โพสต์นี้อธิบายถึงแนวคิดวงจรสองสามอย่างที่สามารถใช้สำหรับการแปลงหรือปรับเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมธรรมดาให้เป็นการออกแบบอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ที่ซับซ้อน
ก่อนที่จะศึกษาการออกแบบต่างๆที่อธิบายไว้ในบทความนี้ควรทราบถึงปัจจัยที่ทำให้อินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์เป็นที่ต้องการมากกว่าการออกแบบคลื่นสี่เหลี่ยม
ความถี่ทำงานอย่างไรในอินเวอร์เตอร์
โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์เกี่ยวข้องกับความถี่หรือการสั่นสำหรับการดำเนินการเพิ่มและการผกผัน ความถี่ที่เราทราบคือการสร้างพัลส์ในรูปแบบที่สม่ำเสมอและรูปแบบที่คำนวณได้ตัวอย่างเช่นความถี่อินเวอร์เตอร์ทั่วไปอาจได้รับการจัดอันดับที่ 50Hz หรือ 50 พัลส์บวกต่อวินาที
รูปคลื่นความถี่พื้นฐานของอินเวอร์เตอร์อยู่ในรูปของพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยม
อย่างที่เราทราบกันดีว่าคลื่นสี่เหลี่ยมไม่เหมาะสำหรับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความซับซ้อนเช่นทีวีเครื่องเล่นเพลงคอมพิวเตอร์เป็นต้น
ไฟกระแสสลับ (กระแสสลับ) ที่เราได้รับจากเต้าเสียบไฟในประเทศของเรายังประกอบด้วยความถี่กระแสไฟฟ้าที่เต้นเป็นจังหวะ แต่สิ่งเหล่านี้อยู่ในรูปของคลื่นไซน์หรือคลื่นไซน์
โดยปกติจะอยู่ที่ 50Hz หรือ 60Hz ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดยูทิลิตี้ของแต่ละประเทศ
เส้นโค้งไซน์ที่กล่าวถึงข้างต้นของรูปคลื่น AC ในบ้านของเราหมายถึงจุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณซึ่งประกอบขึ้นเป็น 50 รอบของความถี่
เนื่องจาก AC ในบ้านของเราถูกสร้างขึ้นโดยใช้กังหันแม่เหล็กรูปคลื่นจึงเป็นรูปคลื่นไซน์ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการประมวลผลใด ๆ เพิ่มเติมและสามารถใช้งานได้โดยตรงในบ้านสำหรับเครื่องใช้ทุกประเภท
ในทางกลับกันในอินเวอร์เตอร์รูปคลื่นพื้นฐานจะอยู่ในรูปของคลื่นสี่เหลี่ยมซึ่งต้องการการประมวลผลอย่างละเอียดเพื่อให้เครื่องเข้ากันได้กับอุปกรณ์ทุกประเภท
ความแตกต่างระหว่าง Square Wave และ Sine Wave
ดังแสดงในรูปคลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นไซน์อาจมีระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเท่ากัน แต่ค่า RMS หรือค่ากำลังสองเฉลี่ยรากอาจไม่เท่ากัน ลักษณะนี้คือสิ่งที่ทำให้คลื่นสี่เหลี่ยมแตกต่างจากคลื่นไซน์โดยเฉพาะแม้ว่าค่าสูงสุดอาจจะเท่ากันก็ตาม
ดังนั้นอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมที่ทำงานร่วมกับ 12V DC จะสร้างเอาต์พุตที่เทียบเท่ากับ 330V เช่นเดียวกับอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่เดียวกัน แต่ถ้าคุณวัด RMS เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ทั้งสองก็จะแตกต่างกันอย่างมาก (330V และ 220V)
ภาพไม่ถูกต้องแสดงว่า 220V เป็นจุดสูงสุดจริงๆแล้วควรเป็น 330V
