Pretvorite pretvarač kvadratnog vala u pretvarač sinusnog vala

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Post objašnjava nekoliko koncepata sklopova koji se mogu koristiti za pretvaranje ili modificiranje bilo kojeg uobičajenog pretvarača kvadratnog vala u sofisticirani dizajn pretvarača sinusnih valova.

Prije proučavanja različitih dizajna objašnjenih u ovom članku, bilo bi zanimljivo znati čimbenike koji pretvarač sinusnog vala obično čine poželjnijim od dizajna kvadratnih valova.



Kako radi frekvencija u pretvaračima

Pretvarači u osnovi uključuju frekvenciju ili oscilacije za provođenje akcija pojačanja i inverzije. Frekvencija kao što znamo je generiranje impulsa u nekom jednoličnom i proračunatom uzorku, na primjer tipična frekvencija pretvarača može biti ocijenjena na 50 Hz ili 50 pozitivnih impulsa u sekundi.

Osnovni frekvencijski valni oblik pretvarača je u obliku kvadratnih valnih impulsa.



Kao što svi znamo, kvadratni val nikad nije prikladan za rad sa sofisticiranom elektroničkom opremom poput TV-a, glazbenih uređaja, računala itd.

Mreža izmjenične struje (izmjenične struje) koju nabavljamo na našem domaćem mrežnom izlazu također se sastoji od frekvencije pulsirajuće struje, ali ona je u obliku sinusnih ili sinusnih valova.

Obično je na 50 Hz ili 60 Hz, ovisno o specifičnostima pojedinih komunalnih usluga u zemlji.

Gore navedena sinusna krivulja našeg domaćeg AC oblika vala odnosi se na eksponencijalno rastuće vrhove napona koji čine 50 ciklusa frekvencije.

Budući da se naša domaća izmjenična struja generira magnetskim turbinama, valni oblik je sam po sebi sinusni val, pa ne zahtijeva daljnju obradu i postaje izravno upotrebljiv u kućama za sve vrste uređaja.

Suprotno tome, kod pretvarača, osnovni valni oblik je u obliku kvadratnih valova koji trebaju temeljitu obradu kako bi jedinica bila kompatibilna sa svim vrstama opreme.

Razlika između kvadratnog vala i sinusnog vala

Kao što je prikazano na slici, kvadratni i sinusni val mogu imati identične vršne naponske razine, ali RMS vrijednost ili osnovna srednja kvadratna vrijednost možda neće biti identične. Ovaj aspekt je ono što kvadratni val čini posebno različitim od sinusnog vala iako vršna vrijednost može biti ista.

Stoga bi pretvarač kvadratnog vala koji radi s 12 V DC generirao izlaz ekvivalent od recimo 330 V, baš kao i pretvarač sinusnog vala koji radi s istom baterijom, ali ako izmjerite izlazni efektivni efektivni efekt oba pretvarača, on bi se značajno razlikovao (330 V i 220 V).

Slika netočno prikazuje 220V kao vrh, zapravo trebao bi biti 330V

U gornjem dijagramu, zeleni valni oblik je sinusni val, dok narančasta prikazuje kvadratni valni oblik. Sjenčani dio je višak RMS-a koji treba izravnati kako bi se obje RMS vrijednosti što više približile.

Pretvaranje pretvarača kvadratnog vala u ekvivalent sinusnog vala u osnovi znači omogućavanje izvodniku kvadratnih valova da proizvede potrebnu vršnu vrijednost od recimo 330 V, a da pri tome ima RMS približno jednak svom kolegu sinusnog vala.

Kako pretvoriti / izmijeniti kvadratni val u ekvivalent sinusnog oblika

To se može postići urezivanjem uzorka kvadratnog vala u oblik sinusnog vala ili jednostavno usitnjavanjem uzorka kvadratnog vala u dobro izračunate manje dijelove tako da mu RMS postane vrlo blizu standardne mrežne efektivne vrijednosti AC.

Za rezbarenje kvadratnog vala do savršenog sinusnog vala možemo upotrijebiti beli oscilator mosta ili preciznije 'bubba oscilator' i napojiti ga na stupanj procesora sinusnog vala. Ova metoda bila bi previše složena i stoga nije preporučljiva ideja za primjenu postojećeg pretvarača kvadratnog vala na pretvarač sinusnog vala.

Izvodljivija ideja bila bi usitniti pridruženi kvadratni val na dnu izlaznih uređaja do potrebnog RMS stupnja.

