Ինչպես նախագծել և իրականացնել մեկաֆազ ինվերտոր ՝ 9 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Այս Instructable- ը ուսումնասիրում է Dialog's GreenPAK ™ CMIC- ների օգտագործումը էներգիայի էլեկտրոնիկայի ծրագրերում և ցույց կտա միաֆազ ինվերտորի ներդրումը `օգտագործելով հսկողության տարբեր մեթոդներ: Միաֆազ ինվերտորի որակը որոշելու համար օգտագործվում են տարբեր պարամետրեր: Կարևոր պարամետր է Total Harmonic Distortion (THD): THD- ը ազդանշանի մեջ ներդաշնակության խեղաթյուրման չափումն է և սահմանվում է որպես բոլոր ներդաշնակ բաղադրիչների հզորությունների գումարի հարաբերություն հիմնարար հաճախականության ուժին:

Ստորև մենք նկարագրեցինք անհրաժեշտ քայլերը `հասկանալու համար, թե ինչպես է լուծումը ծրագրավորվել` ստեղծելու միաֆազ ինվերտոր: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին ՝ ստեղծելու միաֆազ ինվերտոր:

Քայլ 1: Միաֆազ ինվերտոր

Էլեկտրաէներգիայի փոխարկիչ կամ ինվերտոր, էլեկտրոնային սարք կամ միացում է, որը փոխում է ուղիղ հոսանքը (DC) փոփոխական հոսանքի (AC): Կախված AC ելքի փուլերի քանակից, կան մի քանի տեսակի փոխարկիչներ:

● Միաֆազ ինվերտորներ

● Եռաֆազ ինվերտորներ

DC- ն էլեկտրական լիցքի միակողմանի հոսք է: Եթե մշտական լարումը կիրառվում է զուտ դիմադրողական սխեմայի վրա, ապա դա հանգեցնում է հաստատուն հոսանքի: Համեմատաբար, AC- ի դեպքում էլեկտրական հոսանքի հոսքը պարբերաբար հակադարձում է բևեռականությունը: Առավել բնորոշ AC ալիքի ձևը սինուս է, բայց կարող է լինել նաև եռանկյունաձև կամ քառակուսի ալիք: Տարբեր ընթացիկ պրոֆիլներով էլեկտրական էներգիա փոխանցելու համար պահանջվում են հատուկ սարքեր: Սարքերը, որոնք փոխարկում են AC- ը DC- ի, հայտնի են որպես ուղղիչ սարքեր, իսկ DC- ն AC- ի փոխարկող սարքերը `inverters:

Քայլ 2. Միաֆազ ինվերտորի տոպոլոգիաներ

Գոյություն ունի միաֆազ ինվերտորների երկու հիմնական տոպոլոգիա. կիսակամուրջ և լրիվ կամուրջ տոպոլոգիաներ: Այս կիրառական գրառումը կենտրոնանում է ամբողջ կամրջի տոպոլոգիայի վրա, քանի որ այն ապահովում է կրկնակի ելքային լարում `համեմատած կիսակամուրջի տոպոլոգիայի հետ:

Քայլ 3. Ամբողջ կամրջի տոպոլոգիա

Լրիվ կամուրջի տեղագրության մեջ անհրաժեշտ է 4 անջատիչ, քանի որ փոփոխական ելքային լարումը ստացվում է անջատիչ բջիջների երկու ճյուղերի միջև եղած տարբերությունից: Ելքային լարումը ստացվում է որոշակի պահերին տրանզիստորների խելացի միացման և անջատման միջոցով: Կա չորս տարբեր վիճակ ՝ կախված այն բանից, թե որ անջատիչներն են փակ: Ստորև բերված աղյուսակը ամփոփում է այն վիճակները և ելքային լարումը, որոնց հիման վրա անջատիչները փակ են:

Ելքային լարումը առավելագույնի հասցնելու համար յուրաքանչյուր ճյուղի մուտքային լարման հիմնական բաղադրիչը պետք է լինի 180º փուլից դուրս: Յուրաքանչյուր ճյուղի կիսահաղորդիչները կատարման մեջ լրացնում են միմյանց, այսինքն ՝ երբ մեկը վարում է մյուսը, անջատված է և հակառակը: Այս տոպոլոգիան ամենից լայնորեն օգտագործվում է ինվերտորների համար: Գծապատկեր 1-ում պատկերված դիագրամը ցույց է տալիս միաֆազ ինվերտորի համար լրիվ կամուրջ տոպոլոգիայի միացում:

Քայլ 4: Մեկուսացված դարպասի երկբևեռ տրանզիստոր

Մեկուսացված դարպասի երկբևեռ տրանզիստորը (IGBT) նման է MOSFET- ին ՝ երրորդ PN միացման հավելումով: Սա թույլ է տալիս լարման վրա հիմնված հսկողություն, ինչպես MOSFET- ը, բայց ելքային բնութագրերով, ինչպես BJT- ն `բարձր բեռների և հագեցվածության ցածր լարման վերաբերյալ:

Նրա ստատիկ վարքի վրա կարելի է դիտարկել չորս հիմնական շրջան:

● Ավալանշի շրջան

Հագեցվածության շրջան

● Կտրված տարածք

Ակտիվ շրջան

Ձնահյուսի շրջանն այն տարածքն է, երբ կիրառվում է խափանումից ցածր լարում, որի արդյունքում ոչնչանում է IGBT- ն: Կտրված տարածքը ներառում է խզման լարումից մինչև շեմի լարման արժեքներ, որտեղ IGBT- ն չի վարվում: Հագեցածության շրջանում IGBT- ն իրեն պահում է որպես կախված լարման աղբյուր և մի շարք դիմադրություն: Լարման ցածր տատանումներով կարելի է հասնել հոսանքի բարձր ուժեղացման: Այս տարածքը շահագործման համար ամենացանկալին է: Եթե լարումը մեծանում է, IGBT- ն մտնում է ակտիվ շրջան, և հոսանքը մնում է հաստատուն: IGBT- ի համար կիրառվում է առավելագույն լարումը `ապահովելու համար, որ այն չի մտնի ձնահյուսի շրջան: Սա էներգիայի էլեկտրոնիկայի ամենաօգտագործվող կիսահաղորդիչներից մեկն է, քանի որ այն կարող է ապահովել մի քանի վոլտից մինչև կՎ լարման լայն շրջանակ և կՎտ և ՄՎտ միջև հզորություններ:

Այս մեկուսացված դարպասի երկբևեռ տրանզիստորները գործում են որպես լրիվ կամուրջի միաֆազ ինվերտորային տոպոլոգիայի անջատիչ սարքեր:

Քայլ 5. Pulse Width Modulation Block- ը GreenPAK- ում

Pulse Width Modulation (PWM) Block- ը օգտակար բլոկ է, որը կարող է օգտագործվել ծրագրերի լայն շրջանակի համար: DCMP/PWM բլոկը կարող է կազմաձևվել որպես PWM բլոկ: PWM բլոկը կարելի է ձեռք բերել FSM0- ի և FSM1- ի միջոցով: PWM IN+ կապը միացված է FSM0- ին, մինչդեռ IN- կապը միացված է FSM1- ին: Երկուսն էլ FSM0- ը և FSM1- ը 8-բիթանոց տվյալներ են տրամադրում PWM Block- ին: PWM- ի ժամանակահատվածը որոշվում է FSM1- ի ժամանակահատվածով: PWM բլոկի գործառնական ցիկլը վերահսկվում է FSM0- ի կողմից:

?????? ???? ????? = ??+ / 256

Աշխատանքային ցիկլի կազմաձևման երկու տարբերակ կա.

