SPWM se referă la Modulația lățimii impulsului undelor sinusoidale, care este un aranjament de lățime a impulsului în care impulsurile sunt mai înguste la început, care treptat devin mai largi la mijloc și apoi mai înguste din nou de la sfârșitul aranjamentului. Acest set de impulsuri atunci când este implementat într-o aplicație inductivă, cum ar fi invertorul, permite transformarea ieșirii într-o formă sinusoidală exponențială, care poate arăta exact identică cu o formă de undă sinusoidală convențională a rețelei,

Achiziționarea unei ieșiri cu undă sinusoidală de la un invertor poate fi cea mai importantă și cea mai avantajoasă caracteristică pentru a oferi unității eficiență maximă, în ceea ce privește calitatea ieșirii sale. Să învățăm cum să facem PWM cu undă sinusoidală sau un SPWM folosind un opamp.

Simularea unei forme de undă sinusoidală nu este ușoară

Realizarea unei ieșiri de undă sinusoidală ar putea fi destul de complexă și s-ar putea să nu fie recomandată pentru invertoare, deoarece dispozitivelor electronice, în mod normal, nu le place curenții sau tensiunile în creștere exponențială. Deoarece invertoarele sunt realizate în esență prin utilizarea dispozitivelor electronice în stare solidă, o formă de undă sinusoidală este în mod normal evitată.

Dispozitivele electronice de putere atunci când sunt forțate să funcționeze cu unde sinusoidale produc rezultate ineficiente, deoarece dispozitivele tind să se încălzească relativ mai mult comparativ cu atunci când sunt acționate cu impulsuri de undă pătrată.

Deci, următoarea cea mai bună opțiune pentru implementarea unui undă sinusoidală de la un invertor este, de altfel, PWM, care înseamnă modularea lățimii impulsurilor.

PWM este o modalitate avansată (variantă digitală) de a prezenta o formă de undă exponențială printr-o lățime de impuls pătrat care variază proporțional, a cărei valoare netă este calculată pentru a se potrivi exact cu valoarea netă a unei forme de undă exponențiale selectate, aici valoarea „netă” se referă la valoarea RMS. Prin urmare, un PWM perfect calculat cu referire la o undă sinusoidală dată poate fi folosit ca un echivalent perfect pentru reproducerea undei sinusoidale date.

În plus, PWM-urile devin compatibile în mod ideal cu dispozitivele electronice de alimentare (mosfete, BJT-uri, IGBTS) și le permit să funcționeze cu o disipare minimă a căldurii.

Cu toate acestea, generarea sau crearea de forme de undă PWM cu undă sinusoidală este considerată în mod normal complexă și asta pentru că implementarea nu este ușor de simulat în mintea noastră.

Chiar și eu a trebuit să trec printr-o brainstorming înainte de a putea simula corect funcția printr-o gândire intensă și imaginație.

Ce este SPWM

Cea mai ușoară metodă cunoscută de a genera un PWM sinusoidal (SPWM), este prin alimentarea a câteva semnale variabile exponențial la intrarea unui opamp pentru procesarea necesară. Dintre cele două semnale de intrare, unul trebuie să fie mult mai mare în frecvență în comparație cu celălalt.

IC 555 poate fi, de asemenea, utilizat eficient pentru generarea de PWM echivalente sinusoidale , prin încorporarea opamps-urilor sale încorporate și a unui circuit generator de rampă triunghi R / C.

Următoarea discuție vă va ajuta să înțelegeți întreaga procedură.

Noilor pasionați și chiar profesioniștilor le va fi ușor de înțeles acum cu privire la modul în care sunt implementate PWM-urile sinusoidale (SPWM) prin procesarea câtorva semnale folosind un opamp, să ne dăm seama cu ajutorul următoarei diagrame și a simulării.

Utilizarea a două semnale de intrare

După cum sa menționat în secțiunea anterioară, procedura implică alimentarea a două forme de undă variabile exponențial la intrările unui opamp.

Aici opampul este configurat ca un comparator tipic, deci putem presupune că opampul va începe instantaneu să compare nivelurile de tensiune instantanee ale acestor două forme de undă suprapuse în momentul în care acestea apar sau sunt aplicate la intrările sale.

