Problem mit dem Spannungsabfall des Wechselrichters - Lösung

Wann immer PWM in einem Wechselrichter verwendet wird, um einen Sinuswellenausgang zu ermöglichen, Wechselrichterspannung Drop wird zu einem Hauptproblem, insbesondere wenn die Parameter nicht korrekt berechnet werden.

Auf dieser Website sind Sie möglicherweise auf viele Sinuswellen- und reine Sinuswellen-Wechselrichterkonzepte gestoßen, die PWM-Feeds oder SPWM-Integrationen verwenden. Obwohl das Konzept sehr gut funktioniert und es dem Benutzer ermöglicht, die erforderlichen Sinuswellenäquivalentausgänge zu erhalten, scheinen sie unter Last mit Problemen mit dem Ausgangsspannungsabfall zu kämpfen.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie dies durch einfaches Verständnis und Berechnungen korrigieren können.

Zuerst müssen wir erkennen, dass die Ausgangsleistung eines Wechselrichters lediglich das Produkt der Eingangsspannung und des Eingangsstroms ist, die dem Transformator zugeführt werden.

Daher müssen wir hier sicherstellen, dass der Transformator für die Verarbeitung der Eingangsversorgung so ausgelegt ist, dass er den gewünschten Ausgang erzeugt und die Last ohne Abfall aushalten kann.

In der folgenden Diskussion werden wir versuchen, durch einfache Berechnungen die Methode zu analysieren, um dieses Problem zu beheben, indem wir die Parameter korrekt konfigurieren.

Analyse der Ausgangsspannung in Rechteckwechselrichtern

In einer Rechteckwellen-Wechselrichterschaltung finden wir normalerweise die unten gezeigte Wellenform über den Leistungsgeräten, die den Strom und die Spannung an die relevante Transformatorwicklung gemäß der Mosfet-Leitungsrate unter Verwendung dieser Rechteckwelle liefern:

Hier können wir sehen, dass die Spitzenspannung 12 V beträgt und das Tastverhältnis 50% beträgt (gleiche EIN / AUS-Zeit der Wellenform).

Um mit der Analyse fortzufahren, müssen wir zuerst die durchschnittliche Spannung ermitteln, die über der relevanten Transformatorwicklung induziert wird.

Angenommen, wir verwenden einen Mittelabgriff mit 12-0-12 V / 5 Ampere Verkehr und nehmen an, dass 12 V bei 50% Einschaltdauer an eine der 12 V-Wicklungen angelegt werden, dann kann die in dieser Wicklung induzierte Leistung wie folgt berechnet werden:

12 x 50% = 6 V.

Dies wird die durchschnittliche Spannung über den Toren der Leistungsvorrichtungen, die die Verkehrswicklung entsprechend mit der gleichen Rate betreiben.

Für die beiden Hälften der Verkehrswicklung erhalten wir 6 V + 6 V = 12 V (wobei beide Hälften des Mittelhahnverkehrs kombiniert werden.

Wenn wir diese 12 V mit der vollen Stromkapazität von 5 Ampere multiplizieren, erhalten wir 60 Watt

Da die tatsächliche Leistung des Transformators ebenfalls 12 x 5 = 60 Watt beträgt, bedeutet dies, dass die an der Primärseite des Verkehrs induzierte Leistung voll ist und daher auch der Ausgang voll ist, so dass der Ausgang ohne Spannungsabfall unter Last betrieben werden kann .

Diese 60 Watt entsprechen der tatsächlichen Wattzahl des Transfomers, d. H. 12 V × 5 Ampere = 60 Watt. Daher arbeitet der Ausgang des Verkehrs mit maximaler Kraft und senkt die Ausgangsspannung nicht, selbst wenn eine maximale Last von 60 Watt angeschlossen ist.

Analyse einer PWM-basierten Wechselrichterausgangsspannung

Nehmen wir nun an, wir wenden eine PWM an, die über die Tore der Leistungsmosfets schneidet, beispielsweise mit einer Rate von 50% Einschaltdauer an den Toren der Mosfets (die bereits mit einem Tastverhältnis von 50% vom Hauptoszillator laufen, wie oben erläutert).

