SPWM หมายถึงการมอดูเลตความกว้างของคลื่นไซน์ซึ่งเป็นการจัดเรียงความกว้างของพัลส์ที่พัลส์จะแคบลงในช่วงเริ่มต้นซึ่งจะค่อยๆกว้างขึ้นที่ตรงกลางจากนั้นแคบลงอีกครั้งในตอนท้ายของการจัดเรียง พัลส์ชุดนี้เมื่อนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นอุปนัยเช่นอินเวอร์เตอร์ทำให้เอาต์พุตสามารถเปลี่ยนเป็นรูปคลื่นไซน์เอ็กซ์โพเนนเชียลได้ซึ่งอาจมีลักษณะเหมือนกับรูปคลื่นไซน์กริดทั่วไป

การได้รับเอาต์พุตคลื่นไซน์จากอินเวอร์เตอร์อาจเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดและเป็นประโยชน์ที่สุดสำหรับการแสดงประสิทธิภาพสูงสุดให้กับหน่วยในแง่ของคุณภาพเอาต์พุต มาเรียนรู้วิธีสร้างคลื่นไซน์ PWM หรือ SPWM โดยใช้ opamp

การจำลองรูปคลื่นไซน์ไม่ใช่เรื่องง่าย

การบรรลุเอาต์พุตคลื่นไซน์อาจค่อนข้างซับซ้อนและอาจไม่แนะนำให้ใช้กับอินเวอร์เตอร์เนื่องจากโดยปกติแล้วอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ 'ชอบ' กระแสหรือแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ เนื่องจากอินเวอร์เตอร์ทำโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตตเป็นหลักจึงหลีกเลี่ยงรูปคลื่นไซน์

อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์เมื่อถูกบังคับให้ทำงานด้วยคลื่นไซน์จะให้ผลลัพธ์ที่ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากอุปกรณ์มีแนวโน้มที่จะร้อนขึ้นเมื่อเทียบกับเมื่อใช้งานด้วยคลื่นสี่เหลี่ยม

ดังนั้นตัวเลือกที่ดีที่สุดถัดไปสำหรับการใช้งานไฟล์ คลื่นไซน์จากอินเวอร์เตอร์ เป็นวิธีการของ PWM ซึ่งย่อมาจาก Pulse width modulation

PWM เป็นวิธีขั้นสูง (ตัวแปรดิจิทัล) ในการวางรูปคลื่นเอ็กซ์โพเนนเชียลผ่านความกว้างพัลส์สี่เหลี่ยมที่แตกต่างกันตามสัดส่วนซึ่งค่าสุทธิถูกคำนวณให้ตรงกับมูลค่าสุทธิของรูปคลื่นเลขชี้กำลังที่เลือกทั้งหมดค่า 'สุทธิ' หมายถึงค่า RMS ดังนั้น PWM ที่คำนวณได้อย่างสมบูรณ์โดยอ้างอิงถึงคลื่นไซน์ที่กำหนดจึงสามารถใช้เป็นค่าเทียบเท่าที่สมบูรณ์แบบสำหรับการจำลองคลื่นไซน์ที่กำหนด

นอกจากนี้ PWM ยังเข้ากันได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ (mosfets, BJTs, IGBTS) และอนุญาตให้ใช้งานได้โดยมีการกระจายความร้อนน้อยที่สุด

“ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ทำงานอย่างไร ”

อย่างไรก็ตามการสร้างหรือสร้างรูปคลื่นไซน์เวฟ PWM นั้นโดยปกติถือว่าซับซ้อนและนั่นเป็นเพราะการนำไปใช้งานไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะจำลองในใจ

แม้ว่าฉันจะต้องผ่านการระดมความคิดก่อนที่ฉันจะสามารถจำลองฟังก์ชันได้อย่างถูกต้องผ่านการคิดและจินตนาการที่เข้มข้น