Pentru a permite opampului să implementeze corect PWM-urile sinusoidale necesare la ieșirea sa, este imperativ ca unul dintre semnale să aibă o frecvență mult mai mare decât cealaltă. Frecvența mai lentă aici este cea care se presupune a fi unda sinusoidală eșantion care trebuie imitată (reprodusă) de către PWM-uri.

În mod ideal, ambele semnale ar trebui să fie sinusoidale (una cu o frecvență mai mare decât cealaltă), totuși același lucru poate fi implementat și prin încorporarea unei unde triunghiulare (frecvență înaltă) și a unei unde sinusoidale (undă eșantion cu frecvență joasă).

“tipuri de comutatoare pentru lumini ”

Așa cum se poate vedea în imaginile următoare, semnalul de înaltă frecvență este aplicat invariabil la intrarea inversantă (-) a opamp-ului, în timp ce cealaltă undă sinusoidală mai lentă este aplicată intrării non-inversoare (+) a opamp-ului.

În cel mai rău caz, ambele semnale pot fi unde triunghiulare cu nivelurile de frecvență recomandate, așa cum s-a discutat mai sus. Totuși, acest lucru vă va ajuta să obțineți un PWM echivalent cu undă sinusoidală rezonabil de bun.

Semnalul cu frecvența mai mare este denumit semnal purtător, în timp ce semnalul eșantion mai lent se numește intrare modulantă.

Crearea unui SPWM cu Triangle wave și Sinewave

Referindu-ne la figura de mai sus, putem vizualiza în mod clar prin puncte reprezentate diferite puncte de tensiune coincidente sau suprapuse ale celor două semnale într-un interval de timp dat.

Axa orizontală semnifică perioada de timp a formei de undă, în timp ce axa verticală indică nivelurile de tensiune ale celor două forme de undă suprapuse simultan care rulează.

Figura ne informează cu privire la modul în care opamp-ul ar răspunde la nivelurile de tensiune instantanee coincidente arătate ale celor două forme de undă și ar produce o undă sinusoidală PWM care variază corespunzător la ieșirea sa.

De fapt, procedura nu este atât de dificil de imaginat. Opamp compară pur și simplu nivelurile de tensiune instantanee variabile ale undei triunghiulare cu undă sinusoidală relativ mult mai lentă (aceasta poate fi și o undă triunghiulară) și verifică cazurile în care tensiunea formei de undă triunghiulară poate fi mai mică decât tensiunea undei sinusoidale și răspunde instantaneu creând o logică înaltă la ieșirile sale.

Acest lucru este susținut atâta timp cât potențialul de undă triunghiulară continuă să fie sub potențialul undei sinusoidale, iar în momentul în care potențialul undei sinusoidale este detectat mai mic decât potențialul de undă triunghi instantanee, ieșirile revin cu un nivel scăzut și se mențin până când situația revine .

Această comparație continuă a nivelurilor de potențial instantanee ale celor două forme de undă suprapuse peste cele două intrări ale opamp-urilor are ca rezultat crearea PWM-urilor care variază în mod corespunzător, care pot fi exact replicarea formei de undă sinusoidală aplicată pe intrarea non-inversantă a opamp-ului.

Opamp Procesionând SPWM

Următoarea imagine arată simularea slo-mo a operației de mai sus:

Aici putem asista la explicația de mai sus implementându-se practic, și acesta este modul în care opamp ar fi executat același lucru (deși cu o rată mult mai fateră, în ms).

Figura superioară arată o descriere SPWM puțin mai precisă decât a doua diagramă de derulare, acest lucru se datorează faptului că în prima figură am avut confortul aspectului graficului în fundal, în timp ce în a doua diagramă simulată a trebuit să trasez la fel fără ajutorul coordonatele graficului, prin urmare s-ar putea să fi ratat câteva dintre punctele coincidente și, prin urmare, rezultatele arată puțin inexacte în comparație cu primul.

Cu toate acestea, operațiunea este destul de evidentă și scoate în evidență modul în care un opamp ar trebui să proceseze o undă sinusoidală PWM prin compararea a două semnale simultan variabile la intrările sale, după cum sa explicat în secțiunile anterioare.

De fapt, un opamp ar procesa PWM-urile cu undă sinusoidală mult mai precis decât simularea de mai sus, poate fi de 100 de ori mai bună, producând PWM-uri extrem de uniforme și bine dimensionate corespunzătoare eșantionului alimentat. undă sinusoidală.