Pulsweitenmodulierte Wechselrichter (PWM-Wechselrichter) ersetzten die älteren Versionen von Wechselrichtern und haben ein breites Anwendungsspektrum.Praktisch werden diese in den Schaltungen der Leistungselektronik verwendet.Die auf der PWM-Technologie basierenden Wechselrichter besitzen MOSFETs in der Schaltstufe des Ausgangs.Die meisten heute erhältlichen Wechselrichter verfügen über diese PWM-Technologie und sind in der Lage, Wechselspannungen unterschiedlicher Größe und Frequenz zu erzeugen.In diesen Wechselrichtertypen gibt es mehrere Schutz- und Steuerschaltungen.Die Implementierung der PWM-Technologie in den Wechselrichtern macht sie geeignet und ideal für die unterschiedlichen angeschlossenen Lasten.
Was ist ein PWM-Wechselrichter?
Ein Wechselrichter, dessen Funktionalität von der Pulsweitenmodulation Technologie abhängt, wird als PWM-Wechselrichter bezeichnet.Diese sind in der Lage, die Ausgangsspannungen je nach Land unabhängig von der Art der angeschlossenen Last als Nennspannungen zu halten.Dies kann durch Veränderung der Schaltfrequenzbreite am Oszillator erreicht werden.
Schaltplan des PWM-Wechselrichters
Schaltplan des PWM-Wechselrichters ist im folgenden Diagramm
angegeben
In den PWM-Wechselrichtern werden verschiedene Schaltungen verwendet.Einige davon sind unten aufgeführt
Schaltung des Batterieladestromsensors
Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, den beim Laden der Batterie verwendeten Strom zu erfassen und auf dem Nennwert zu halten.Es ist wichtig, die Schwankungen zu vermeiden, um die Haltbarkeit der Batterien zu schützen.
Stromkreis des Batterieladestromsensors
Der Zweck dieser Schaltung besteht darin, den beim Laden der Batterie verwendeten Strom zu erfassen und auf dem Nennwert zu halten.Es ist wichtig, die Schwankungen zu vermeiden, um die Haltbarkeit der Batterien zu schützen.
Batteriespannungssensorschaltung
Diese Schaltung wird verwendet, um die zum Laden der Batterie erforderliche Spannung zu erfassen, wenn sie erschöpft ist, und um mit der Erhaltungsladung der Batterie zu beginnen, sobald sie vollständig aufgeladen ist.
AC-Netzerfassungsschaltkreis
Diese Schaltung soll die Verfügbarkeit des Wechselstromnetzes erfassen. Falls verfügbar, befindet sich der Wechselrichter im Ladezustand und bei Netzausfall befindet sich der Wechselrichter im Batteriebetrieb.
Sanftanlaufschaltung
Es wird verwendet, um den Ladevorgang um 8 bis 10 Sekunden zu verzögern, nachdem die Stromversorgung wiederhergestellt wurde.Es soll die MOSFETs vor den hohen Strömen schützen.Dies wird auch als Netzverzögerung bezeichnet.
Wechselschaltung
Je nach Netzverfügbarkeit schaltet diese Schaltung den Betrieb des Wechselrichters zwischen Batterie- und Lademodus um.
Stromkreis abschalten
Diese Schaltung überwacht den Wechselrichter genau und schaltet ihn ab, wenn eine Anomalie auftritt.
PWM-Steuerschaltung
Zur Regelung der Spannung am Ausgang wird dieser Regler verwendet.Die Schaltung muss PWM-Operationen ausführen, die in die ICs integriert sind und diese sind in dieser Schaltung vorhanden.
Batterieladeschaltung
Der Ladevorgang einer Batterie im Wechselrichter wird von dieser Schaltung gesteuert.Die von der Messschaltung des Netzes und den Sensorschaltungen der Batterie erzeugte Ausgabe ist die Eingabe für diese Schaltung.
Oszillatorschaltung
Diese Schaltung ist in den IC von PWM integriert.Es dient zur Erzeugung der Schaltfrequenzen.