SPWM คืออะไร

วิธีที่ง่ายที่สุดที่รู้จักกันดีในการสร้างไซน์เวอร์ PWM (SPWM) คือการป้อนสัญญาณที่แตกต่างกันแบบทวีคูณสองสามตัวไปยังอินพุตของ opamp สำหรับการประมวลผลที่ต้องการ สัญญาณอินพุตสองสัญญาณหนึ่งต้องมีความถี่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับสัญญาณอื่น

IC 555 ยังสามารถใช้อย่างมีประสิทธิภาพในการสร้าง PWM เทียบเท่าไซน์ โดยการรวม opamps ในตัวและวงจรกำเนิดทางลาดสามเหลี่ยม R / C

“ซึ่งเป็นตัวอย่างตัวนำยิ่งยวด ”

การสนทนาต่อไปนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจขั้นตอนทั้งหมด

มือสมัครเล่นใหม่และแม้แต่มืออาชีพจะพบว่ามันค่อนข้างง่ายที่จะเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการใช้ไซน์เวฟ PWMs (SPWM) โดยการประมวลผลสัญญาณสองสามตัวโดยใช้ opamp ลองคิดออกด้วยความช่วยเหลือของแผนภาพต่อไปนี้และการจำลอง

ใช้สัญญาณอินพุตสองสัญญาณ

ดังที่ได้กล่าวไว้ในส่วนก่อนหน้านี้ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการป้อนรูปคลื่นที่แตกต่างกันแบบทวีคูณสองรูปแบบไปยังอินพุตของ opamp

ที่นี่ opamp ได้รับการกำหนดค่าให้เป็นตัวเปรียบเทียบทั่วไปดังนั้นเราจึงสามารถสันนิษฐานได้ว่า opamp จะเริ่มเปรียบเทียบระดับแรงดันไฟฟ้าทันทีของรูปคลื่นซ้อนทับทั้งสองนี้ทันทีที่สิ่งเหล่านี้ปรากฏหรือถูกนำไปใช้กับอินพุต

ในการเปิดใช้งาน opamp เพื่อใช้ PWM คลื่นไซน์ที่ต้องการอย่างถูกต้องที่เอาต์พุตจำเป็นที่สัญญาณใดสัญญาณหนึ่งจะมีความถี่สูงกว่าสัญญาณอื่น ๆ ความถี่ที่ช้าลงในที่นี้คือความถี่ที่ควรจะเป็นคลื่นไซน์ตัวอย่างซึ่ง PWM ต้องเลียนแบบ (จำลอง)

ตามหลักการแล้วสัญญาณทั้งสองควรเป็นคลื่นไซน์ (สัญญาณหนึ่งที่มีความถี่สูงกว่าอีกสัญญาณหนึ่ง) อย่างไรก็ตามสามารถใช้งานได้เช่นเดียวกันโดยการรวมคลื่นสามเหลี่ยม (ความถี่สูง) และคลื่นไซน์ (คลื่นตัวอย่างที่มีความถี่ต่ำ)

ดังที่เห็นได้จากภาพต่อไปนี้สัญญาณความถี่สูงจะถูกนำไปใช้กับอินพุทกลับด้าน (-) ของ opamp อย่างสม่ำเสมอในขณะที่คลื่นไซน์อื่นที่ช้ากว่าจะถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้าน (+) ของ opamp

ในกรณีที่เลวร้ายที่สุดสัญญาณทั้งสองอาจเป็นคลื่นสามเหลี่ยมด้วยระดับความถี่ที่แนะนำตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ยังคงช่วยให้คุณได้ PWM เทียบเท่าคลื่นไซน์ที่ดีพอสมควร

สัญญาณที่มีความถี่สูงกว่านี้เรียกว่าสัญญาณพาหะในขณะที่สัญญาณตัวอย่างที่ช้ากว่าเรียกว่าอินพุตมอดูเลต

การสร้าง SPWM ด้วย Triangle wave และ Sinewave

จากรูปด้านบนเราสามารถเห็นภาพได้อย่างชัดเจนผ่านจุดที่พล็อตจุดแรงดันไฟฟ้าที่บังเอิญหรือทับซ้อนกันของสัญญาณทั้งสองในช่วงเวลาที่กำหนด

