Jinsi ya Kubuni na Kutekeleza Inverter ya Awamu Moja: Hatua 9

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Agizo hili linachunguza matumizi ya Maongezi ya GreenPAK ™ CMICs katika matumizi ya umeme na itaonyesha utekelezaji wa inverter ya awamu moja kwa kutumia mbinu anuwai za kudhibiti. Vigezo tofauti hutumiwa kuamua ubora wa inverter ya awamu moja. Kigezo muhimu ni Upotoshaji wa jumla wa Harmonic (THD). THD ni kipimo cha upotoshaji wa harmonic katika ishara na hufafanuliwa kama uwiano wa jumla ya nguvu za vifaa vyote vya harmonic kwa nguvu ya masafa ya kimsingi.

Hapo chini tulielezea hatua zinazohitajika kuelewa jinsi suluhisho limepangwa kuunda inverter ya awamu moja. Walakini, ikiwa unataka tu kupata matokeo ya programu, pakua programu ya GreenPAK ili kuona Faili ya Ubunifu wa GreenPAK iliyokamilishwa tayari. Chomeka GreenPAK Development Kit kwenye kompyuta yako na hit program ili kuunda inverter ya awamu moja.

Hatua ya 1: Inverter ya awamu moja

Inverter ya nguvu, au inverter, ni kifaa cha elektroniki au mzunguko unaobadilisha sasa ya moja kwa moja (DC) kuwa mbadala ya sasa (AC). Kulingana na idadi ya awamu ya pato la AC, kuna aina kadhaa za inverters.

● Wageuzi wa awamu moja

● Wageuzi wa awamu tatu

DC ni mtiririko unidirectional wa malipo ya umeme. Ikiwa voltage ya mara kwa mara inatumiwa kwenye mzunguko safi wa kupingana, husababisha mkondo wa kila wakati. Kwa kulinganisha, na AC, mtiririko wa sasa wa umeme hubadilisha polarity mara kwa mara. Fomu ya kawaida ya AC ni wimbi la sine, lakini pia inaweza kuwa wimbi la pembetatu au mraba. Ili kuhamisha nguvu ya umeme na wasifu tofauti wa sasa, vifaa maalum vinahitajika. Vifaa vinavyobadilisha AC kuwa DC vinajulikana kama virekebishaji na vifaa ambavyo hubadilisha DC kuwa AC hujulikana kama wageuzi.

Hatua ya 2: Tofolojia za Inverter ya Awamu moja

Kuna topolojia kuu mbili za wageuzi wa awamu moja; nusu-daraja na topolojia kamili ya daraja. Ujumbe huu wa maombi unazingatia topolojia kamili ya daraja, kwani inatoa mara mbili ya voltage ya pato ikilinganishwa na topolojia ya daraja-daraja.

Hatua ya 3: Topolojia ya daraja kamili

Katika topolojia kamili ya daraja zinahitajika swichi 4, kwani voltage ya pato inayobadilika inapatikana kwa tofauti kati ya matawi mawili ya seli zinazobadilisha. Voltage ya pato hupatikana kwa kuwasha na kuzima transistors kwa busara wakati wa papo hapo. Kuna majimbo manne tofauti kulingana na swichi ambazo zimefungwa. Jedwali hapa chini linafupisha majimbo na voltage ya pato kulingana na swichi zilizofungwa.

Ili kuongeza voltage ya pato, sehemu ya msingi ya voltage ya pembejeo kwenye kila tawi lazima iwe 180º nje ya awamu. Wataalam wa semina ya kila tawi ni nyongeza katika utendaji, ambayo ni kusema wakati mmoja anafanya lingine hukatwa na kinyume chake. Mada hii ndio inayotumika sana kwa wageuzaji. Mchoro katika Mchoro 1 unaonyesha mzunguko wa topolojia kamili ya daraja kwa inverter moja ya awamu.

Hatua ya 4: Lango la kuhami Bipolar Transistor

Lango la Insulated Bipolar Transistor (IGBT) ni kama MOSFET na nyongeza ya PNjunction ya tatu. Hii inaruhusu udhibiti wa msingi wa voltage, kama MOSFET, lakini na sifa za pato kama BJT kuhusu mizigo ya juu na voltage ya chini ya kueneza.

Mikoa kuu minne inaweza kuzingatiwa juu ya tabia yake ya tuli.

