Taajuusmuuttajan jännitteen pudotusongelma - miten ratkaista

Aina kun PWM: ää käytetään taajuusmuuttajassa siniaaltolähdön mahdollistamiseksi, taajuusmuuttajan jännite pudotuksesta tulee tärkeä kysymys, varsinkin jos parametreja ei lasketa oikein.

Tällä verkkosivustolla olet ehkä törmännyt moniin siniaalto- ja puhtaan siniaaltoinvertterikonsepteihin käyttämällä PWM-syötteitä tai SPWM-integraatioita. Vaikka konsepti toimii erittäin hienosti ja antaa käyttäjälle mahdollisuuden saada tarvittavat siniaaltovastaavat lähdöt, he näyttävät kamppailevan lähtöjännitehäviöongelmien kanssa kuormitettuna.

Tässä artikkelissa opitaan, kuinka korjata tämä yksinkertaisen ymmärryksen ja laskelmien avulla.

Ensin on ymmärrettävä, että taajuusmuuttajan lähtöteho on vain tulojännitteen ja virran tulo, joka syötetään muuntajalle.

Siksi meidän on varmistettava, että muuntaja on oikein mitoitettu käsittelemään tulolähdettä siten, että se tuottaa halutun lähdön ja pystyy ylläpitämään kuormitusta ilman pudotuksia.

Seuraavasta keskustelusta yritämme analysoida yksinkertaisten laskelmien avulla menetelmän päästä eroon ongelmasta määrittämällä parametrit oikein.

Lähtöjännitteen analysointi neliöaaltomuuntimissa

Neliöaaltotaajuusmuuttajapiirissä löydämme tyypillisesti alla olevan kuvan aaltomuodon virtalaitteiden yli, jotka toimittavat virran ja jännitteen asianomaiselle muuntajan käämille mosfetin johtamisnopeuden mukaan käyttämällä tätä neliöaaltoa:

Täällä voimme nähdä, että huippujännite on 12 V ja käyttöjakso on 50% (sama aaltomuodon ON / OFF-aika).

Analyysin jatkamiseksi Meidän on ensin löydettävä asianomaisen muuntajan käämityksen aiheuttama keskimääräinen jännite.

Oletetaan, että käytämme keskihanaa 12-0-12V / 5 amp trafoa, ja olettaen, että johonkin 12V käämistä käytetään 12V @ 50%: n kuormitussykliä, tällöin kyseisen käämityksen aiheuttama teho voidaan laskea seuraavasti:

12 x 50% = 6 V.

Tästä tulee keskimääräinen jännite teholaitteiden porttien yli, jotka vastaavat liikenteen käämitystä käyttävät vastaavalla nopeudella.

Saadulle kahdelle trafo-käämityksen puoliskolle 6V + 6V = 12V (yhdistämällä keskihanatrafon molemmat puolikkaat).

Kerro tämä 12 V täydellä virtakapasiteetilla 5 ampeeria antaa meille 60 wattia

Koska muuntajan todellinen teho on myös 12 x 5 = 60 wattia, tämä tarkoittaa, että liikenteen ensiöalueella indusoitu teho on täynnä, ja siksi lähtö on myös täysi, jolloin lähtö voi toimia ilman jännitteen pudotusta kuormitettuna .

Tämä 60 wattia on yhtä suuri kuin transfomeerin todellinen teholuokka, ts. 12 V x 5 amp = 60 wattia. siksi liikennealueen lähtö toimii suurimmalla voimalla eikä pudota lähtöjännitettä, vaikka 60 watin enimmäiskuormitus olisi kytketty.

PWM-pohjaisen invertterilähtöjännitteen analysointi

Oletetaan nyt, että käytämme PWM-pilkkomista tehomoskettien porttien yli, esimerkiksi 50%: n kuormitussuhteella mosfettien (jotka jo toimivat 50%: n kuormitussuhteella pääoskillaattorista, kuten yllä on käsitelty) porteilla.

Tämä tarkoittaa jälleen kerran, että aiemmin laskettuun 6 V: n keskiarvoon vaikuttaa nyt myös tämä PWM-syöttö 50%: n käyttöjaksolla, mikä vähentää keskimääräisen jännitteen arvon mosfet-porttien kautta:

6 V x 50% = 3 V (vaikka huippu on edelleen 12 V)

Yhdistämällä tämä 3 V: n keskiarvo molemmille käämityksen puoliskoille

3 + 3 = 6 V

Kerro tämä 6 V 5 ampeerilla antaa meille 30 wattia.

No, tämä on 50% vähemmän kuin mitä muuntaja on arvioitu käsittelemään.

