Pitanje pada napona pretvarača - kako riješiti

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Kad god se PWM koristi u pretvaraču za omogućavanje izlaza sinusnog vala, napon pretvarača pad postaje glavni problem, pogotovo ako parametri nisu pravilno izračunati.

Na ovoj web stranici možda ste naišli na mnoge koncepte pretvarača sinusnog i čistog sinusnog vala pomoću PWM feedova ili integracije SPWM-a. Iako koncept djeluje vrlo lijepo i omogućava korisniku da dobije potrebne izlaze ekvivalentne sinusnom valu, čini se da se bore s problemima pada izlaznog napona pod opterećenjem.



U ovom ćemo članku naučiti kako to ispraviti jednostavnim razumijevanjem i proračunima.

Prvo moramo shvatiti da je izlazna snaga pretvarača samo proizvod ulaznog napona i struje koja se napaja u transformator.



Stoga ovdje moramo biti sigurni da je transformator ispravno nominiran za obradu ulaznog napajanja tako da proizvodi željeni izlaz i može izdržati opterećenje bez ikakvog pada.

Iz sljedeće rasprave pokušat ćemo jednostavnim izračunima analizirati metodu rješavanja ovog problema pravilnim konfiguriranjem parametara.

Analiza izlaznog napona u pretvaračima kvadratnog vala

U krugu pretvarača kvadratnog vala obično ćemo pronaći valni oblik kao što je prikazano dolje na pogonskim uređajima, koji dovode struju i napon do odgovarajućeg namota transformatora prema stopi provođenja MOSFET-a koristeći ovaj kvadratni val:

Ovdje možemo vidjeti da je vršni napon 12V, a radni ciklus 50% (jednako vrijeme UKLJUČIVANJA / ISKLJUČANJA valnog oblika).

Da bismo nastavili s analizom Prvo moramo pronaći prosječni napon induciran na relevantnom namotu transformatora.

Pretpostavimo da koristimo središnju slavinu 12-0-12V / 5 amp trafo i pod pretpostavkom da se na jedan od 12V namota primijeni 12V pri 50% radnog ciklusa, tada se snaga inducirana unutar tog namota može izračunati kako je dano u nastavku:

12 x 50% = 6V

To postaje prosječni napon na vratima pogonskih uređaja koji odgovaraju trafo namotu s istom brzinom.

Za dvije polovice trafo namota dobivamo 6V + 6V = 12V (kombinirajući obje polovice središnjeg slavinskog trafoa.

Množenjem ovih 12 V s punom strujom od 5 amp dobivamo 60 vata

Budući da je stvarna snaga transformatora također 12 x 5 = 60 vata, podrazumijeva se da je snaga inducirana na primarnom dijelu trafoa puna, pa će stoga i izlaz biti pun, što omogućuje izlazu da radi bez pada napona pod opterećenjem .

Ovih 60 vata jednako je stvarnoj snazi ​​snage transfomera, tj. 12V x 5 amp = 60 vata. stoga izlaz iz trafoa radi s maksimalnom silom i ne ispušta izlazni napon, čak i kada je priključeno maksimalno opterećenje od 60 vata.

Analiza izlaznog napona pretvarača na temelju PWM-a

Sad pretpostavimo da primijenimo PWM usitnjavanje na vratima mrežnih mosfeta, recimo po stopi od 50% radnog ciklusa na vratima mosfetova (koji već rade s 50% radnog ciklusa od glavnog oscilatora, kao što je gore spomenuto)

To opet podrazumijeva da ovaj PWM napajanje s 50% radnog ciklusa sada dodatno utječe na izračunati prosjek od 6V, smanjujući prosječnu vrijednost napona na mosfetovim vratima na:

6V x 50% = 3V (iako je vrh i dalje 12V)

Kombinirajući ovaj prosjek od 3 V za obje polovice namota

3 + 3 = 6V

Množenjem ovih 6 V s 5 pojačala dobivamo 30 vata.

Pa, to je 50% manje od onog za što je predviđeno da transformator rukuje.

