Силовая электроника — широтно-импульсная модуляция

ШИМ — это метод, который используется для уменьшения общего гармонического искажения (THD) в токе нагрузки. Он использует пульсовую волну в прямоугольной / квадратной форме, которая приводит к переменному среднему значению формы волны f (t) после того, как его ширина импульса была модулирована. Период времени для модуляции задается как T. Следовательно, среднее значение сигнала определяется как

$$\ bar {y} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} f \ left (t \ right) dt$$

Синусоидальная широтно-импульсная модуляция

В простом инверторе напряжения источника переключатели могут включаться и выключаться по мере необходимости. В течение каждого цикла переключатель включается или выключается один раз. Это приводит к квадратной форме волны. Однако, если переключатель включен несколько раз, получается гармонический профиль с улучшенной формой волны.

Синусоидальный сигнал ШИМ получается путем сравнения желаемого модулированного сигнала с треугольным сигналом высокой частоты. Независимо от того, является ли напряжение сигнала меньшим или большим, чем напряжение сигнала несущей, результирующее выходное напряжение шины постоянного тока является либо отрицательным, либо положительным.

Синусоидальная амплитуда задается как A _m, а амплитуда треугольника-носителя — как A _c . Для синусоидального ШИМ модулирующий индекс m задается как A _m / A _c .

Модифицированная синусоидальная форма волны ШИМ

Модифицированный синусоидальный сигнал ШИМ используется для управления мощностью и оптимизации коэффициента мощности. Основная идея состоит в том, чтобы сдвинуть ток, задержанный в сети, в сеть напряжения путем модификации ШИМ-преобразователя. Следовательно, происходит повышение эффективности мощности, а также оптимизация коэффициента мощности.

Несколько ШИМ

Множественный ШИМ имеет множество выходов, которые имеют разное значение, но период времени, в течение которого они создаются, является постоянным для всех выходов. Инверторы с ШИМ способны работать при высоком напряжении на выходе.

Форма волны ниже представляет собой синусоидальную волну, генерируемую множественным ШИМ

Напряжение и гармонический контроль

Периодическая форма волны, имеющая частоту, которая является кратным интегралом основной мощности с частотой 60 Гц, называется гармоникой. Общее гармоническое искажение (THD), с другой стороны, относится к суммарному вкладу всех частот гармонического тока.

Гармоники характеризуются импульсом, который представляет количество выпрямителей, используемых в данной цепи. Он рассчитывается следующим образом —

$$h = \ left (n \ times P \ right) +1 \ quad или \ quad -1$$

Где n — целое число 1, 2, 3, 4… .n

P — количество выпрямителей

Это обобщено в таблице ниже —

гармоника

частота

пятые

,

,

сорок девятая

300Hz

,

,

2940Hz

Гармоники оказывают влияние на выходное напряжение и ток и могут быть уменьшены с помощью изолирующих трансформаторов, линейных реакторов, модернизации энергосистем и фильтров гармоник.

Серийный Резонансный Инвертор

Резонансный инвертор — это электрический инвертор, работа которого основана на колебании резонансного тока. Здесь переключающее устройство и резонирующий компонент соединены последовательно друг с другом. В результате естественных особенностей схемы ток, проходящий через переключающее устройство, падает до нуля.

Этот тип инвертора выдает синусоидальную форму волны на очень высоких частотах в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц. Поэтому он наиболее подходит для приложений, требующих фиксированной мощности, таких как индукционный нагрев и флуоресцентное освещение. Обычно он небольшой по размеру, потому что его частота переключения высокая.

Резонансный инвертор имеет множество конфигураций, и поэтому он подразделяется на две группы —