● Mkoa wa Banguko

● Mkoa wa Kueneza

● Kata ya eneo

● Mkoa wenye shughuli

Eneo la Banguko ni eneo wakati voltage chini ya voltage ya kuvunjika inatumika, na kusababisha uharibifu wa IGBT. Eneo lililokatwa linajumuisha maadili kutoka kwa voltage ya kuvunjika hadi voltage ya kizingiti, ambayo IGBT haifanyi. Katika mkoa wa kueneza, IGBT hufanya kama chanzo cha voltage tegemezi na upinzani wa safu. Na tofauti ndogo za voltage, ukuzaji mkubwa wa sasa unaweza kupatikana. Eneo hili ndilo la kuhitajika zaidi kwa kazi. Ikiwa voltage imeongezwa, IGBT inaingia katika mkoa unaotumika, na sasa inabaki kuwa ya kawaida. Kuna voltage ya juu inayotumika kwa IGBT kuhakikisha kuwa haitaingia kwenye mkoa wa Banguko. Hii ni moja wapo ya semiconductors wanaotumiwa zaidi katika umeme wa umeme, kwani inaweza kusaidia voltages anuwai kutoka kwa volts chache hadi kV na nguvu kati ya kW na MW.

Hizi Transistors za Bipolar za Lango la Insulated hufanya kama vifaa vya kubadilisha kwa topolojia kamili ya daraja moja ya inverter.

Hatua ya 5: Pulse Upana Modulation Block katika GreenPAK

Uzuiaji wa Upanaji wa Upana wa Pulse (PWM) ni kizuizi muhimu ambacho kinaweza kutumiwa kwa anuwai ya matumizi. Kizuizi cha DCMP / PWM kinaweza kusanidiwa kama Kizuizi cha PWM. Kizuizi cha PWM kinaweza kupatikana kupitia FSM0 na FSM1. PWM IN + pini imeunganishwa na FSM0 wakati IN- pin imeunganishwa na FSM1. Wote FSM0 na FSM1 hutoa data 8-bit kwa PWM Block. Kipindi cha muda cha PWM kinafafanuliwa na kipindi cha muda cha FSM1. Mzunguko wa ushuru wa kizuizi cha PWM unadhibitiwa na FSM0.

?????? ???? ????? = ??+ / 256

Kuna chaguzi mbili za usanidi wa mzunguko wa ushuru:

● 0-99.6%: DC ni kati ya 0% hadi 99.6% na imedhamiriwa kama IN + / 256.

● 0.39-100%: DC ni kati ya 0.39% hadi 100% na imedhamiriwa kama (IN + 1) / 256.

Hatua ya 6: Ubunifu wa GreenPAK wa Utekelezaji wa WW msingi wa Mraba wa PWM

Kuna mbinu tofauti za kudhibiti ambazo zinaweza kutumika kutekeleza inverter ya awamu moja. Mkakati mmoja kama huo wa kudhibiti ni pamoja na wimbi la mraba linalotegemea PWM kwa inverter ya awamu moja.

GreenPAK CMIC hutumiwa kutengeneza mifumo ya ubadilishaji wa mara kwa mara ili kubadilisha DC kuwa AC. Voltages za DC zinalishwa kutoka kwa betri na pato linalopatikana kutoka kwa inverter inaweza kutumika kusambaza mzigo wa AC. Kwa madhumuni ya programu tumizi hii masafa ya AC yamewekwa kwa 50Hz, masafa ya kawaida ya nguvu ya kaya katika sehemu nyingi za ulimwengu. Vivyo hivyo, kipindi ni 20ms.

Mchoro wa kubadilisha ambao lazima uzalishwe na GreenPAK kwa SW1 na SW4 umeonyeshwa kwenye Kielelezo 3.

Mchoro wa kubadilisha SW2 na SW3 umeonyeshwa kwenye Kielelezo 4

Mifumo ya ubadilishaji hapo juu inaweza kutengenezwa kwa urahisi kwa kutumia kizuizi cha PWM. Kipindi cha muda cha PWM kinawekwa na wakati wa FSM1. Kipindi cha muda cha FSM1 lazima kiwekewe 20ms inayolingana na masafa ya 50Hz. Mzunguko wa ushuru wa kizuizi cha PWM unadhibitiwa na data inayopatikana kutoka FSM0. Ili kuzalisha mzunguko wa ushuru wa 50%, thamani ya kaunta ya FSM0 imewekwa kuwa 128.

Ubunifu unaofanana wa GreenPAK umeonyeshwa kwenye Kielelezo 5.

Hatua ya 7: Ubaya wa Mkakati wa Kudhibiti Wimbi la Mraba

Kutumia mkakati wa kudhibiti wimbi la mraba husababisha inverter kutoa idadi kubwa ya harmonics. Mbali na masafa ya kimsingi, inverters za mawimbi ya mraba zina vifaa vya kawaida vya masafa. Usawa huu husababisha mtiririko wa mashine kuwa ulijaa, na hivyo kusababisha utendakazi duni wa mashine, wakati mwingine hata kuharibu vifaa. Kwa hivyo, THD inayozalishwa na aina hizi za inverters ni kubwa sana. Ili kushinda shida hii mkakati mwingine wa kudhibiti unaojulikana kama Quasi-Square Wave unaweza kuajiriwa kupunguza kwa kiasi kikubwa kiwango cha harmonics zinazozalishwa na inverter.

