Τρόπος υπολογισμού τροποποιημένης ημιτονοειδούς κυματομορφής

Είμαι βέβαιος ότι ίσως αναρωτηθήκατε συχνά πώς να επιτύχετε τον σωστό τρόπο βελτιστοποίησης και υπολογισμού ενός τροποποιημένου τετραγωνικού κύματος έτσι ώστε παρήγαγε σχεδόν την ίδια αναπαραγωγή ενός ημιτονοειδούς κύματος όταν χρησιμοποιείται σε μια εφαρμογή μετατροπέα.

Οι υπολογισμοί που συζητούνται σε αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσουν να μάθετε την τεχνική μέσω της οποίας ένα τροποποιημένο κύκλωμα τετραγωνικών κυμάτων θα μπορούσε να μετατραπεί σε ισοδύναμο κύματος. Ας μάθουμε τις διαδικασίες.

Το πρώτο κριτήριο για να επιτευχθεί αυτό είναι να ταιριάζει με την τιμή RMS του τροποποιημένου τετραγώνου με το αντίστοιχο του κυματοειδούς κύματος με τέτοιο τρόπο ώστε το αποτέλεσμα να επαναλαμβάνει την ημιτονοειδή κυματομορφή όσο το δυνατόν πιο κοντά.

Τι είναι το RMS (Root Mean Square)

Γνωρίζουμε ότι το RMS της οικιακής μας τάσης ημιτονοειδούς κυματομορφής καθορίζεται με την επίλυση της ακόλουθης σχέσης:

Β κορυφή = √2 V rms

Όπου V κορυφή είναι το μέγιστο όριο ή το μέγιστο όριο του ημιτονοειδούς κύκλου, ενώ το μέσο μέγεθος κάθε κύκλου της κυματομορφής εμφανίζεται ως το V rms

ο √2 στον τύπο μας βοηθά να βρούμε το μέση τιμή ή η καθαρή τιμή ενός κύκλου AC που αλλάζει την τάση του εκθετικά με το χρόνο. Επειδή η τιμή της ημιτονοειδούς τάσης ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο και είναι συνάρτηση του χρόνου, δεν μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση του βασικού μέσου τύπου, αλλά εξαρτάται από τον παραπάνω τύπο.

Εναλλακτικά, το AC RMS θα μπορούσε να γίνει κατανοητό ως ισοδύναμο με αυτήν την τιμή ενός συνεχούς ρεύματος (DC) που παράγει την ίδια μέση απαγωγή ισχύος όταν συνδέεται σε ένα φορτίο αντίστασης.

Εντάξει, οπότε τώρα γνωρίζουμε τον τύπο για τον υπολογισμό του RMS ενός κύκλου από sinewave σε σχέση με την τιμή της μέγιστης τάσης.

Αυτό μπορεί να εφαρμοστεί και για την αξιολόγηση της κορυφής και του RMS για το σπίτι μας 50 Hz AC. Με την επίλυση αυτού παίρνουμε το RMS ως 220V και το μέγιστο ως 310V για όλα τα συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος που βασίζονται σε 220V.

Υπολογισμός τροποποιημένου τετραγωνικού κύματος RMS και κορυφής

Τώρα ας δούμε πώς αυτή η σχέση θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε τροποποιημένους μετατροπείς τετραγωνικών κυμάτων για τη ρύθμιση των σωστών κύκλων κυματομορφής για ένα σύστημα 220V, το οποίο θα αντιστοιχεί σε ημιτονοειδές ισοδύναμο 220V AC.

Γνωρίζουμε ήδη ότι το AC RMS είναι ισοδύναμο με τη μέση ισχύ μιας κυματομορφής DC. Αυτό μας δίνει αυτήν την απλή έκφραση:

Β κορυφή = V rms

Αλλά θέλουμε επίσης η κορυφή του τετραγωνικού κύματος να είναι στα 310V, οπότε φαίνεται ότι η παραπάνω εξίσωση δεν θα είναι καλή και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σκοπό αυτό.

