ปัญหาแรงดันตกของอินเวอร์เตอร์ - วิธีแก้ไข

เมื่อใดก็ตามที่ใช้ PWM ในอินเวอร์เตอร์เพื่อเปิดใช้งานเอาต์พุตคลื่นไซน์ แรงดันไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ การลดลงกลายเป็นปัญหาหลักโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคำนวณพารามิเตอร์ไม่ถูกต้อง

ในเว็บไซต์นี้คุณอาจพบแนวคิดเกี่ยวกับคลื่นไซน์และอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์โดยใช้ฟีด PWM หรือการผสานรวม SPWM แม้ว่าแนวคิดจะทำงานได้ดีมากและช่วยให้ผู้ใช้ได้รับเอาต์พุตเทียบเท่าคลื่นไซน์ที่ต้องการ แต่ดูเหมือนว่าพวกเขากำลังต่อสู้กับปัญหาแรงดันไฟฟ้าขาออกภายใต้ภาระ

ในบทความนี้เราจะได้เรียนรู้วิธีการแก้ไขผ่านการทำความเข้าใจและการคำนวณอย่างง่าย

ก่อนอื่นเราต้องตระหนักว่ากำลังขับจากอินเวอร์เตอร์เป็นเพียงผลคูณของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหม้อแปลงเท่านั้น

ดังนั้นในที่นี้เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าหม้อแปลงได้รับการจัดอันดับอย่างถูกต้องเพื่อประมวลผลอินพุตเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ต้องการและสามารถรักษาโหลดได้โดยไม่มีการตกหล่น

จากการสนทนาต่อไปนี้เราจะพยายามวิเคราะห์ด้วยวิธีการคำนวณง่ายๆในการกำจัดปัญหานี้โดยกำหนดค่าพารามิเตอร์ให้ถูกต้อง

การวิเคราะห์แรงดันขาออกในอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยม

ในวงจรอินเวอร์เตอร์คลื่นสี่เหลี่ยมโดยทั่วไปเราจะพบรูปคลื่นดังที่แสดงด้านล่างของอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งส่งกระแสและแรงดันไฟฟ้าไปยังขดลวดหม้อแปลงที่เกี่ยวข้องตามอัตราการนำมอสเฟ็ทโดยใช้คลื่นสี่เหลี่ยมนี้:

ที่นี่เราจะเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 12V และรอบการทำงานคือ 50% (เวลาเปิด / ปิดเท่ากันของรูปคลื่น)

ในการดำเนินการวิเคราะห์ก่อนอื่นเราต้องหาแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่เกิดขึ้นในขดลวดของหม้อแปลงที่เกี่ยวข้อง

สมมติว่าเราใช้เซ็นเตอร์แทป 12-0-12V / 5 แอมป์ trafo และสมมติว่ามีการใช้รอบการทำงาน 12V @ 50% กับหนึ่งในขดลวด 12V จากนั้นพลังงานที่เหนี่ยวนำภายในขดลวดนั้นสามารถคำนวณได้ตามที่ระบุด้านล่าง:

12 x 50% = 6V

สิ่งนี้จะกลายเป็นแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยทั่วประตูของอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งทำงานตามลำดับขดลวด trafo ในอัตราเดียวกันนี้

สำหรับสองครึ่งของขดลวด trafo ที่เราได้รับคือ 6V + 6V = 12V (รวมทั้งครึ่งหนึ่งของ trafo ที่อยู่ตรงกลาง

การคูณ 12V นี้กับความจุกระแสเต็ม 5 แอมป์ทำให้เราได้ 60 วัตต์

ตอนนี้เนื่องจากวัตต์จริงของหม้อแปลงยังเป็น 12 x 5 = 60 วัตต์แสดงว่ากำลังไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำที่จุดเริ่มต้นของ trafo เต็มดังนั้นเอาต์พุตจะเต็มเช่นกันทำให้เอาต์พุตทำงานได้โดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกภายใต้ภาระ .

60 วัตต์นี้เท่ากับค่ากำลังวัตต์จริงของทรานฟอเมอร์คือ 12V x 5 แอมป์ = 60 วัตต์ ดังนั้นเอาต์พุตจาก trafo จึงทำงานด้วยแรงสูงสุดและไม่ทำให้แรงดันขาออกลดลงแม้ว่าจะเชื่อมต่อโหลดสูงสุด 60 วัตต์

การวิเคราะห์แรงดันเอาต์พุตอินเวอร์เตอร์ตาม PWM

ตอนนี้สมมติว่าเราใช้การสับ PWM ข้ามประตูของมอสเฟ็ทไฟฟ้าโดยพูดในอัตรารอบการทำงาน 50% ที่ประตูมอสเฟต (ซึ่งทำงานอยู่แล้วด้วยรอบการทำงาน 50% จากออสซิลเลเตอร์หลักตามที่กล่าวไว้ข้างต้น)

นี่หมายความอีกครั้งว่าค่าเฉลี่ย 6V ที่คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ได้รับผลกระทบเพิ่มเติมจากฟีด PWM นี้ด้วยรอบการทำงาน 50% ซึ่งจะลดค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยทั่วประตูมอสเฟตเป็น:

6V x 50% = 3V (แม้ว่าจุดสูงสุดจะยังคงเป็น 12V)