Hatua ya 8: Ubunifu wa GreenPAK wa Utekelezaji wa PWM kulingana na Utekelezaji wa Wimbi wa Mraba

Katika mkakati wa kudhibiti mraba wa mraba wa Quasi, voltage ya pato la sifuri huletwa ambayo inaweza kupunguza sana maumbile yaliyopo katika muundo wa kawaida wa mraba. Faida kubwa za kutumia inverter ya mraba ya mraba ni pamoja na:

● Amplitude ya sehemu ya msingi inaweza kudhibitiwa (kwa kudhibiti α)

● Yaliyomo ndani ya harmonic yanaweza kuondolewa (pia kwa kudhibiti α)

Ukubwa wa sehemu ya kimsingi inaweza kudhibitiwa kwa kudhibiti thamani ya α kama inavyoonekana katika Mfumo 1.

Nh harmonic inaweza kuondolewa ikiwa saizi yake imefanywa sifuri. Kwa mfano, ukubwa wa harmonic ya tatu (n = 3) ni sifuri wakati α = 30 ° (Mfumo 2).

Ubunifu wa GreenPAK wa kutekeleza mkakati wa kudhibiti Wimbi wa Mraba unaonyeshwa kwenye Kielelezo 9.

Kizuizi cha PWM hutumiwa kutengeneza umbo la wimbi la mraba na mzunguko wa ushuru wa 50%. Voltage ya pato la sifuri huletwa kwa kuchelewesha voltage kuonekana kwenye pato la Pin-15. Kizuizi cha P-DLY1 kimeundwa ili kugundua ukingo unaokua wa muundo wa wimbi. P-DLY1 itagundua mara kwa mara ukingo unaokua baada ya kila kipindi na kusababisha kizuizi cha DLY-3, ambacho hutoa ucheleweshaji wa 2ms kabla ya kufunga VDD kwenye D-flip flop kuwezesha Pin-15 pato.

Pin-15 inaweza kusababisha sw1 na SW4 kuwasha. Wakati hii inatokea, voltage chanya itaonekana kwenye mzigo.

Utaratibu wa kugundua ukali wa P-DLY1 pia huamilisha kizuizi cha DLY-7, ambacho baada ya 8ms inarudia flop ya D-flip na 0 V inaonekana kwenye pato.

DLY-8 na DLY-9 pia husababishwa kutoka kwa makali sawa ya kuongezeka. DLY-8 hutoa ucheleweshaji wa 10ms na husababisha DLY-3 tena, ambayo baada ya 2ms itaangalia DFF ikisababisha urefu wa kimantiki katika milango miwili NA.

Kwa wakati huu Kati + kutoka kwa kizuizi cha PWM inakuwa 0, kwani mzunguko wa ushuru wa block uliwekwa kuwa 50%. Kati- itaonekana kwenye Pin-16 inayosababisha SW2 na SW3 kuwasha, ikitoa voltage inayobadilika kwenye mzigo. Baada ya 18ms DLY-9 itaweka upya DFF na 0V itaonekana kwenye Pin-16 na mzunguko wa mara kwa mara unaendelea kutoa ishara ya AC.

Usanidi wa vizuizi tofauti vya GreenPAK umeonyeshwa kwenye Takwimu 10-14.

Hatua ya 9: Matokeo

Voltage 12 V DC hutolewa kutoka kwa betri kwenda kwa inverter. Inverter inabadilisha voltage hii kuwa muundo wa wimbi la AC. Pato kutoka kwa inverter limelishwa kwa transformer ya kuongeza-hatua ambayo inabadilisha Voltage 12 V AC kuwa 220 V ambayo inaweza kutumika kuendesha mizigo ya AC.

Hitimisho

Katika hii Inayoweza kufundishwa, tumetekeleza Inverter ya Awamu Moja kutumia Mganda wa Mraba na mikakati ya kudhibiti Mganda wa Mraba wa Quasi ukitumia GreenPAK CMIC. GreenPAK CMIC hufanya kama mbadala inayofaa ya Kidhibiti Kidogo na mizunguko ya analog ambayo kawaida hutumiwa kutekeleza inverter ya Awamu moja. Kwa kuongezea, GreenPAK CMIC zina uwezo katika muundo wa Inverters za Awamu tatu.