Treiberschaltkreis
Der Ausgang des Wechselrichters wird von dieser Schaltung basierend auf dem erzeugten Schaltsignal der Frequenz angesteuert.Es ist ähnlich wie bei einer Vorverstärkerschaltung.
Ausgangsabschnitt
Dieser Ausgangsabschnitt umfasst einen Aufwärtstransformator und dient zum Ansteuern der Last.
Funktionsprinzip
Der Entwurf eines Wechselrichters umfasst verschiedene Topologien von Stromkreisen und die Methoden zur Steuerung der Spannung.Der konzentrierteste Teil des Wechselrichters ist seine am Ausgang erzeugte Wellenform.Zur Filterung der Wellenform werden Induktivitäten und Kondensatoren verwendet.Um die Oberschwingungen des Ausgangs zu reduzieren, werden Tiefpassfilter verwendet.
Wenn der Wechselrichter einen festen Wert der Ausgangsfrequenzen besitzt, werden resonante Filter verwendet.Für die einstellbaren Frequenzen am Ausgang werden Filter über den Maximalwert der Grundfrequenz abgestimmt.Die PWM-Technologie ändert die Rechteckwelleneigenschaften.Die zum Schalten verwendeten Impulse werden moduliert und geregelt, bevor sie der angeschlossenen Last zugeführt werden.Wenn keine Spannungssteuerung erforderlich ist, wird eine feste Impulsbreite verwendet.
PWM-Wechselrichtertypen und Wellenformen
Die PWM-Technik in einem Wechselrichter besteht aus zwei Signalen.Ein Signal dient als Referenz und das andere als Träger.Der zum Umschalten des Modus des Wechselrichters erforderliche Impuls kann durch den Vergleich zwischen diesen beiden Signalen erzeugt werden.Es gibt verschiedene PWM-Techniken.
Einzelpulsweitenmodulation (SPWM)
Für jeden Halbzyklus steht nur ein Impuls zur Steuerung der Technik zur Verfügung.Das Rechteckwellensignal dient als Referenz und eine Dreieckswelle ist der Träger.Der erzeugte Gate-Impuls ist das Ergebnis des Vergleichs des Träger- und des Referenzsignals.Höhere Harmonische sind der Hauptnachteil dieser Technik.
Mehrfache Pulsweitenmodulation (MPWM)
Die MPWM-Technik wird verwendet, um den Nachteil von SPWM zu überwinden.Anstelle eines einzelnen Impulses werden mehrere Impulse für jede Halbwelle der Spannung am Ausgang verwendet.Die Frequenz am Ausgang wird durch Steuern der Frequenz des Trägers gesteuert.
Sinusförmige Pulsweitenmodulation
Bei dieser Art von PWM-Technik wird anstelle einer Rechteckwelle eine Sinuswelle als Referenz verwendet und der Träger ist eine Dreieckwelle.Die Sinuswelle ist der Ausgang und ihr Effektivwert der Spannung wird durch den Modulationsindex gesteuert.
Modifizierte sinusförmige Pulsweitenmodulation
Die Trägerwelle wird für das erste und das letzte 60-Grad-Intervall pro Halbzyklus angelegt.Diese Modifikation wird eingeführt, um die harmonischen Eigenschaften zu verbessern.Es verringert den Verlust aufgrund des Schaltens und erhöht die Grundkomponente.
Anwendungen
Am häufigsten werden PWM-Wechselrichter in schnellen AC-Antrieben verwendet, bei denen die Geschwindigkeit des Antriebs von der Variation der Frequenz der angelegten Spannung abhängt.Mit PWM-Signalen lassen sich hauptsächlich Schaltungen in der Leistungselektronik ansteuern.Um die Signale in analoger Form von digitalen Geräten wie Mikrocontrollern zu erzeugen, bietet sich die PWM-Technik an.Darüber hinaus gibt es verschiedene Anwendungen, bei denen die PWM-Technologie in unterschiedlichen Schaltungen verwendet wird.
Hier geht es also um einen Überblick über PWM-Wechselrichter, Typen, Arbeitsweise und deren Anwendungen.Können Sie beschreiben, wie die PWM-Technologie in der Telekommunikation eingesetzt wird?