Hoe de gemodificeerde sinusgolfvorm te berekenen

Ik weet zeker dat je je misschien vaak hebt afgevraagd hoe je de juiste manier kunt bereiken om een ​​gemodificeerde blokgolf te optimaliseren en te berekenen, zodat het een bijna identieke replicatie van een sinusgolf produceerde bij gebruik in een invertertoepassing.

De berekeningen die in dit artikel worden besproken, zullen u helpen de techniek te leren waarmee een gemodificeerd blokgolfcircuit kan worden omgezet in een sinusgolf-equivalent. Laten we de procedures leren.

Het eerste criterium om dit te bereiken is om de RMS-waarde van het gemodificeerde kwadraat af te stemmen op de sinusvormige tegenhanger op een manier dat het resultaat de sinusoïdale golfvorm zo goed mogelijk repliceert.

Wat is RMS (Root Mean Square)

We weten dat de RMS van onze sinusvormige AC-golfvormspanning in huis wordt bepaald door de volgende relatie op te lossen:

V. piek = √2 V rms

Waar V piek is de maximale limiet of de pieklimiet van de sinusgolfcyclus, terwijl de gemiddelde grootte van elke cyclus van de golfvorm wordt weergegeven als de V rms

De √2 in de formule helpt ons om de gemiddelde waarde of de nettowaarde van een wisselstroomcyclus waarvan de spanning exponentieel verandert met de tijd. Omdat de sinusvormige spanningswaarde varieert met de tijd en een functie is van de tijd, kan deze niet worden berekend met behulp van de basisgemiddelde formule, in plaats daarvan zijn we afhankelijk van de bovenstaande formule.

Als alternatief zou AC RMS kunnen worden opgevat als een equivalent van die waarde van een gelijkstroom (DC) die een identiek gemiddeld vermogensverlies produceert wanneer deze over een resistieve belasting wordt aangesloten.

OK, dus nu kennen we de formule voor het berekenen van de RMS van een sinusgolfcyclus met verwijzing naar de piekspanningswaarde.

Dit kan ook worden toegepast voor het evalueren van de piek en de RMS voor ons huis 50 Hz AC. Door dit op te lossen krijgen we de RMS als 220V en piek als 310V voor alle op 220V gebaseerde AC-systemen.

Berekening van gemodificeerde blokgolf RMS en piek

Laten we nu eens kijken hoe deze relatie kan worden toegepast in gemodificeerde blokgolfomvormers voor het instellen van de juiste golfvormcycli voor een 220V-systeem, wat zou overeenkomen met een 220V AC sinusvormig equivalent.

We weten al dat de AC RMS gelijk is aan het gemiddelde vermogen van een DC-golfvorm. Wat ons deze eenvoudige uitdrukking geeft:

V. piek = V rms

Maar we willen ook dat de piek van de blokgolf 310V is, dus het lijkt erop dat de bovenstaande vergelijking niet klopt en niet voor het doel kan worden gebruikt.

Het criterium is om een ​​310V-piek te hebben, evenals een RMS of gemiddelde waarde van 220V voor elke blokgolfcyclus.

Om dit correct op te lossen gebruiken we de AAN / UIT-tijd van de blokgolven, of het duty-cycle-percentage zoals hieronder uitgelegd:

Elke halve cyclus van een 50 Hz AC-golfvorm heeft een tijdsduur van 10 milliseconde (ms).

Een gemodificeerde halve golfcyclus in zijn meest grove vorm moet er uitzien zoals in de volgende afbeelding:

We kunnen zien dat elke cyclus begint met een nul of een blanco gap, dan schiet tot 310V piekpuls en weer eindigt met een 0V gap, het proces herhaalt zich dan voor de andere halve cyclus.

Om de vereiste 220 V RMS te bereiken, moeten we de piek- en nul-gap-secties of de AAN / UIT-perioden van de cyclus berekenen en optimaliseren, zodat de gemiddelde waarde de vereiste 220 V oplevert.

De grijze lijn vertegenwoordigt de periode van 50% van de cyclus, die 10 ms is.

Nu moeten we de verhoudingen van de AAN / UIT-tijd uitzoeken die gemiddeld 220V zal opleveren. We doen het op deze manier:

220/310 x 100 = 71% ongeveer

Dit toont aan dat de 310V-piek in de bovengenoemde gemodificeerde cyclus 71% van de periode van 10 ms zou moeten beslaan, terwijl de twee nul-hiaten samen 29% of 14,5% elk zouden moeten zijn.

Daarom zou bij een lengte van 10 ms de eerste nulsectie 1,4 ms moeten zijn, gevolgd door de 310 V-piek gedurende 7 ms en tenslotte de laatste nul-opening van nog eens 1,4 ms.

Zodra dit is bereikt, kunnen we verwachten dat de uitvoer van de omvormer een redelijk goede replicatie van een sinusgolfvorm produceert.

Ondanks al deze factoren kan het zijn dat de output niet helemaal een ideale replicatie van de sinusgolf is, omdat de besproken gemodificeerde blokgolf in zijn meest basale vorm of een ruw type is. Als we willen dat de uitvoer met maximale precisie overeenkomt met de sinusgolf, dan moeten we gaan voor een SPWM-aanpak ​

Ik hoop dat de bovenstaande discussie je misschien heeft geïnformeerd over het berekenen en optimaliseren van een aangepast vierkant voor het repliceren van sinusgolfuitvoer.

Voor praktische verificatie kunnen de lezers proberen de bovenstaande techniek hierop toe te passen eenvoudig gewijzigd invertercircuit.

Hier is er nog een klassiek voorbeeld van een geoptimaliseerde gemodificeerde golfvorm voor het krijgen van een goede sinusgolf aan de secundaire zijde van de transformator.