Τα κριτήρια είναι να έχουμε μέγιστο 310V καθώς και RMS ή μέση τιμή 220V για κάθε κύκλο τετραγωνικών κυμάτων.

Για να το λύσουμε σωστά παίρνουμε τη βοήθεια του χρόνου ON / OFF των τετραγωνικών κυμάτων ή του ποσοστού κύκλου λειτουργίας όπως εξηγείται παρακάτω:

Κάθε μισός κύκλος κυματομορφής AC 50 Hz έχει χρονική διάρκεια 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου (ms).

Ένας τροποποιημένος κύκλος μισού κύματος στην πιο ακάθαρτη μορφή του πρέπει να μοιάζει με τον ακόλουθο τρόπο:

Μπορούμε να δούμε ότι κάθε κύκλος ξεκινά με ένα μηδέν ή κενό διάκενο, στη συνέχεια πυροβολεί έως και 310V παλμό αιχμής και τελειώνει ξανά με ένα κενό 0V, η διαδικασία επαναλαμβάνεται στη συνέχεια για άλλο μισό κύκλο.

Για να επιτύχουμε τα απαιτούμενα 220V RMS πρέπει να υπολογίσουμε και να βελτιστοποιήσουμε τα τμήματα κορυφής και μηδενικού κενού ή τις περιόδους ON / OFF του κύκλου έτσι ώστε η μέση τιμή να παράγει τα απαιτούμενα 220V.

Η γκρίζα γραμμή αντιπροσωπεύει την περίοδο 50% του κύκλου, που είναι 10 ms.

Τώρα πρέπει να μάθουμε τις αναλογίες του χρόνου ON / OFF που θα παράγουν κατά μέσο όρο 220V. Το κάνουμε με αυτόν τον τρόπο:

220/310 x 100 = 71% περίπου

Αυτό δείχνει ότι η κορυφή 310V στον παραπάνω τροποποιημένο κύκλο θα πρέπει να καταλαμβάνει το 71% της περιόδου των 10 ms, ενώ τα δύο μηδενικά κενά πρέπει να συνδυάζονται 29% ή 14,5% το καθένα.

Επομένως, σε μήκος 10 ms, το πρώτο μηδενικό τμήμα θα πρέπει να είναι 1,4 ms, ακολουθούμενο από την κορυφή 310 V για 7 ms, και τέλος το τελευταίο κενό μηδέν άλλων 1,4 ms.

Μόλις επιτευχθεί αυτό, μπορούμε να περιμένουμε ότι η έξοδος από τον μετατροπέα θα παράγει μια αρκετά καλή αναπαραγωγή μιας ημιτονοειδούς κυματομορφής.

Παρ 'όλα αυτά, μπορεί να διαπιστώσετε ότι η έξοδος δεν είναι η ιδανική αναπαραγωγή του ημιτονοειδούς κύματος, διότι το συζητούμενο τροποποιημένο τετραγωνικό κύμα είναι στην πιο βασική του μορφή ή έναν ακατέργαστο τύπο. Εάν θέλουμε η έξοδος να ταιριάζει με το ημιτονοειδές κύμα με τη μέγιστη ακρίβεια, τότε πρέπει να ακολουθήσουμε ένα Προσέγγιση SPWM .

Ελπίζω ότι η παραπάνω συζήτηση μπορεί να σας διαφωτίσει σχετικά με τον τρόπο υπολογισμού και βελτιστοποίησης ενός τροποποιημένου τετραγώνου για την αναπαραγωγή της εξόδου sinewave.

Για πρακτική επαλήθευση, οι αναγνώστες μπορούν να δοκιμάσουν να εφαρμόσουν την παραπάνω τεχνική σε αυτό απλό τροποποιημένο κύκλωμα μετατροπέα.

Εδώ είναι άλλο κλασικό παράδειγμα βελτιστοποιημένης τροποποιημένης κυματομορφής για να έχετε ένα καλό ημιτονοειδές κύμα στο δευτερεύον του μετασχηματιστή.