ในแผนภาพด้านบนรูปคลื่นสีเขียวคือรูปคลื่นไซน์ในขณะที่สีส้มแสดงถึงรูปคลื่นสี่เหลี่ยม ส่วนที่แรเงาคือ RMS ส่วนเกินซึ่งจำเป็นต้องปรับระดับเพื่อทำให้ค่า RMS ทั้งสองใกล้เคียงกันมากที่สุด
การแปลงอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมให้เป็นคลื่นไซน์เทียบเท่าดังนั้นโดยทั่วไปหมายถึงการอนุญาตให้อินเวอเรอร์คลื่นสี่เหลี่ยมสร้างค่าสูงสุดที่ต้องการคือ 330V แต่มี RMS เท่ากับคลื่นไซน์
วิธีการแปลง / แก้ไขรูปคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นรูปคลื่นไซน์เทียบเท่า
สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการแกะตัวอย่างคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นรูปคลื่นไซน์หรือเพียงแค่สับรูปคลื่นสี่เหลี่ยมตัวอย่างให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ ที่คำนวณได้ดีเพื่อให้ RMS ของมันใกล้เคียงกับค่า AC RMS ของเมนมาตรฐานมาก
สำหรับการแกะสลักคลื่นสี่เหลี่ยมให้เป็นคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์แบบเราสามารถใช้ออสซิลเลเตอร์สะพานเวียนหรือ 'bubba oscillator' ที่แม่นยำยิ่งขึ้นและป้อนไปยังขั้นตอนการประมวลผลคลื่นไซน์ วิธีนี้จะซับซ้อนเกินไปดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้อินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมที่มีอยู่กับอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์
แนวคิดที่เป็นไปได้มากขึ้นคือการตัดคลื่นสี่เหลี่ยมที่เกี่ยวข้องที่ฐานของอุปกรณ์ส่งออกให้อยู่ในระดับ RMS ที่ต้องการ
ตัวอย่างคลาสสิกหนึ่งตัวอย่างแสดงไว้ด้านล่าง:
แผนภาพแรกแสดงวงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยม ด้วยการเพิ่มเครื่องบดสับ AMV แบบธรรมดาเราสามารถสลายพัลส์ที่ฐานของมอสเฟตที่เกี่ยวข้องให้ได้ระดับที่ต้องการ
แก้ไขคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นรุ่นอินเวอร์เตอร์เทียบเท่าคลื่นไซน์ของวงจรข้างต้น
ที่นี่ AMV ที่ต่ำกว่าจะสร้างพัลส์ที่ความถี่สูงซึ่งอัตราส่วนของเครื่องหมาย / พื้นที่สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างเหมาะสมด้วยความช่วยเหลือของ VR1 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า เอาท์พุทที่ควบคุมด้วย PWM นี้ถูกนำไปใช้กับประตูของมอสเฟ็ตเพื่อปรับแต่งการนำไฟฟ้าให้เป็นค่า RMS ที่กำหนด
คาดว่ารูปแบบรูปคลื่นทั่วไปจากการปรับเปลี่ยนข้างต้น:
รูปคลื่นที่ประตูมอสเฟ็ท:
รูปคลื่นที่เอาต์พุตของหม้อแปลง:
รูปคลื่นหลังจากการกรองที่เหมาะสมโดยใช้ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่เอาต์พุตของหม้อแปลง:
ส่วนรายการ
R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K โอห์ม
C1, C2 = 0.47uF / 100V ที่เป็นโลหะ
C3, C4 = 0.1 ยูเอฟ
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = ใด ๆ 30V, 10amp mosfet, N-channel
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า
หม้อแปลง = 9-0-9V, 8 แอมป์ ( ต้องเลือกข้อกำหนดตามโหลดเอาต์พุตเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพของพาวร์ที่ถูกต้อง )