● 0-99.6%. DC տատանվում է 0% -ից մինչև 99.6% և որոշվում է որպես IN+/256:

● 0.39-100%. DC տատանվում է 0.39% -ից մինչև 100% և որոշվում է որպես (IN + + 1)/256:

Քայլ 6. GreenPAK- ի նախագծում PWM- ի վրա հիմնված քառակուսի ալիքների իրականացման համար

Կան հսկողության տարբեր մեթոդաբանություններ, որոնք կարող են օգտագործվել միաֆազ ինվերտոր ներդնելու համար: Նման վերահսկման ռազմավարությունը ներառում է PWM- ի վրա հիմնված քառակուսի ալիք միաֆազ ինվերտորի համար:

GreenPAK CMIC- ն օգտագործվում է պարբերական միացման սխեմաներ ստեղծելու համար ՝ DC- ն հարմար AC- ի վերածելու համար: DC լարումները սնվում են մարտկոցից, իսկ ինվերտորից ստացված ելքը կարող է օգտագործվել AC բեռը մատակարարելու համար: Այս դիմումի նպատակների համար AC հաճախականությունը սահմանվել է 50Hz- ի, ընդհանուր տնային էներգիայի հաճախականությունը աշխարհի շատ մասերում: Համապատասխանաբար, ժամանակաշրջանը 20ms է:

Անցման օրինակը, որը GreenPAK- ը պետք է ստեղծի SW1- ի և SW4- ի համար, ներկայացված է Նկար 3 -ում:

SW2- ի և SW3- ի միացման ռեժիմը ներկայացված է Նկար 4 -ում

Վերոնշյալ միացման սխեմաները կարող են հարմար կերպով արտադրվել PWM բլոկի միջոցով: PWM- ի ժամանակահատվածը սահմանվում է FSM1- ի ժամանակահատվածով: FSM1- ի ժամանակահատվածը պետք է սահմանվի 20 մգ, որը համապատասխանում է 50 Հց հաճախականությանը: PWM բլոկի գործառնական ցիկլը վերահսկվում է FSM0- ից ստացված տվյալների միջոցով: 50% տուրքի ցիկլ ստեղծելու համար FSM0- ի հաշվիչի արժեքը սահմանվում է 128:

Համապատասխան GreenPAK նախագիծը ներկայացված է Նկար 5 -ում:

Քայլ 7. Քառակուսի ալիքների վերահսկման ռազմավարության թերությունը

Քառակուսի ալիքների կառավարման ռազմավարության օգտագործումը ստիպում է, որ ինվերտորը մեծ քանակությամբ ներդաշնակություն արտադրի: Հիմնական հաճախականությունից բացի, քառակուսի ալիքի փոխարկիչներն ունեն կենտ հաճախականության բաղադրիչներ: Այս ներդաշնակությունները առաջացնում են մեքենայի հոսքի հագեցում, ինչը հանգեցնում է մեքենայի վատ աշխատանքի, երբեմն նույնիսկ վնասում է սարքավորումները: Հետևաբար, այս տեսակի ինվերտորների արտադրած THD- ն շատ մեծ է: Այս խնդիրը հաղթահարելու համար կարող է կիրառվել մեկ այլ վերահսկման ռազմավարություն, որը հայտնի է որպես քառակուսի քառակուսի ալիք, ինչը զգալիորեն նվազեցնելու է ինվերտորի արտադրած ներդաշնակության քանակը:

Քայլ 8. GreenPAK- ի նախագծում PWM- ի վրա հիմնված քառակուսի ալիքների իրականացման համար

Քառակուսի ալիքների կառավարման ռազմավարության մեջ ներդրվում է զրոյական ելքային լարումը, որը կարող է էապես նվազեցնել սովորական քառակուսի ալիքի ձևում առկա ներդաշնակությունները: Քառակուսի ալիքի ինվերտորի օգտագործման հիմնական առավելությունները ներառում են.