Siksi mitattuna lähdöllä, vaikka lähtö voisi näyttää täydellisen 310 V (12 V: n piikkien vuoksi), mutta kuormitettuna tämä saattaa pudota nopeasti 150 V: iin, koska keskimääräinen syöttö ensiöyksikössä on 50% pienempi kuin nimellisarvo.

Tämän ongelman korjaamiseksi meidän on käsiteltävä kahta parametria samanaikaisesti:

1) Meidän on varmistettava, että muuntajan käämi vastaa lähteen toimittamaa keskimääräistä jännitearvoa PWM-pilkkomisen avulla,

2) ja käämityksen virta on määritettävä vastaavasti, jotta lähtö AC ei putoa kuormitettuna.

Tarkastellaan edellä olevaa esimerkkiä, jossa 50%: n PWM: n käyttöönotto aiheutti käämin syötteen vähenemisen 3 V: ksi. Tämän tilanteen vahvistamiseksi ja ratkaisemiseksi meidän on varmistettava, että liikenteen käämityksen on oltava vastaavasti luokiteltu 3 V: lle. Siksi muuntajan on tässä tilanteessa oltava 3-0-3V

Muuntajan nykyiset tiedot

Kun otetaan huomioon edellä oleva 3-0-3V: n liikenteen valinta, ja kun otetaan huomioon, että liikenteen lähtö on tarkoitettu toimimaan 60 watin kuormituksella ja jatkuvalla 220 V: lla, saatamme tarvita liikenteen ensisijaisen arvoksi 60/3 = 20 ampeeria , kyllä, se on 20 ampeeria, jonka liikenteenharjoittajan on oltava, jotta voidaan varmistaa 220 V: n kestävyys, kun lähtöön on kiinnitetty täysi 60 watin kuorma.

Muista tällaisessa tilanteessa, jos lähtöjännite mitataan ilman kuormitusta, lähtöjännitteen arvo saattaa kasvaa epänormaalisti, mikä saattaa näyttää olevan yli 600 V. Näin voi käydä, koska vaikka mosfettien keskimääräinen indusoitu arvo on 3 V, huippu on aina 12 V.

Mutta ei ole mitään huolestuttavaa, jos satut näkemään tämän korkean jännitteen ilman kuormaa, koska se laskeutuu nopeasti 220 V: iin heti, kun kuorma kytkeytyy.

Tämän sanottuaan, jos käyttäjien mielestä on kohisevaa nähdä tällainen lisääntynyt jännitetaso ilman kuormaa, tämä voidaan korjata soveltamalla lisäksi lähtöjännitteen säätöpiiri josta olen jo keskustellut yhdessä aikaisemmissa kirjoituksissani, voit tosiasiallisesti soveltaa samaa myös tämän käsitteen kanssa.

Vaihtoehtoisesti korotetun jännitteen näyttö voidaan neutraloida liittämällä 0,45uF / 600V kondensaattori lähdön tai minkä tahansa vastaavan mitoitetun kondensaattorin poikki, mikä myös auttaisi suodattamaan PWM: t tasaisesti vaihtelevaksi siniaaltomuodoksi.

Suuri ajankohtainen ongelma

Edellä mainitussa esimerkissä näimme, että 50%: n PWM-pilkkomisen myötä pakotetaan käyttämään 3-0-3V trafoa 12 V: n syöttöön, mikä pakottaa käyttäjän menemään 20 ampeerin muuntajalle vain saadakseen 60 wattia, mikä näyttää melko kohtuuttomalta.

Jos 3 V vaatii 20 ampeeria 60 watin saamiseksi, se tarkoittaa, että 6 V vaatii 10 ampeeria 60 watin tuottamiseksi, ja tämä arvo näyttää melko hallittavalta ....... tai sen parantamiseksi vielä 9 V: n avulla voit työskennellä 6,66 ampeerin trafo, joka näyttää vieläkin järkevämmältä.

Yllä oleva lausunto kertoo meille, että jos keskimääräinen jännitteen induktio liikennekäämityksessä kasvaa, virrantarve pienenee, ja koska keskimääräinen jännite riippuu PWM: n ON-ajasta, se tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että korkeamman keskimääräisen jännitteen saavuttamiseksi liikenteen primäärissä, sinulla on vain liian pitkä PWM ON -ajan pidentäminen, se on toinen vaihtoehto ja tehokas tapa vahvistaa lähtöjännitteen pudotuskysymystä PWM-pohjaisissa taajuusmuuttajissa.

Jos sinulla on tiettyjä kysymyksiä tai epäilyksiä aiheesta, voit aina käyttää alla olevaa kommenttikenttää ja kirjoittaa mielipiteesi.