แบตเตอรี่ = 12V, 10AH
รับอัตราประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
การแปลงหรือการปรับเปลี่ยนข้างต้นจะให้ประสิทธิภาพประมาณ 70% ด้วยการจับคู่ RMS ที่ทำได้ หากคุณสนใจที่จะจับคู่ให้ดีขึ้นและแม่นยำอาจต้องใช้โปรเซสเซอร์รูปคลื่น IC 556 PWM
คุณต้องการอ้างถึงบทความนี้ซึ่งแสดงหลักการเบื้องหลัง การปรับเปลี่ยนรูปคลื่นสี่เหลี่ยมให้เป็นรูปคลื่นไซน์ ใช้ IC555 สองสามตัว
เอาต์พุตจากวงจรที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถป้อนเข้ากับประตูหรือฐานของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องซึ่งมีอยู่ในหน่วยอินเวอร์เตอร์สี่เหลี่ยมที่มีอยู่ในทำนองเดียวกัน
คุณอาจเห็นแนวทางที่ครอบคลุมมากขึ้นในบทความนี้ซึ่งมี IC 556 ใช้สำหรับการแยกคลื่นไซน์ดัดแปลง PWM ที่แม่นยำ เทียบเท่าจากแหล่งตัวอย่างคลื่นสี่เหลี่ยม
รูปคลื่นนี้รวมเข้ากับอุปกรณ์เอาท์พุตที่มีอยู่สำหรับการปรับเปลี่ยนที่ตั้งใจไว้
ตัวอย่างข้างต้นสอนให้เราทราบถึงวิธีการที่ง่ายกว่าในการปรับเปลี่ยนอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมธรรมดาที่มีอยู่ให้เป็นการออกแบบอินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟ
การแปลงเป็น SPWM
ในบทความข้างต้นเราได้เรียนรู้ว่ารูปคลื่นของอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับการรับรูปคลื่นไซน์ได้อย่างไรโดยการตัดคลื่นสี่เหลี่ยมออกเป็นส่วนเล็ก ๆ
อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์เชิงลึกแสดงให้เห็นว่าเว้นแต่รูปคลื่นที่สับจะไม่ได้รับการกำหนดขนาดในรูปแบบของ SPWMs การได้รับคลื่นไซน์ที่เหมาะสมอาจเป็นไปไม่ได้
เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้วงจรคอนเวอร์เตอร์ SPWM จึงจำเป็นสำหรับการแกะรูปคลื่นไซน์ที่เหมาะสมที่สุดจากอินเวอร์เตอร์
แผนภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้สามารถนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพกับการออกแบบที่กล่าวถึงข้างต้นได้อย่างไร
จากบทความก่อนหน้านี้เราเข้าใจ วิธีใช้ opamp ในการสร้าง SPWM ทฤษฎีเดียวกันนี้สามารถเห็นได้ในแนวคิดข้างต้น เครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมสองตัวถูกนำมาใช้ที่นี่เครื่องหนึ่งรับคลื่นสี่เหลี่ยมที่เร็วจากแอสเทเบิลที่ต่ำกว่าในขณะที่อีกเครื่องรับคลื่นสี่เหลี่ยมที่ช้าจากแอสเทเบิลบนและประมวลผลให้เป็นเอาท์พุตคลื่นสามเหลี่ยมเร็วและช้าที่สอดคล้องกันตามลำดับ
คลื่นสามเหลี่ยมที่ผ่านการประมวลผลเหล่านี้จะถูกป้อนผ่านทั้งสองอินพุตของ opamp ซึ่งสุดท้ายแล้วจะแปลงเป็น SPWM หรือความกว้างของคลื่นไซน์ของคลื่นไซน์
SPWM เหล่านี้ใช้สำหรับการตัดสัญญาณที่ประตูของมอสเฟตซึ่งในที่สุดจะเปลี่ยนรูปคลื่นเหนือขดลวดของหม้อแปลงที่เชื่อมต่อเพื่อสร้างแบบจำลองที่แน่นอนของรูปคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่ด้านทุติยภูมิของหม้อแปลงผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
คู่ของ: วงจรขับเลเซอร์ไดโอด ถัดไป: วงจรจับเวลา Mosfet เดี่ยว
