Pulsbreedte Gemoduleerde omvormers (PWM-omvormer) hebben de oudere versies van omvormers vervangen en hebben een breed scala aan toepassingen. Deze worden praktisch gebruikt in de vermogenselektronicacircuits. De omvormers op basis van de PWM-technologie beschikken over MOSFET's in de schakeltrap van de uitgang. Meeste van de omvormers die tegenwoordig beschikbaar zijn, beschikken over deze PWM-technologie en zijn in staat wisselspanning te produceren voor verschillende magnitudes en frequenties. Er zijn meerdere beveiligings- en regelcircuits in dit soort omvormers. De implementatie van PWM-technologie in de omvormers maakt het geschikt en ideaal voor de verschillende aangesloten belastingen.
Wat is een PWM-omvormer?
Een omvormer waarvan de functionaliteit afhangt van de pulsbreedtemodulatie technologie wordt aangeduid als PWM-omvormers. Deze zijn in staat om de uitgangsspanningen als de nominale spanningen te handhaven, afhankelijk van het land, ongeacht het type aangesloten belasting. Dit kan worden bereikt door de schakelfrequentiebreedte bij de oscillator te veranderen.
Schakelschema PWM-omvormer
Het schakelschema van de PWM-omvormer wordt gegeven in het onderstaande diagram
Schakelschema PWM-omvormer
Er worden verschillende circuits gebruikt in de PWM-omvormers. Sommigen van hen staan hieronder vermeld
Batterij laadstroom sensorcircuit
Het doel van dit circuit is om de stroom te meten die wordt gebruikt bij het opladen van de batterij en deze op de nominale waarde te houden. Het is belangrijk om schommelingen te vermijden om de houdbaarheid van de batterijen te beschermen.
Circuit voor detectie van batterijspanning
Dit circuit wordt gebruikt om de spanning te detecteren die nodig is om de batterij op te laden wanneer deze leeg is en om de batterij druppelend op te laden zodra deze volledig is opgeladen.
AC-netdetectiecircuit
Dit circuit is bedoeld om de beschikbaarheid van wisselstroom te detecteren Als deze beschikbaar is, bevindt de omvormer zich in een laadtoestand en bij afwezigheid van netspanning bevindt de omvormer zich in de batterijmodus.
Soft Start-circuit
Het wordt gebruikt om het opladen 8 tot 10 seconden uit te stellen nadat de stroom is hervat. Het is om de MOSFET's te beschermen tegen de hoge stromen. Dit wordt ook wel netvertraging genoemd.
Omschakelcircuit
Op basis van de beschikbaarheid van het lichtnet schakelt dit circuit de werking van de omvormer tussen de batterij- en de oplaadmodus.
Circuit afsluiten
Dit circuit moet de omvormer nauwlettend in de gaten houden en deze uitschakelen wanneer zich een abnormaliteit voordoet.
PWM-controllercircuit
Om de spanning aan de uitgang te regelen wordt deze controller gebruikt. Het circuit moet PWM-bewerkingen uitvoeren die zijn opgenomen in de IC's en deze zijn aanwezig in dit circuit.
Batterij laadcircuit
Het proces van het opladen van een batterij in de omvormer wordt bestuurd door dit circuit. De output die wordt gegenereerd door het detectiecircuit van het lichtnet en de sensorcircuits van de batterij zijn de inputs voor dit circuit.
Oscillatorcircuit
Dit circuit is opgenomen in de IC van PWM. Het wordt gebruikt om de schakelfrequenties te genereren.
Driver Circuit
De output van de omvormer wordt aangestuurd door dit circuit op basis van het schakelsignaal van de gegenereerde frequentie. Het is vergelijkbaar met dat van een voorversterkercircuit.
Uitvoersectie
Dit outputgedeelte omvat een step-up transformator en het wordt gebruikt om de lading te drijven.
Werkend principe
Het ontwerpen van een omvormer omvat verschillende topologieën van stroomcircuits en de methoden om de spanning te regelen. Het meest geconcentreerde deel van de omvormer is de golfvorm die aan de uitgang wordt gegenereerd. Voor het filteren worden de golfvorminductoren en de condensatoren gebruikt. Om de harmonischen van de output te verminderen laagdoorlaatfilters worden gebruikt.
Als de omvormer een vaste waarde aan uitgangsfrequenties heeft, worden resonantiefilters gebruikt. Voor de instelbare frequenties aan de uitgang worden filters afgesteld boven de maximale waarde van de grondfrequentie. PWM-technologie verandert de blokgolfkarakteristieken. De pulsen die voor het schakelen worden gebruikt, worden gemoduleerd en geregeld voordat ze aan de aangesloten belasting worden geleverd. Als er geen spanningsregeling vereist is, wordt een vaste breedte van de puls gebruikt.
PWM-omvormertypes en golfvormen
De techniek van PWM in een omvormer bestaat uit twee signalen. Het ene signaal is ter referentie en het andere is de koerier. De puls die nodig is om de modus van de omvormer om te schakelen, kan worden gegenereerd door de vergelijking tussen deze twee signalen. Er zijn verschillende PWM-technieken.
Single Pulse Width Modulation (SPWM)
Voor elke halve cyclus is er maar één puls beschikbaar om de techniek te besturen. Het blokgolfsignaal is ter referentie en een driehoekige golf zal de draaggolf zijn. De gegenereerde poortpuls zal het resultaat zijn van de vergelijking van de draaggolf en de referentiesignalen. Hogere harmonischen zijn het grootste nadeel van deze techniek.
Enkele pulsbreedtemodulatie
Meerdere pulsbreedtemodulatie (MPWM)
MPWM-techniek wordt gebruikt om het nadeel van SPWM te overwinnen. In plaats van een enkele puls worden meerdere pulsen gebruikt voor elke halve cyclus van de spanning aan de uitgang. De frequentie aan de uitgang wordt geregeld door de frequentie van de draaggolf te regelen.
Meerdere pulsbreedtemodulatie
Sinusvormige pulsbreedtemodulatie
Bij dit type PWM-techniek wordt in plaats van een blokgolf een sinusgolf als referentie gebruikt en zal de draaggolf een driehoeksgolf zijn. De sinusgolf is de output en de RMS-waarde van de spanning wordt geregeld door de modulatie-index.
Sinusvormige pulsbreedtemodulatie
Gemodificeerde sinusvormige pulsbreedtemodulatie
De draaggolf wordt toegepast voor het eerste en het laatste interval van zestig graden per halve cyclus. Deze wijziging is aangebracht om de harmonische kenmerken te verbeteren. Het vermindert het verlies als gevolg van omschakeling en verhoogt de fundamentele component.
Gemodificeerde sinusvormige pulsbreedtemodulatie
Toepassingen
Meestal worden PWM-omvormers gebruikt in frequentieregelaars, waarbij de snelheid van de omvormer afhankelijk is van de variatie in de frequentie van de aangelegde spanning. Het merendeel van de circuits in vermogenselektronica kan worden bestuurd met behulp van PWM-signalen. Om de signalen in analoge vorm te genereren vanaf digitale apparaten zoals microcontrollers is de PWM-techniek gunstig. Verder zijn er verschillende toepassingen waarbij PWM-technologie in verschillende circuits wordt gebruikt.
Dit gaat dus allemaal over een overzicht van PWM-omvormers, typen, werking en hun toepassingen. Kunt u beschrijven hoe PWM-technologie wordt gebruikt in telecommunicatie?
