A tudomány és a technika folyamatos fejlődésével, Az inverter technológia szélesebb körben fejlődött. Az inverteres tápegységekkel kapcsolatos kutatások is tovább fejlődtek. Jelenleg, teljesítmény frekvenciaváltók mellett, a nagyfrekvenciás inverterek kezdték elfoglalni az inverteres tápegységek fejlesztési piacát is, és várhatóan felváltják a frekvenciaváltókat. Bár a nagyfrekvenciás inverterek pótolják a teljesítmény-frekvenciaváltók olyan hiányosságait, mint a nagy méret, alacsony frekvencia, és alacsony hatásfok, továbbra sem tudják teljesen pótolni a teljesítmény-frekvenciaváltók szerepét. A nagyfrekvenciás inverterekhez képest, A frekvenciaváltóknak megvannak a maga egyedi előnyei. Itt egy teljesítményfrekvencia-transzformátoron alapuló független inverteres tápegység tervezési sémát javasolunk.
1. Az inverteres tápegység szerkezetének kialakítása
Ábra 1 az impulzusszélesség moduláción alapuló inverteres tápegység blokkvázlata (PWM) technológia. A teljes áramkör kiválasztja az alacsony feszültségű DC bemenetet, és váltakozó feszültségre invertálja a teljes híd inverter áramkörén keresztül. A teljesítményfrekvencia-növelő áramkör a névleges csúcsértékre emeli, majd a követelményeknek megfelelő váltakozó feszültséget a szűrőáramkörön keresztül adják ki. Általában, 220V/50Hz AC kimenetre van szükség.
2. Inverteres tápegység hardver áramkör tervezése
2.1 PWM technológia
A PWM vezérlési technológia elméleti alapja az impulzustétel. A szinuszos hullámot modulációs hullámként használják a bipoláris impulzusszélesség modulációs hullám alkalmazására (SPWM) azonos vivő kimeneti amplitúdóval és az impulzusszélesség a szinuszhullámnak megfelelően változik. Ez a négyszögjel hozzáadódik az inverzhez. A változtatható híd inverter tápcső be- és kikapcsolása vezérléssel történik, és végül az ideálishoz közeli AC kimeneti hullámformát kapunk. Ez a technológia egyszerűvé teszi a hardver áramkört és javítja a kimeneti hullámforma hatékonyságát. Ábra 2 a kapcsolási rajz és az SPWM hullámforma, amely az U3988 eszközt használja az inverterhíd vezérlésére. 0Az UTA és a 0UTB a szinuszhullámú SPWM impulzussorozat kimeneti lábai. Az e két érintkező által kibocsátott jeleknek általában át kell haladniuk a holt vezérlőáramkörön, mielőtt az inverterhez küldenék. Válts hidat.
2.2 A frekvenciaváltó szerepe az inverter áramkörében
A frekvenciaváltó tápegységének bemenete általában alacsony feszültségű DC, amely egy teljes áthidaló inverter áramkört használ a kimeneti váltakozó feszültség szabályozására a térhatású cső kapcsolási frekvenciájának befolyásolásával. A 220 V kimeneti szinuszhullámú váltakozó feszültség csúcstól csúcsig értéke 620 V, míg az általános inverteres tápegység bemeneti egyenirányított feszültsége 310V. Annak érdekében, hogy az inverter torzítás nélkül adja ki a 220 V-os szinuszos váltóáramú feszültséget, az inverter előtti egyenfeszültségnek kell lennie 680 ~870V. Mivel az inverter általános bemeneti feszültsége sokkal kisebb, mint ez az érték, egy kimeneti transzformátort kell hozzáadni, hogy az inverter kimeneti feszültsége a névleges csúcsérték fölé emelkedjen, mielőtt használható, ábrán látható módon 3.
Ez az áramkör teljes híd konverziós áramköri struktúrát alkalmaz. Ennek az átalakítónak a kimenete nem egy feszültség alatt álló vezeték és egy nulla vezeték, hanem két feszültség alatt álló vezeték. azonban, terheléshez való csatlakoztatáskor általában nulla vezetékre van szükség. Ha nincs kimeneti leválasztó transzformátor, és a feszültség alatt álló vezeték mereven csatlakozik a nulla vezetékhez, az inverteres tápegység nem fog megfelelően működni. Ábra 4 mutatja az áram áramlási irányát a nem kimeneti transzformátor pozitív félhulláma alatt.
ábráról látható 4 hogy a semleges vonal elérése miatt, a terhelési áram a terhelésen való áthaladás után nem halad át az egyenirányító csövön és az inverter tápcsövén, hanem közvetlenül visszafolyik a hálózat semleges vonali bemeneti kapcsára. Ebben az esetben, Ábra A középső pontozott dobozban lévő egyenirányító és inverter tápcső nem működik. A normál munkarend szerint, a terhelési áramnak át kell folynia a két hídáramkör egyenirányító csövén és inverter tápcsövén. Ábra 5 mutatja az áram áramlási irányát, ha a kimeneti transzformátor pozitív félhulláma van. Ha a kimeneti vég leválasztó transzformátorhoz van csatlakoztatva, a másodlagos (terhelés bemenet vége) A transzformátor a hálózati táp nullavezetékére csatlakoztatható, így egy megbízható áramellátó rendszert alakítanak ki. Látható, hogy a leválasztó kimeneti transzformátor az inverter hídáramkörének fontos eleme, megbízhatóvá és stabillá téve az inverter áramkörét.
2.3 Védelmi áramkör
Az U3988 beépített referenciafeszültséggel rendelkezik az alacsony feszültség és a túlmelegedés elleni védelem érdekében. Csak meg kell osztania a feszültséget ellenállásokon. Ha a feszültség alacsonyabb, mint a referenciafeszültség, Az U3988 zárolva lesz az impulzusok kiadásának leállításához. Továbbá, a jelenlegi védelem szempontjából, a terhelési áramtól függően, háromlépcsős védelmi funkciók vannak: gyors védelem, rövid késleltetés és hosszú késleltetés.
3. Az inverter áramkörének hiányosságai
A leválasztó transzformátor a feszültség átalakítására és a nulla vezeték leválasztására van csatlakoztatva, és nem rendelkezik az interferencia elszigetelésével és a terhelési mutáció pufferelésével. A transzformátor primer és szekunder része között szigetelő réteg található. Egy bizonyos kapacitású C kondenzátort alkotnak. A kondenzátor kapacitív reaktanciája fordítottan arányos a frekvenciával, vagyis:
A képletben, Xc a primer és szekunder transzformátor közötti egyenértékű elosztott kapacitás kapacitív reaktanciája, Ω-ban. f az interferenciajel frekvenciája, Hz-ben. C a transzformátor primer és szekunder része közötti egyenértékű elosztott kapacitás, in F.
Az egyenletből látható (1) hogy minél nagyobb a frekvencia, minél kisebb a kapacitív reaktancia, vagyis, annál nagyobb az interferenciajel frekvenciája, annál könnyebben halad át a kapacitív út. Mivel az általános interferenciajelek frekvenciája nagyon magas, közvetlenül a transzformátoron keresztül hajthatók, hogy zavarják a terhelést. Ha alacsonyabb frekvenciájú interferencia jön, a transzformátor transzformációs arányának megfelelően arányosan változtatja a zavaró terhelést. Mivel a transzformátornak nincs zavarásgátló funkciója, A bemeneti és kimeneti szűrőket általában az inverterhíd bemeneti és kimeneti végeihez adják hozzá.
A leválasztó transzformátor bekötése miatt, alacsony frekvenciájú eszközöket, például induktorokat és kondenzátorokat csatlakoztatnak, ami nemcsak magának az áramkörnek a méretét növeli, hanem növeli az áramkör energiafogyasztását és csökkenti az áramkör kimeneti hatásfokát is. A nagyfrekvenciás és alacsony árú eszközök, például az elektronikus transzformátorok fokozatos fejlesztésével, a teljesítmény-frekvencia-transzformátorok gyártási költsége viszonylag megnövekedett, és ennek megfelelően nőtt az ehhez a rendszerhez tervezett áramköri lapok gyártási költsége is.
4 Következtetés
A fenti elemzésen keresztül, átfogóan bemutatjuk a frekvenciaváltós tápegység áramköri felépítését és jellemzőit. Ez a tervezett áramkör egyesíti a digitális eszközök fejlett funkcióit és a teljesítmény-frekvencia-transzformátor leválasztó funkcióját, hogy elérje az egyszerű és megbízható áramkör-tervezés célját.