Kuinka laskea modifioitu siniaalto

Olen varma, että olet ehkä miettinyt, kuinka saavuttaa oikea tapa optimoida ja laskea modifioitu neliöaalto siten, että se tuotti melkein identtisen siniaallon replikaation, kun sitä käytettiin invertterisovelluksessa.

Tässä artikkelissa käsitellyt laskelmat auttavat sinua oppimaan tekniikan, jolla modifioitu neliöaaltopiiri voitaisiin muuttaa siniaaltovastaavaksi. Opitaan menettelyt.

Ensimmäinen kriteeri tämän saavuttamiseksi on sovittaa modifioidun neliön RMS-arvo siniaallon vastineeseen tavalla, jolla tulos replikoi sinimuotoisen aaltomuodon mahdollisimman tarkasti.

Mikä on RMS (Root Mean Square)

Tiedämme, että koti-AC: n sinimuotoisen aaltomuodon jännite RMS määritetään ratkaisemalla seuraava suhde:

V huippu = √2 V rms

Missä V huippu on siniaaltomuodon syklin maksimiraja tai huippuraja, kun taas aaltomuodon jokaisen syklin keskimääräinen suuruus on esitetty V rms

√2 kaavassa auttaa meitä löytämään keskiarvo tai vaihtovirtajakson nettoarvo, joka muuttaa jännitettään eksponentiaalisesti ajan myötä. Koska sinimuotoisen jännitteen arvo vaihtelee ajan mukaan ja on ajan funktio, sitä ei voida laskea käyttämällä keskimääräistä peruskaavaa, vaan riippumme yllä olevasta kaavasta.

Vaihtoehtoisesti vaihtovirta RMS voidaan ymmärtää vastaavaksi tasavirran (DC) arvoon, joka tuottaa identtisen keskimääräisen tehohäviön, kun se kytketään resistiivisen kuorman yli.

OK, joten nyt tiedämme kaavan siniaaltojakson RMS: n laskemiseksi suhteessa sen huippujännitearvoon.

Tätä voidaan käyttää myös kotimme 50 Hz AC: n huippun ja RMS: n arvioimiseen. Tämän ratkaisemalla saamme RMS: n 220 V: n ja huippunopeuden 310 V: n kaikille 220 V: n verkkovirtajärjestelmille.

Lasketaan modifioitu neliöaaltojen RMS ja huippu

Katsotaan nyt, kuinka tätä suhdetta voitaisiin soveltaa muunnelluihin neliöaaltomuuntimiin oikean aaltomuodon syklien asettamiseksi 220 V: n järjestelmälle, joka vastaisi 220 V: n vaihtovirta-sinimuotoa.

Tiedämme jo, että AC RMS vastaa DC-aaltomuodon keskimääräistä tehoa. Mikä antaa meille tämän yksinkertaisen lausekkeen:

V huippu = V rms

Mutta haluamme myös, että neliöaallon huippu on 310 V: lla, joten näyttää siltä, ​​että yllä oleva yhtälö ei pidä hyvää eikä sitä voida käyttää tarkoitukseen.

Kriteereinä on oltava 310 V: n huippu sekä RMS tai keskimääräinen arvo 220 V jokaiselle neliöaaltosyklille.

Tämän ratkaisemiseksi oikein käytämme apuna neliöaaltojen ON / OFF-aikaa tai työjaksoprosenttia alla kuvatulla tavalla:

Jokaisen 50 Hz: n vaihtovirran aaltomuodon puolisyklin kesto on 10 millisekuntia (ms).

Muokatun puoliaaltosyklin raakimmassa muodossaan on oltava seuraavan kuvan mukainen:

Voimme nähdä, että jokainen sykli alkaa nollalla tai tyhjällä aukolla, sitten ampuu jopa 310 V: n huippupulssin ja päättyy jälleen 0 V: n rakoon, prosessi toistuu sitten toisen puolisyklin ajan.

Vaaditun 220 V: n tehollisarvon saavuttamiseksi meidän on laskettava ja optimoitava jakson huippu- ja nollavälilohkot tai ON / OFF-jaksot siten, että keskiarvo tuottaa vaaditun 220 V: n.

Harmaa viiva edustaa jakson 50%: n jaksoa, joka on 10 ms.

Nyt meidän on selvitettävä ON / OFF-ajan suhteet, jotka tuottavat keskimäärin 220 V. Teemme sen tällä tavalla:

Noin 220/310 x 100 = 71%

Tämä osoittaa, että 310 V: n piikin yllä olevassa modifioidussa syklissä tulisi olla 71% 10 ms: n jaksosta, kun taas kahden nollavälin tulisi olla yhteensä 29% tai kukin 14,5%.

Siksi 10 ms: n pituisen ensimmäisen nollaosan tulisi olla 1,4 ms, jota seuraa 310 V: n huippu 7 ms: n ajan ja lopuksi vielä yhden 1,4 ms: n viimeinen nollaväli.

Kun tämä on saavutettu, voimme odottaa, että taajuusmuuttajan lähtö tuottaa kohtuullisen hyvän siniaaltomuodon replikaation.

Kaikista näistä huolimatta saatat huomata, että lähtö ei ole ihanteellinen siniaallon replikaatio, koska käsitelty modifioitu neliöaalto on perusmuodossaan tai karkeana. Jos haluamme, että lähtö sovittaa siniaallon mahdollisimman tarkasti, meidän on mentävä SPWM-lähestymistapa .

Toivon, että yllä oleva keskustelu on saattanut valaista sinua siitä, kuinka laskea ja optimoida modifioitu neliö siniaaltolähdön toistamiseksi.

Käytännön todentamiseksi lukijat voivat yrittää soveltaa yllä olevaa tekniikkaa tähän yksinkertainen muunnettu invertteripiiri.

Tässä on toinen klassinen esimerkki optimoidusta modifioidusta aaltomuodosta hyvän siniaallon saamiseksi muuntajan sekundäärissä.