Pretvorniki s modulom širine impulza (pretvornik PWM) so nadomestili starejše različice pretvornikov in imajo široko paleto aplikacij. Praktično se uporabljajo v vezjih močnostne elektronike. Razsmerniki, ki temeljijo na tehnologiji PWM, imajo MOSFET-ji v preklopni fazi izhoda. Večino od pretvorniki Danes so na voljo s to tehnologijo PWM in lahko proizvajajo izmenično napetost za različne velikosti in frekvence. V teh vrstah pretvornikov je več zaščitnih in krmilnih vezij. Uporaba PWM tehnologije v pretvornikih je primerna in idealna za različne povezane obremenitve.
Kaj je pretvornik PWM?
Pretvornik, katerega funkcionalnost je odvisna od modulacija širine impulza tehnologija se imenuje pretvorniki PWM. Ti lahko vzdržujejo izhodne napetosti kot nazivne napetosti, odvisno od države, ne glede na vrsto priključene obremenitve. To lahko dosežemo s spreminjanjem širine preklopne frekvence na oscilatorju.
Shema vezja pretvornika PWM
Shema vezja pretvornika PWM je podana v spodnjem diagramu
Shema vezja pretvornika PWM
V pretvornikih PWM se uporabljajo različna vezja. Nekateri med njimi so navedeni spodaj
Tokokrog senzorja za polnjenje akumulatorja
Namen tega vezja je zaznati tok, ki se porabi za polnjenje akumulatorja, in ga vzdrževati na nazivni vrednosti. Pomembno je, da se izognete nihanjem, da zaščitite rok uporabnosti baterij.
Krog zaznavanja napetosti akumulatorja
To vezje se uporablja za zaznavanje napetosti, ki je potrebna za polnjenje akumulatorja, ko se ta izprazni, in začne polnjenje akumulatorja po polnjenju.
AC omrežno zaznavno vezje
To vezje zazna razpoložljivost omrežja AC . Če je na voljo, bo pretvornik v stanju polnjenja in brez omrežja bo pretvornik v načinu akumulatorja.
Vezje mehkega zagona
Uporablja se za zakasnitev polnjenja za 8 do 10 sekund po nadaljevanju napajanja. Namenjen je zaščiti MOSFET-ov pred močnimi tokovi. To se imenuje tudi zamuda omrežja.
Preklopi preko vezja
Glede na razpoložljivost omrežja to vezje preklopi delovanje pretvornika med akumulatorjem in načinom polnjenja.
Izklopite vezje
To vezje je namenjeno natančnemu nadzoru pretvornika in izklopu, kadar koli pride do nepravilnosti.
Krmilno vezje PWM
Za regulacijo napetosti na izhodu se uporablja ta regulator. Vezje mora izvajati PWM operacije, ki so vključene v IC, ki so prisotne v tem vezju.
Krog za polnjenje akumulatorja
To vezje nadzoruje postopek polnjenja baterije v pretvorniku. Izhod, ki ga ustvari zaznavalni krog omrežja in senzorska vezja akumulatorja, je vhod za to vezje.
Oscilator vezje
To vezje je integrirano z IC PWM. Uporablja se za generiranje preklopnih frekvenc.
Vozniško vezje
Izhod pretvornika poganja to vezje na podlagi preklopnega signala generirane frekvence. Podobno je kot pri predojačevalnem vezju.
Izhodni oddelek
Ta izhodni del vsebuje a povečevalni transformator in se uporablja za pogon tovora.
Načelo dela
Načrtovanje pretvornika vključuje različne topologije močnostnih vezij in metode za nadzor napetosti. Najbolj koncentriran del pretvornika je njegova valovna oblika, ustvarjena na izhodu. Za filtriranje se uporabljajo induktorji valov in kondenzatorji. Da bi zmanjšali harmonike iz izhoda nizkoprepustni filtri so uporabljeni.
Če ima pretvornik fiksno vrednost izhodnih frekvenc, se uporabljajo resonančni filtri. Za nastavljive frekvence na izhodu so filtri nastavljeni nad največjo vrednost osnovne frekvence. PWM tehnologija spreminja značilnosti kvadratnih valov. Impulzi, ki se uporabljajo za preklapljanje, se modulirajo in uravnavajo, preden se dovedejo na priključeno obremenitev. Kadar ni zahteve za nadzor napetosti, se uporablja fiksna širina impulza.
Vrste in valovne oblike pretvornika PWM
Tehnika PWM v pretvorniku je sestavljena iz dveh signalov. En signal je referenčen, drugi pa nosilec. Impulz, potreben za preklop načina pretvornika, se lahko generira s primerjavo teh dveh signalov. Obstajajo različne tehnike PWM.
Modulacija z eno impulzno širino (SPWM)
Za vsak polovični cikel je na voljo samo en impulz za nadzor tehnike. Signal kvadratnega vala bo referenčen, trikotni val pa nosilec. Ustvarjeni impulz vrat bo rezultat primerjave nosilnega in referenčnega signala. Visoke harmonike so glavna pomanjkljivost te tehnike.
Modulacija posamezne impulzne širine
Modulacija z več impulznimi širinami (MPWM)
Tehnika MPWM se uporablja za premagovanje pomanjkljivosti SPWM. Namesto enega impulza se za vsak pol cikla napetosti na izhodu uporablja več impulzov. Frekvenco na izhodu nadzorujemo s krmiljenjem frekvence nosilca.
Modulacija več impulznih širin
Sinusoidna modulacija širine impulza
Pri tej vrsti tehnike PWM se namesto kvadratnega vala kot referenca uporablja sinusni val, nosilec pa bo trikotni val. Sinusni val bo izhod in njegova efektivna vrednost napetosti se nadzira z modulacijskim indeksom.
Sinusoidna modulacija širine impulza
Prilagojena modulacija sinusoidne impulzne širine
Nosilni val se uporablja za prvi in zadnji interval šestdeset stopinj na vsake pol cikle. Ta sprememba je bila uvedena za izboljšanje harmonskih lastnosti. Zmanjša izgubo zaradi preklopa in poveča osnovno komponento.
Prilagojena modulacija sinusoidne impulzne širine
Aplikacije
Najpogosteje se pretvorniki PWM uporabljajo v hitrostnih izmeničnih pogonih, kjer je hitrost pogona odvisna od spremembe frekvence uporabljene napetosti. Večinoma vezja v močnostni elektroniki lahko nadzorujemo s pomočjo PWM signalov. Za generiranje signalov v analogni obliki iz digitalnih naprav, kot je mikrokrmilniki , je PWM tehnika koristna. Poleg tega obstajajo različne aplikacije, pri katerih se tehnologija PWM uporablja v različnih vezjih.
Gre torej za pregled pretvornika PWM, vrst, načinov delovanja in njihovih aplikacij. Ali lahko opišete, kako se tehnologija PWM uporablja v telekomunikacijah?
