet
Transformer = 9-0-9V, 8 amp ( Specifikationer skal vælges i henhold til outputbelastningen for korrekt strømoptimering )
Batteri = 12V, 10AH

Få bedre effektivitetsgrad

Ovenstående konvertering eller modifikation vil give ca. 70% effektivitet med den opnåede RMS-matchning. Hvis du er interesseret i at få bedre og præcis matchning, er det sandsynligvis nødvendigt med en IC 556 PWM-bølgeformsprocessor.

Du vil gerne henvise til denne artikel, der viser princippet bag ændring af en firkantet bølgeform til en sinusbølgeform ved hjælp af et par IC555.

Outputtet fra det ovennævnte kredsløb kan på samme måde føres til porten eller basen af ​​de relevante strømindretninger, der er til stede i den eksisterende firkantede inverterenhed.

En mere omfattende tilgang kan ses i denne artikel, hvor en IC 556 bruges til at udtrække præcis PWM-baseret modificeret sinusbølge ækvivalenter fra en kilde til firkantbølgeprøve.

Denne bølgeform er integreret med de eksisterende outputenheder til implementering af de tilsigtede ændringer.

Ovenstående eksempler lærer os de enklere metoder, hvormed enhver eksisterende almindelig firkantbølge-inverter kan modificeres til en sinusbølge-inverterdesign.

Konvertering til en SPWM

I ovenstående artikel lærte vi, hvordan bølgeformen til en firkantbølgeomformer kunne optimeres til at få en sinusbølgeform af bølgeform ved at hugge firkantbølgen i mindre sektioner.

En dybere analyse viser imidlertid, at medmindre den hakkede bølgeform ikke er dimensioneret i form af SPWM'er, er det muligvis ikke muligt at opnå en ordentlig sinusbølgeækvivalent.

For at opfylde denne betingelse bliver et SPWM-omformerkredsløb afgørende for at udskære den mest ideelle sinusbølgeform fra inverteren.

Det følgende diagram viser, hvordan dette effektivt kan implementeres med de ovenfor diskuterede designs.

SPWM konvertering til en firkantbølge inverter

Gennem en af ​​mine tidligere artikler forstod vi hvordan en opamp kunne bruges til at oprette SPWM'er kunne den samme teori ses anvendt i ovenstående koncept. Her anvendes to trekantbølgeneratorer, hvor den ene accepterer den hurtige firkantbølge fra den nedre astable, mens den anden accepterer langsomme firkantbølger fra den øverste astable og behandler dem til henholdsvis tilsvarende hurtige og langsomme trekantbølgeudgange.

Disse behandlede trekantbølger fødes over de to indgange i en opamp, som til sidst konverterer dem til SPWM'er eller sinusbølgeimpulsbredder.

Disse SPWM'er bruges til at hugge signalerne ved mosfetsporten, som i sidste ende skifter bølgeformen over den tilsluttede transformatorvikling for at skabe en nøjagtig kopi af en ren sinusbølgeform på transformatorens sekundære side gennem magnetisk induktion.




Forrige: Laserdiode Driver Circuit Næste: Single Mosfet Timer Circuit