U nastavku je prikazan jedan klasični primjer:

Prvi dijagram prikazuje krug pretvarača kvadratnog vala. Dodavanjem jednostavnog AMV sjeckalice možemo razbiti impulse u bazi relevantnih MOSFET-a do potrebnog stupnja.

jednostavan sklop pretvarača kvadratnog vala

Izmijenjena inačica gornjeg kruga ekvivalentna pretvaraču ekvivalentna kvadratnom i sinusnom valu.

Ovdje niži AMV generira impulse na visokoj frekvenciji čiji se omjer oznaka / prostor može prikladno izmijeniti uz pomoć unaprijed postavljene VR1. Ovaj PWM kontrolirani izlaz primjenjuje se na vrata mosfet-a kako bi se njihovo provođenje prilagodilo propisanoj efektivnoj vrijednosti.

Kako izmijeniti pretvarač kvadratnih valova u pretvarač sinusnih valova

Očekivani tipični uzorak valnog oblika iz gornje modifikacije:

Talasni oblik na vratima MOSFET-a:

Valni oblik na izlazu transformatora:

Valni oblik nakon pravilne filtracije pomoću induktora i kondenzatora na izlazu transformatora:

Popis dijelova

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K oma,
C1, C2 = 0,47uF / 100V metalizirano
C3, C4 = 0,1 uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = bilo koji mosfet od 30 V, 10amp, N-kanal.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K unaprijed postavljeno
Transformator = 9-0-9V, 8 amp ( specifikacije moraju biti odabrane prema izlaznom opterećenju za ispravnu optimizaciju napajanja )
Baterija = 12V, 10AH

Poboljšanje stope učinkovitosti

Gornja konverzija ili modifikacija pružit će oko 70% učinkovitosti s postignutim RMS podudaranjem. Ako ste zainteresirani za bolje i preciznije podudaranje, vjerojatno bi vam trebao IC 556 PWM procesor valnog oblika.

Pozvali biste se na ovaj članak koji pokazuje načelo iza kojeg stoji modificirajući kvadratni valni oblik u sinusni oblik koristeći par IC555.

Izlaz iz gore spomenutog kruga može se na sličan način napajati na ulaz ili bazu relevantnih pogonskih uređaja koji su prisutni u postojećoj kvadratnoj pretvaračkoj jedinici.

Sveobuhvatniji pristup može se posvjedočiti u ovom članku gdje je IC 556 koristi se za ekstrakciju preciznog modificiranog sinusnog vala temeljenog na PWM-u ekvivalenti iz izvora uzorka kvadratnog vala.

Ovaj je valni oblik integriran sa postojećim izlaznim uređajima za provođenje predviđenih izmjena.

Gornji primjeri podučavaju nas jednostavnijim metodama putem kojih se bilo koji uobičajeni pretvarač kvadratnog vala može preoblikovati u izvedbu pretvarača sinusnog vala.

Pretvaranje u SPWM

U gornjem članku naučili smo kako se valni oblik pretvarača kvadratnog vala može optimizirati za dobivanje sinusnog vala valnim rezanjem kvadratnog vala na manje dijelove.

Međutim, dublja analiza pokazuje da, osim ako usitnjeni valni oblik nije dimenzioniran u obliku SPWM-a, postizanje odgovarajućeg ekvivalenta sinusnih valova možda neće biti moguće.

Da bi se zadovoljio ovaj uvjet, krug pretvarača SPWM postaje bitan za izradu najidealnijeg sinusnog oblika iz pretvarača.

Sljedeći dijagram pokazuje kako se to može učinkovito primijeniti s gore spomenutim nacrtima.

Pretvorba SPWM za pretvarač kvadratnog vala

Kroz jedan od mojih ranijih članaka razumjeli smo kako bi se opamp mogao koristiti za stvaranje SPWM-ova , ista teorija može se primijeniti u gornjem konceptu. Ovdje se koriste dva generatora valova trokuta, jedan koji prihvaća brzi kvadratni val iz donje stabilne, dok drugi prihvaća sporo valove četvrtastih oblika iz gornje stabilne i obrađuje ih u odgovarajuće izlaze brzog i sporog vala trokuta.

Ovi obrađeni valovi trokuta napajaju se kroz dva ulaza opampa, koji ih konačno pretvaraju u SPWM ili širine impulsa sinusnog vala.

Ti se SPWM koriste za usitnjavanje signala na vratima MOSFET-ova koji u konačnici prebacuju valni oblik preko spojenog namota transformatora za stvaranje točne replike čistog sinusnog oblika na sekundarnoj strani transformatora putem magnetske indukcije.




Prethodno: Sklop upravljačkog programa laserske diode Dalje: Pojedinačni Mosfetov timer krug