Бир фазалуу инверторду кантип иштеп чыгуу жана ишке ашыруу керек: 9 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:38

Бул Нускама Dialogтун GreenPAK ™ CMIC'терин электрдик колдонмолордо колдонууну изилдейт жана ар кандай башкаруу методологияларын колдонуу менен бир фазалуу инвертордун ишке ашырылышын көрсөтөт. Бир фазалуу инвертордун сапатын аныктоо үчүн ар кандай параметрлер колдонулат. Маанилүү параметр Total Harmonic Distortion (THD). THD сигналдагы гармоникалык бурмалоону өлчөө болуп саналат жана бардык гармоникалык компоненттердин ыйгарым укуктарынын суммасынын негизги жыштыктын күчүнө катышы катары аныкталат.

Төмөндө биз чечүүнүн бир фазалуу инверторду түзүү үчүн кантип программаланганын түшүнүү үчүн керектүү кадамдарды сүрөттөдүк. Бирок, эгер сиз программалоонун жыйынтыгын алууну кааласаңыз, GreenPAK программасын жүктөп алыңыз, буга чейин бүткөн GreenPAK Дизайн Файлын көрүңүз. GreenPAK Development Kitти компьютериңизге сайыңыз жана бир фазалуу инверторду түзүү үчүн программаны басыңыз.

1-кадам: Бир фазалуу инвертор

Күч инвертору же инвертору - бул түз токту (DC) өзгөрмө токко (AC) алмаштыруучу электрондук түзүлүш же схема. AC чыгаруунун фазаларынын санына жараша, инверторлордун бир нече түрү бар.

● Бир фазалуу инверторлор

● Үч фазалуу инверторлор

DC - электрдик заряддын бир багыттуу агымы. Эгерде таза чыңалуучу чынжыр боюнча туруктуу чыңалуу колдонулса, анда ал туруктуу токко алып келет. Салыштырмалуу, AC менен, электр тогунун агымы мезгил -мезгили менен полярдыкты өзгөртөт. Эң типтүү AC толкун формасы синус толкуну, бирок ал үч бурчтуу же чарчы толкун болушу мүмкүн. Ар кандай агымдагы электр кубатын берүү үчүн атайын түзүлүштөр талап кылынат. ACны DCге айландыруучу түзмөктөр түздөгүчтөр жана DCди ACга айландыруучу түзмөктөр инверторлор деп аталат.

2-кадам: Бир фазалуу инвертордун топологиялары

Бир фазалуу инверторлордун эки негизги топологиясы бар; жарым көпүрө жана толук көпүрө топологиялары. Бул колдонмо нотасы толук көпүрөнүн топологиясына багытталган, анткени ал жарым көпүрөнүн топологиясына салыштырмалуу эки эсе көп чыңалуу берет.

3-кадам: Толук көпүрө топологиясы

Толук көпүрө топологиясында 4 коммутатор керек, анткени алмашуучу чыгуучу чыңалуу коммутатордук клеткалардын эки бутагынын айырмасы аркылуу алынат. Чыгуу чыңалуусу транзисторлорду белгилүү бир убакта акылдуу түрдө күйгүзүү жана өчүрүү аркылуу алынат. Кайсы өчүргүчтөр жабылганына жараша төрт башка мамлекет бар. Төмөндөгү таблица күйгүзгүчтөрдүн жабылганына негизделген абалдарды жана чыгуу чыңалуусун жалпылайт.

Чыгуу чыңалуусун максималдаштыруу үчүн, ар бир тармактагы кирүү чыңалуусунун негизги компоненти фазадан 180º болушу керек. Ар бир бутактын жарым өткөргүчтөрү бири-бирин толуктап турат, башкача айтканда, бири экинчисин өткөрүүдө жана тескерисинче. Бул топология инверторлор үчүн эң кеңири колдонулат. Диаграмма 1де бир фазалуу инвертор үчүн толук көпүрө топологиясынын схемасы көрсөтүлгөн.

4 -кадам: Изоляцияланган дарбазалуу биполярдык транзистор

Изоляцияланган дарбазалуу биполярдык транзистор (IGBT) үчүнчү PNjunction кошулган MOSFETке окшош. Бул MOSFET сыяктуу чыңалууга негизделген башкарууга мүмкүндүк берет, бирок BJT сыяктуу жогорку жүктөмдөргө жана аз каныккан чыңалууга тиешелүү.

Анын статикалык жүрүм -туруму боюнча төрт негизги аймакты байкоого болот.

● Кар көчкү коркунучу бар аймак

● Каныккан аймак

● Кесилген жер

● Активдүү аймак

Көчкү аймагы - бул IGBTтин бузулушуна алып келген, чыңалуудан төмөн чыңалуу колдонулган аймак. Кесилген аймак IGBT өткөрбөгөн чыңалуудан баштап босоголук чыңалууга чейинки маанилерди камтыйт. Каныккан аймакта, IGBT көз каранды чыңалуу булагы жана катар каршылык катары жүрөт. Чыңалуунун төмөн өзгөрүүлөрү менен токтун жогорку күчөтүлүшүнө жетишүүгө болот. Бул аймак иштөө үчүн эң керектүү болуп саналат. Эгерде чыңалуу күчөтүлсө, IGBT активдүү аймакка кирет жана ток туруктуу бойдон калат. IGBT үчүн кар көчкү түшүүчү аймакка кирбеши үчүн максималдуу чыңалуу бар. Бул электр электроникасында эң көп колдонулган жарым өткөргүчтөрдүн бири, анткени ал бир нече вольттон кВга чейин жана ватт менен кВтка чейинки кубаттуулуктун кеңири спектрин колдой алат.

Бул изоляцияланган дарбазалуу биполярдык транзисторлор бир көп фазалуу бир фазалуу инвертор топологиясынын коммутаторлору катары иштейт.

5 -кадам: GreenPAKте Pulse Width Modulation Block

Pulse Width Modulation (PWM) Block - бул кеңири колдонмолор үчүн колдонула турган пайдалуу блок. DCMP/PWM Блокун PWM Блоку катары конфигурациялоого болот. PWM блогу FSM0 жана FSM1 аркылуу алынышы мүмкүн. PWM IN+ пин FSM0 менен туташкан, ал эми IN-pin FSM1 менен туташкан. FSM0 жана FSM1 экөө тең PWM Blockко 8 биттик маалыматтарды берет. PWM убактысы FSM1 убактысы менен аныкталат. PWM блогунун кызмат цикли FSM0 тарабынан көзөмөлдөнөт.

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

Кызмат циклинин конфигурациясынын эки варианты бар:

● 0-99.6%: DC 0% дан 99.6% га чейин жана IN+/256 катары аныкталат.

● 0.39-100%: DC 0,39% дан 100% га чейин жана (IN + + 1)/256 катары аныкталат.

6 -кадам: PWM негизделген Square Wave ишке ашыруу үчүн GreenPAK Дизайн

Бир фазалуу инверторду ишке ашыруу үчүн колдонула турган ар кандай башкаруу методологиялары бар. Мындай башкаруу стратегиясынын бири бир фазалуу инвертор үчүн PWMге негизделген чарчы толкунду камтыйт.

GreenPAK CMIC DCди ACга ыңгайлуу түрдө айландыруу үчүн мезгил -мезгили менен которулуу моделдерин түзүү үчүн колдонулат. DC чыңалуусу батареядан азыктанат жана инвертордон алынган өндүрүм AC жүктөмүн камсыздоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Бул колдонмону эске алуу менен, AC жыштыгы 50 Гцке, дүйнөнүн көп бөлүктөрүндө жалпы үй тиричилигинин жыштыгына коюлган. Тиешелүү түрдө, мезгил 20ms.

SW1 жана SW4 үчүн GreenPAK тарабынан түзүлүүгө тийиш болгон которулуу үлгүсү Figure 3тө көрсөтүлгөн.

SW2 жана SW3 үчүн которуу үлгүсү Figure 4тө көрсөтүлгөн

Жогорудагы которуу үлгүлөрү ыңгайлуу түрдө PWM блогун колдонуп чыгарылышы мүмкүн. PWM убакыт мезгили FSM1 убактысы менен белгиленет. FSM1 убактысы 50Hz жыштыгына туура келген 20msге коюлушу керек. PWM блогунун кызмат цикли FSM0 булактарынан алынган маалыматтар менен көзөмөлдөнөт. 50% милдети айлампасын түзүү үчүн, FSM0 эсептегич наркы 128 деп коюлган.

Тиешелүү GreenPAK дизайны Figure 5те көрсөтүлгөн.

7 -кадам: Square Wave Control стратегиясынын кемчилиги

Квадрат толкунду башкаруу стратегиясын колдонуу инвертордун чоң көлөмдөгү гармониканы чыгаруусуна себеп болот. Негизги жыштыктан тышкары, квадрат толкундуу инверторлордун так жыштыктагы компоненттери бар. Бул гармоникалар машинанын агымын каныктырып, машинанын начар иштешине алып келет, кээде аппараттык жабдууларды бузат. Демек, бул түрдөгү инверторлор тарабынан өндүрүлгөн THD абдан чоң. Бул көйгөйдү чечүү үчүн инвазиондук гармониканын көлөмүн кыйла азайтуу үчүн Quasi- Square Wave деп аталган дагы бир башкаруу стратегиясын колдонсо болот.