The Հիմնական բաղադրիչի ամպլիտուդը կարող է վերահսկվել (α- ի վերահսկմամբ)

Harm Որոշ ներդաշնակ պարունակություններ կարող են վերացվել (նաև α- ի վերահսկմամբ)

Հիմնական բաղադրիչի ամպլիտուդը կարող է վերահսկվել ՝ վերահսկելով α- ի արժեքը, ինչպես ցույց է տրված Ֆորմուլա 1 -ում:

N- րդ ներդաշնակությունը կարող է վերացվել, եթե դրա ամպլիտուդը զրոյական է: Օրինակ, երրորդ ներդաշնակության ամպլիտուդը (n = 3) զրո է, երբ α = 30 ° (բանաձև 2):

GreenPAK- ի նախագիծը `քառակուսի ալիքների վերահսկման ռազմավարության իրականացման համար, ներկայացված է Նկար 9-ում:

PWM բլոկն օգտագործվում է 50 % աշխատանքային ցիկլով քառակուսի ալիքի ձև ստեղծելու համար: Outputրոյական ելքային լարումը ներկայացվում է ելքային Pin-15- ի վրա հայտնվող լարման հետաձգման միջոցով: P-DLY1 բլոկը կազմաձևված է ալիքի ձևի աճող եզրը հայտնաբերելու համար: P-DLY1- ը պարբերաբար կբացահայտի աճող ծայրը յուրաքանչյուր ժամանակաշրջանից հետո և կաշխատի DLY-3 բլոկը, որը 2 վայրկյան ուշացում է առաջացնում VDD- ն D-մատով խփելիս `Pin-15 ելքը միացնելու համար:

Pin-15- ը կարող է հանգեցնել ինչպես SW1- ի, այնպես էլ SW4- ի միացման: Երբ դա տեղի ունենա, բեռի երկայնքով դրական լարման կհայտնվի:

P-DLY1 բարձրացող եզրերի հայտնաբերման մեխանիզմը նաև ակտիվացնում է DLY-7 բլոկը, որը 8ms- ից հետո վերականգնում է D-flip flop- ը և 0 V- ը հայտնվում է ելքի վրա:

DLY-8- ը և DLY-9- ը նույնպես գործարկվում են նույն բարձրացող եզրից: DLY-8- ը առաջացնում է 10 մգ ուշացում և կրկին միացնում DLY-3- ը, որը 2 մ-ից հետո կհասցնի DFF- ի ժամացույցը ՝ պատճառելով տրամաբանական բարձր երկու AND դարպասների երկայնքով:

Այս պահին PWM բլոկից Out+ -ը դառնում է 0, քանի որ բլոկի աշխատանքային ցիկլը կազմաձևված է եղել 50 %: Out- ը կհայտնվի Pin-16- ի միջով, ինչը կհանգեցնի SW2- ի և SW3- ի միացմանը `առաջացնելով բեռի ողջ ընթացքում փոփոխական լարում: 18 վայրկյանից հետո DLY-9- ը կվերականգնի DFF- ը, և 0V- ը կհայտնվի Pin-16- ում, իսկ պարբերական ցիկլը շարունակում է թողնել AC ազդանշան:

GreenPAK- ի տարբեր բլոկների կազմաձևումը ներկայացված է Նկար 10-14-ում:

Քայլ 9: Արդյունքներ

12 Վ DC հոսանքի լարումը մատակարարվում է մարտկոցից դեպի ինվերտոր: Inverter- ը այս լարումը փոխակերպում է AC ալիքի ձևի: Inverter- ի ելքը սնվում է բարձրացող տրանսֆորմատորով, որը 12 Վ AC լարման փոխակերպում է 220 Վ-ի, որը կարող է օգտագործվել AC բեռները քշելու համար:

Եզրակացություն

Այս Ուղեցույցում մենք իրականացրել ենք Մեկ փուլով փոխարկիչ `օգտագործելով Square Wave և Quasi Square Wave վերահսկման ռազմավարությունները` օգտագործելով GreenPAK և CMIC: GreenPAK CMIC- ները հանդես են գալիս որպես միկրոկարգավորիչների և անալոգային սխեմաների հարմար փոխարինող, որը պայմանականորեն օգտագործվում է Միաֆազ ինվերտոր ներդնելու համար: Բացի այդ, GreenPAK CMIC- երը ներուժ ունեն եռաֆազ ինվերտորների նախագծման մեջ: