Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, inverterska tehnologija se opsežnije razvila. Istraživanje inverterskih izvora napajanja također se dalje razvilo. Trenutno, osim pretvarača frekvencije snage, visokofrekventni pretvarači također su počeli zauzimati razvojno tržište inverterskih napajanja i očekuje se da će zamijeniti pretvarače frekvencije. Iako visokofrekventni pretvarači nadoknađuju nedostatke energetskih frekvencijskih pretvarača kao što je velika veličina, niske frekvencije, i niske učinkovitosti, još uvijek ne mogu u potpunosti zamijeniti ulogu pretvarača frekvencije snage. U usporedbi s visokofrekventnim pretvaračima, pretvarači frekvencije imaju svoje jedinstvene prednosti. Ovdje je predložena shema dizajna neovisnog inverterskog napajanja temeljena na transformatoru energetske frekvencije.
1. Projekt strukture inverterskog napajanja
Lik 1 je blok shema inverterskog napajanja temeljenog na modulaciji širine impulsa (PWM) tehnologija. Cijeli krug odabire niskonaponski istosmjerni ulaz i pretvara ga u izmjenični napon kroz inverterski krug punog mosta. Pojačava se na nazivnu vršnu vrijednost krugom za pojačavanje frekvencije snage, a zatim se izmjenični napon koji zadovoljava zahtjeve izlazi kroz krug filtera. Općenito, potrebno je za izlaz 220V/50Hz AC.
2. Dizajn hardverskog sklopa napajanja invertera
2.1 PWM tehnologija
Teorijska osnova tehnologije PWM upravljanja je teorem o impulsu. Sinusni val se koristi kao modulacijski val za primjenu bipolarnog vala modulacije širine pulsa (SPWM) s istom izlaznom amplitudom nositelja i širinom impulsa mijenja se prema sinusnom valu. Ovaj kvadratni valni signal dodaje se inverznom varijabilnom mosnom inverterskom energetskom cijevi se kontrolira da se uključuje i isključuje, i konačno se dobije valni oblik izlaza izmjenične struje blizak idealnom. Ova tehnologija čini sklop hardvera jednostavnim i poboljšava učinkovitost izlaznog valnog oblika. Lik 2 je dijagram ožičenja i SPWM valni oblik pomoću uređaja U3988 za upravljanje inverterskim mostom. 0UTA i 0UTB su izlazni pinovi SPWM sekvence sinusnog vala. Signali koje izlaze ova dva pina općenito moraju proći kroz mrtvi kontrolni krug prije nego što se pošalju pretvaraču. Promijeni most.
2.2 Uloga transformatora energetske frekvencije u inverterskom krugu
Ulaz napajanja pretvarača frekvencije je općenito niskonaponski DC, koji koristi inverterski krug punog mosta za kontrolu izlaznog izmjeničnog napona utječući na frekvenciju prebacivanja cijevi s efektom polja. Vrijednost od vrha do vrha izlaznog sinusnog izmjeničnog napona od 220 V je 620 V, dok je ulazni ispravljeni napon općeg inverterskog napajanja 310V. Kako bi pretvarač dao izlaz AC napona sinusnog vala od 220 V bez izobličenja, istosmjerni napon ispred invertora mora biti 680 ~870V. Budući da je opći ulazni napon pretvarača mnogo manji od ove vrijednosti, mora se dodati izlazni transformator za povećanje izlaznog napona pretvarača iznad nazivne vršne vrijednosti prije nego što se može koristiti, kako je prikazano na slici 3.
Ovaj sklop usvaja strukturu pretvorbenog kruga punog mosta. Izlaz ovog pretvarača nije jedna žica pod naponom i jedna neutralna žica, ali dvije žice pod naponom. Međutim, neutralna žica općenito je potrebna pri spajanju na opterećenje. Ako nema izlaznog izolacijskog transformatora, a žica pod naponom je kruto povezana s neutralnom žicom, napajanje pretvarača neće ispravno raditi. Lik 4 prikazuje smjer toka struje tijekom pozitivnog poluvala neizlaznog transformatora.
Može se vidjeti sa slike 4 da zbog pristupa neutralne linije, struja opterećenja ne prolazi kroz cijev ispravljača i cijev za napajanje pretvarača nakon prolaska kroz opterećenje, ali teče izravno natrag na ulazni terminal neutralne linije mreže. U ovom slučaju, Slika Cijev za napajanje ispravljača i pretvarača u srednjem točkastom okviru ne radi. Prema uobičajenom radnom postupku, struja opterećenja treba teći kroz ispravljačku cijev i invertersku strujnu cijev dvaju premosnih krugova. Lik 5 prikazuje smjer toka struje kada postoji pozitivan poluval izlaznog transformatora. Kada je izlazni kraj spojen na izolacijski transformator, ono sekundarno (load input kraj) transformatora može se spojiti na neutralni vod glavnog napajanja, čime se formira pouzdan sustav napajanja. Može se vidjeti da je izolacijski izlazni transformator važna komponenta kruga premosnog pretvarača, čineći inverterski krug pouzdanim i stabilnim.
2.3 Zaštitni krug
U3988 ima ugrađeni referentni napon za zaštitu od preniskog napona i zaštitu od pregrijavanja. Potrebno je samo podijeliti napon kroz otpornike. Kada je napon manji od referentnog napona, U3988 će biti zaključan da zaustavi izlazne impulse. Osim toga, u smislu strujne zaštite, ovisno o struji opterećenja, postoje trostupanjske zaštitne funkcije: brza zaštita, kratko kašnjenje i dugo kašnjenje.
3. Nedostaci strujnog kruga pretvarača
Izolacijski transformator je spojen u svrhu transformacije napona i izolacije neutralnog voda, i nema funkciju izolacije interferencije i mutacije opterećenja međuspremnika. Između primara i sekundara transformatora nalazi se izolacijski sloj. Oni tvore kondenzator C određenog kapaciteta. Kapacitivna reaktancija kondenzatora obrnuto je proporcionalna frekvenciji, odnosno:
U formuli, Xc je kapacitivna reaktancija ekvivalentnog raspodijeljenog kapaciteta između primarnog i sekundarnog transformatora, u Ω. f je frekvencija interferencijskog signala, u Hz. C je ekvivalentni raspodijeljeni kapacitet između primara i sekundara transformatora, u F.
Može se vidjeti iz jednadžbe (1) da što je veća frekvencija, manja je kapacitivna reaktancija, odnosno, veća je frekvencija interferencijskog signala, to lakše prolazi kapacitivni put. Budući da je frekvencija signala opće smetnje vrlo visoka, mogu se provući izravno kroz transformator kako bi ometali opterećenje. Ako dođe do smetnji niže frekvencije, promijenit će interferencijsko opterećenje proporcionalno prema omjeru transformacije transformatora. Budući da transformator nema funkciju zaštite od smetnji, ulazni i izlazni filtri općenito se dodaju na ulazni i izlazni kraj inverterskog mosta.
Zbog spoja izolacijskog transformatora, priključit će se niskofrekventni uređaji kao što su induktori i kondenzatori, što ne samo da povećava veličinu samog kruga, već također povećava potrošnju energije kruga i smanjuje izlaznu učinkovitost kruga. S postupnim razvojem visokofrekventnih i jeftinih uređaja kao što su elektronički transformatori, trošak proizvodnje energetskih frekvencijskih transformatora relativno je porastao, a troškovi proizvodnje sklopnih ploča dizajniranih za ovaj sustav također su porasli u skladu s tim.
4 Zaključak
Kroz gornju analizu, sveobuhvatno su predstavljene struktura kruga i karakteristike napajanja pretvarača snage frekvencije. Ovaj dizajnirani krug kombinira napredne funkcije digitalnih uređaja i funkciju izolacije transformatora energetske frekvencije kako bi se postigla svrha jednostavnog i pouzdanog dizajna kruga.