8-кадам: PWM негизиндеги квази-квадрат толкундарын ишке ашыруу үчүн GreenPAK дизайны

Квадраттык толкундарды башкаруу стратегиясында кадимки чарчы толкун формасындагы гармониканы олуттуу түрдө азайта турган нөлдүк чыңалуу киргизилет. Квадраттык толкундуу инверторду колдонуунун негизги артыкчылыктары төмөнкүлөрдү камтыйт:

● Негизги компоненттин амплитудасын көзөмөлдөөгө болот (α контролдоо аркылуу)

● Кээ бир гармоникалык мазмундарды жок кылууга болот (ошондой эле α контролдоо аркылуу)

Фундаменталдык компоненттин амплитудасы Formula 1де көрсөтүлгөндөй α маанисин көзөмөлдөө аркылуу башкарылышы мүмкүн.

N -чи гармониканы, эгер анын амплитудасы нөлгө барабар болсо, жок кылууга болот. Мисалы, үчүнчү гармониктин амплитудасы (n = 3) α = 30 ° болгондо нөлгө барабар (Формула 2).

Квадраттык Толкундарды башкаруу стратегиясын ишке ашыруу үчүн GreenPAK Дизайн 9-сүрөттө көрсөтүлгөн.

PWM блогу 50 % милдети циклине ээ болгон төрт бурчтуу толкун формасын түзүү үчүн колдонулат. Нөл чыгуучу чыңалуу Pin-15 чыгуучу чыңалуусун кечеңдетүү менен киргизилет. P-DLY1 блогу толкун формасынын көтөрүлүп жаткан чегин аныктоо үчүн конфигурацияланган. P-DLY1 мезгил-мезгили менен ар бир мезгилден кийин көтөрүлүп келе жаткан чекти аныктайт жана Pin-15 чыгарууну иштетүү үчүн VDDди D-flip флоп боюнча саатка чейин 2ms кечиктирүүнү пайда кылган DLY-3 блогун иштетет.

Pin-15 SW1 жана SW4 экөөнү тең жандырууга алып келиши мүмкүн. Бул болгондо, жүк боюнча оң чыңалуу пайда болот.

P-DLY1 өсүп жаткан четин аныктоо механизми да DLY-7 блогун активдештирет, ал 8msден кийин D-flip флопту баштапкы абалга келтирет жана 0 V чыгууда көрүнөт.

DLY-8 жана DLY-9 да ошол эле көтөрүлүп жаткан четинен иштетилет. DLY-8 10ms кечигүүнү өндүрөт жана кайра DLY-3ту иштетет, ал 2msден кийин DFFди эки ЖАНА дарбазанын логикалык бийиктигине алып келет.

Бул учурда PWM блогунан Out+ 0 болуп калат, анткени блоктун иштөө цикли 50 %га конфигурацияланган. Out-пин-16да пайда болот, бул SW2 менен SW3ту күйгүзүп, жүктү алмаштыруучу чыңалууну пайда кылат. 18msден кийин DLY-9 DFFти баштапкы абалга келтирет жана 0V Pin-16да пайда болот жана мезгилдүү цикл AC сигналын чыгарууну улантууда.

Ар кандай GreenPAK блокторунун конфигурациясы 10-14-сүрөттөрдө көрсөтүлгөн.

9 -кадам: Жыйынтыктар

12 В DC чыңалуусу батареядан инверторго берилет. Инвертор бул чыңалууну AC толкун формасына айландырат. Инверттен чыккан чыгым AC трансформаторуна жүктөлөт, ал 12 В AC чыңалуусун 220 Вга айландырат, ал AC жүктөмдөрүн айдоого колдонулушу мүмкүн.

Жыйынтык

Бул Нускамада биз GreenPAK CMICти колдонуп Square Wave жана Quasi Square Wave башкаруу стратегияларын колдонуп, бир фазалуу инверторду ишке ашырдык. GreenPAK CMICs шарттуу түрдө бир фазалуу инверторду ишке ашыруу үчүн колдонулган микро контроллерлердин жана аналогдук схемалардын ыңгайлуу ордун басат. Мындан тышкары, GreenPAK CMICs үч фазалуу инверторлордун дизайнында потенциалга ээ.