Stoga, kad se mjeri na izlazu, iako na izlazu može biti punih 310 V (zbog vrhova od 12 V), ali pod opterećenjem to može brzo pasti na 150 V, jer je prosječna opskrba primarnog napajanja 50% manja od nazivne vrijednosti.

Da bismo ispravili ovaj problem, moramo se istovremeno pozabaviti s dva parametra:

1) Moramo biti sigurni da se namot transformatora podudara sa prosječnom vrijednošću napona koju izvor isporučuje pomoću PWM usitnjavanja,

2) i struja namota mora biti odgovarajuće određena tako da izlaz AC ne padne pod opterećenjem.

Razmotrimo naš gornji primjer gdje je uvođenje 50% PWM-a dovelo do smanjenja ulaza u namot na 3V, da bismo ojačali i riješili ovu situaciju moramo osigurati da namot trafoa mora biti odgovarajuće ocijenjen na 3V. Stoga u ovoj situaciji transformator mora biti nazivnog napona 3-0-3V

Trenutne specifikacije za transformator

Uzimajući u obzir iznad 3-0-3V odabira trafoa, uzimajući u obzir da je izlaz iz trafoa namijenjen radu s opterećenjem od 60 W i trajnim 220V, možda će nam trebati da primar trafoa bude nominiran na 60/3 = 20 ampera , da, to je 20 ampera koliko će trafo trebati biti kako bi se osiguralo da se održi 220 V kad je na izlaz priključeno puno opterećenje od 60 vata.

Zapamtite u takvoj situaciji ako se izlazni napon mjeri bez opterećenja, moglo bi se primijetiti abnormalno povećanje vrijednosti izlaznog napona koje bi moglo izgledati kao da prelazi 600V. To bi se moglo dogoditi jer iako je prosječna vrijednost inducirana kroz MOSFET-ove 3V, vrhunac je uvijek 12V.

No nema razloga za zabrinutost ako slučajno vidite ovaj visoki napon bez tereta, jer bi se brzo spustio na 220 V čim se priključi teret.

Nakon što ovo kažu, ako korisnicima bude zveckavo vidjeti tako povišenu razinu napona bez opterećenja, to se može ispraviti dodatnom primjenom krug regulatora izlaznog napona o čemu sam već raspravljao u jednom od svojih ranijih postova, isto možete učinkovito primijeniti i s ovim konceptom.

Alternativno, zaslon povišenog napona može se neutralizirati spajanjem kondenzatora 0,45uF / 600V preko izlaza ili bilo kojeg slično ocijenjenog kondenzatora, što bi također pomoglo filtriranju PWM-a u glatko promjenjivi sinusni val.

Visoko tekuće izdanje

U gore razmatranom primjeru vidjeli smo da smo s 50% PWM usitnjavanjem prisiljeni upotrijebiti 3-0-3V trafo za napajanje od 12V, prisiljavajući korisnika da izađe na transformator od 20 pojačala samo da bi dobio 60 W, što izgleda prilično nerazumno.

Ako 3V traži 20 ampera da bi se dobilo 60 vata, podrazumijeva se da bi 6V trebalo 10 ampera da generira 60 vata, a ova vrijednost izgleda prilično upravljivo ....... ili da bi bilo još bolje, 9V bi vam omogućilo rad s 6,66 amp trafo, što izgleda još razumnije.

Gornja izjava govori nam da ako se poveća prosječna indukcija napona na trafo namotu, trenutni se zahtjev smanji, a budući da prosječni napon ovisi o vremenu uključivanja PWM-a, jednostavno podrazumijeva da se za postizanje većih prosječnih napona na trafo primarnom samo ste previše povećali vrijeme uključivanja PWM-a, to je još jedan alternativni i učinkovit način za ispravno pojačavanje problema pada izlaznog napona u pretvaračima na temelju PWM-a.

Ako imate bilo kakve određene upite ili sumnje u vezi s temom, uvijek možete iskoristiti polje za komentare u nastavku i unijeti svoje mišljenje.




Prethodno: Beskonačni transformatorski krug voltmetra koji koristi Arduino Dalje: 200, 600 LED strujnih krugova na mreži 220V