แกนนอนหมายถึงช่วงเวลาของรูปคลื่นในขณะที่แกนแนวตั้งระบุระดับแรงดันไฟฟ้าของรูปคลื่นทั้งสองที่ทำงานพร้อมกันและซ้อนทับกัน

ตัวเลขดังกล่าวแจ้งให้เราทราบเกี่ยวกับวิธีที่ opamp ตอบสนองต่อระดับแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นพร้อมกันในทันทีของรูปคลื่นทั้งสองและสร้างคลื่นไซน์ PWM ที่แตกต่างกันที่เอาต์พุต

“ฮีตซิงก์ประเภทต่างๆ ”

ขั้นตอนนี้ไม่ยากอย่างที่คิด opamp เพียงแค่เปรียบเทียบระดับแรงดันไฟฟ้าทันทีที่แตกต่างกันของคลื่นสามเหลี่ยมเร็วกับคลื่นไซน์ที่ค่อนข้างช้ากว่ามาก (อาจเป็นคลื่นสามเหลี่ยมก็ได้) และตรวจสอบกรณีที่แรงดันไฟฟ้ารูปสามเหลี่ยมอาจต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของคลื่นไซน์และตอบสนองโดยทันที สร้างลอจิกสูงที่เอาต์พุต

สิ่งนี้จะคงอยู่ตราบเท่าที่ความเป็นไปได้ของคลื่นสามเหลี่ยมยังคงต่ำกว่าศักยภาพของคลื่นไซน์และในขณะที่ตรวจพบศักย์ของคลื่นไซน์ว่าต่ำกว่าศักยภาพของคลื่นสามเหลี่ยมทันทีผลลัพธ์จะเปลี่ยนกลับด้วยค่าต่ำและคงอยู่จนกว่าสถานการณ์จะเปลี่ยนกลับ .

การเปรียบเทียบอย่างต่อเนื่องของระดับความเป็นไปได้ในทันทีของรูปคลื่นที่ซ้อนทับทั้งสองบนอินพุตทั้งสองของ opamps ส่งผลให้เกิดการสร้าง PWM ที่แตกต่างกันซึ่งอาจเป็นการจำลองแบบของรูปคลื่นไซน์ที่ใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ opamp

Opamp ขบวน SPWM

ภาพต่อไปนี้แสดงการจำลองสโลโมของการดำเนินการข้างต้น:

ที่นี่เราสามารถเห็นคำอธิบายข้างต้นถูกนำไปใช้จริงและนี่เป็นวิธีที่ opamp จะดำเนินการเหมือนกัน (แม้ว่าจะมีอัตราที่สูงกว่ามากในหน่วยมิลลิวินาที)

รูปด้านบนแสดงการพรรณนา SPWM ที่แม่นยำกว่าแผนภาพการเลื่อนครั้งที่สองเล็กน้อยเนื่องจากในรูปแรกฉันมีเค้าโครงกราฟที่สะดวกสบายในพื้นหลังในขณะที่ในแผนภาพจำลองที่สองฉันต้องพล็อตเหมือนกันโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจาก พิกัดกราฟดังนั้นฉันอาจพลาดจุดที่ตรงกันไปสองสามจุดดังนั้นผลลัพธ์จึงดูไม่ถูกต้องเล็กน้อยเมื่อเทียบกับจุดแรก

อย่างไรก็ตามการดำเนินการนั้นค่อนข้างชัดเจนและแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า opamp ควรจะประมวลผลคลื่นไซน์ PWM โดยการเปรียบเทียบสัญญาณที่แตกต่างกันสองสัญญาณพร้อมกันที่อินพุตตามที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้านี้

อันที่จริงแล้ว opamp จะประมวลผล PWM ของคลื่นไซน์ได้แม่นยำกว่าการจำลองที่แสดงด้านบนมากอาจจะดีกว่า 100 เท่าโดยสร้าง PWM ที่สม่ำเสมอและมีขนาดที่ดีซึ่งสอดคล้องกับตัวอย่างที่ป้อน คลื่นไซน์