การรวมค่าเฉลี่ย 3V นี้สำหรับทั้งสองส่วนของขดลวดที่เราได้รับ

3 + 3 = 6V

การคูณ 6V กับ 5 แอมป์ทำให้เราได้ 30 วัตต์

นี่คือน้อยกว่าที่หม้อแปลงได้รับการจัดอันดับให้จัดการ 50%

ดังนั้นเมื่อวัดที่เอาต์พุตแม้ว่าเอาต์พุตอาจแสดงเต็ม 310V (เนื่องจากยอด 12V) แต่ภายใต้การโหลดสิ่งนี้อาจลดลงอย่างรวดเร็วถึง 150V เนื่องจากอุปทานเฉลี่ยที่ค่าหลักน้อยกว่าค่าที่กำหนด 50%

ในการแก้ไขปัญหานี้เราต้องจัดการกับพารามิเตอร์สองตัวพร้อมกัน:

1) เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าขดลวดของหม้อแปลงตรงกับค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ส่งมาจากแหล่งกำเนิดโดยใช้การสับ PWM

2) และต้องระบุกระแสของขดลวดให้สอดคล้องกันเพื่อให้เอาต์พุต AC ไม่ลดลงภายใต้ภาระ

ลองพิจารณาตัวอย่างข้างต้นของเราที่การเปิดตัว PWM 50% ทำให้อินพุตของขดลวดลดลงเหลือ 3V เพื่อเสริมกำลังและรับมือกับสถานการณ์นี้เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการคดเคี้ยวของ trafo จะต้องได้รับการจัดอันดับที่ 3V ดังนั้นในสถานการณ์เช่นนี้หม้อแปลงต้องได้รับการจัดอันดับที่ 3-0-3V

ข้อมูลจำเพาะปัจจุบันสำหรับ Transformer

เมื่อพิจารณาจากการเลือก trafo 3-0-3V ข้างต้น ans เมื่อพิจารณาว่าเอาต์พุตจาก trafo มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำงานกับโหลด 60 วัตต์และ 220V ที่ยั่งยืนเราอาจต้องให้ค่าหลักของ trafo ได้รับการจัดอันดับที่ 60/3 = 20 แอมป์ ใช่นั่นคือ 20 แอมป์ซึ่งจำเป็นต้องมี trafo เพื่อให้แน่ใจว่า 220V นั้นคงอยู่เมื่อต่อโหลดเต็ม 60 วัตต์เข้ากับเอาต์พุต

โปรดจำไว้ว่าในสถานการณ์เช่นนี้หากวัดแรงดันขาออกโดยไม่มีโหลดอาจมีการเพิ่มขึ้นอย่างผิดปกติของค่าแรงดันขาออกซึ่งอาจเกิน 600V สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นเนื่องจากถึงแม้ว่าค่าเฉลี่ยที่เกิดขึ้นใน mosfets คือ 3V แต่ค่าสูงสุดจะอยู่ที่ 12V เสมอ

แต่ไม่มีอะไรน่าเป็นห่วงถ้าคุณเห็นไฟฟ้าแรงสูงนี้โดยไม่มีโหลดเพราะมันจะลดลงอย่างรวดเร็วที่ 220V ทันทีที่โหลดติดขึ้น

ต้องบอกว่าสิ่งนี้หากผู้ใช้พบว่าแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นดังกล่าวโดยไม่มีภาระสามารถแก้ไขได้โดยการใช้ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก ซึ่งฉันได้พูดคุยไปแล้วในโพสต์ก่อนหน้านี้คุณสามารถนำแนวคิดนี้ไปใช้ได้จริง

หรืออีกวิธีหนึ่งคือการแสดงแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นสามารถทำให้เป็นกลางได้โดยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุ 0.45uF / 600V กับเอาต์พุตหรือตัวเก็บประจุที่ได้รับการจัดอันดับใกล้เคียงกันซึ่งจะช่วยในการกรอง PWM ออกเป็นรูปคลื่นไซน์ที่เปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่น

ปัญหาปัจจุบันสูง

ในตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้นเราเห็นว่าด้วยการสับ PWM 50% เราถูกบังคับให้ใช้ trafo 3-0-3V สำหรับแหล่งจ่ายไฟ 12V บังคับให้ผู้ใช้ไปที่หม้อแปลง 20 แอมป์เพื่อให้ได้ 60 วัตต์ซึ่ง ดูไม่สมเหตุสมผลเลยทีเดียว

หาก 3V เรียกร้องให้ 20 แอมป์ได้ 60 วัตต์แสดงว่า 6V ต้องใช้ 10 แอมป์ในการสร้าง 60 วัตต์และค่านี้ดูค่อนข้างจัดการได้ ....... หรือเพื่อให้ดียิ่งขึ้น 9V จะช่วยให้คุณทำงานได้ trafo ขนาด 6.66 แอมป์ซึ่งดูสมเหตุสมผลกว่า

ข้อความข้างต้นบอกเราว่าหากการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยบนขดลวด trafo เพิ่มขึ้นความต้องการในปัจจุบันจะลดลงและเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยขึ้นอยู่กับเวลา PWM ON เพียงบอกเป็นนัยว่าเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่สูงขึ้นบน trafo primary คุณเพิ่มเวลา PWM ON มากเกินไปซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งและมีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างปัญหาแรงดันไฟฟ้าขาออกอย่างถูกต้องในอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ PWM

หากคุณมีข้อสงสัยหรือข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับหัวข้อนี้คุณสามารถใช้ประโยชน์จากช่องแสดงความคิดเห็นด้านล่างและเขียนความคิดเห็นของคุณได้ตลอดเวลา