Dies impliziert wiederum, dass der zuvor berechnete 6-V-Durchschnitt jetzt zusätzlich von dieser PWM-Einspeisung mit einem Tastverhältnis von 50% beeinflusst wird, wodurch der durchschnittliche Spannungswert über den Mosfet-Gates auf Folgendes reduziert wird:

6 V x 50% = 3 V (obwohl der Peak immer noch 12 V beträgt)

Kombinieren Sie diesen 3V-Durchschnitt für beide Hälften der Wicklung, die wir erhalten

3 + 3 = 6V

Das Multiplizieren dieser 6 V mit 5 Ampere ergibt 30 Watt.

Nun, das sind 50% weniger als für den Transformator ausgelegt.

Wenn am Ausgang gemessen, kann der Ausgang zwar volle 310 V anzeigen (aufgrund der 12-V-Spitzen), aber unter Last kann dieser schnell auf 150 V abfallen, da die durchschnittliche Versorgung am Primärstrom 50% unter dem Nennwert liegt.

Um dieses Problem zu beheben, müssen zwei Parameter gleichzeitig behandelt werden:

1) Wir müssen sicherstellen, dass die Transformatorwicklung mit dem durchschnittlichen Spannungswert übereinstimmt, der von der Quelle unter Verwendung des PWM-Zerhackers geliefert wird.

2) und der Strom der Wicklung müssen entsprechend angegeben werden, damit der Ausgangswechselstrom unter Last nicht abfällt.

Betrachten wir unser obiges Beispiel, in dem durch die Einführung einer 50% igen PWM der Eingang der Wicklung auf 3 V reduziert wurde. Um diese Situation zu verstärken und anzugehen, müssen wir sicherstellen, dass die Wicklung des Verkehrs entsprechend mit 3 V bewertet wird. Daher muss der Transformator in dieser Situation auf 3-0-3 V ausgelegt sein

Stromspezifikationen für den Transformator

In Anbetracht der obigen 3-0-3V-Verkehrsauswahl und der Tatsache, dass die Leistung des Verkehrs mit einer Last von 60 Watt und einer anhaltenden Spannung von 220 V arbeiten soll, muss der Primärstrom des Verkehrs möglicherweise mit 60/3 = 20 Ampere bewertet werden Ja, das sind 20 Ampere, die der Verkehr haben muss, um sicherzustellen, dass die 220 V aufrechterhalten werden, wenn eine volle Last von 60 Watt an den Ausgang angeschlossen wird.

Denken Sie daran, dass in einer solchen Situation, wenn die Ausgangsspannung ohne Last gemessen wird, möglicherweise ein abnormaler Anstieg des Ausgangsspannungswerts auftritt, der 600 V zu überschreiten scheint. Dies kann vorkommen, weil der über die Mosfets induzierte Durchschnittswert 3 V beträgt, der Peak jedoch immer 12 V.

Sie müssen sich jedoch keine Sorgen machen, wenn Sie diese Hochspannung ohne Last sehen, da sie sich schnell auf 220 V absetzt, sobald eine Last angeschlossen wird.

Wenn Benutzer jedoch feststellen, dass es rasselnd ist, einen derart erhöhten Spannungspegel ohne Last zu sehen, kann dies durch zusätzliches Anlegen eines korrigiert werden Ausgangsspannungsreglerschaltung Was ich bereits in einem meiner früheren Beiträge besprochen habe, können Sie auch bei diesem Konzept effektiv anwenden.

Alternativ kann die Anzeige der erhöhten Spannung neutralisiert werden, indem ein Kondensator mit 0,45 uF / 600 V über den Ausgang oder einen Kondensator mit ähnlicher Nennleistung angeschlossen wird, was auch dazu beitragen würde, die PWMs in eine sich gleichmäßig ändernde Sinuswellenform herauszufiltern.

Das Hochstromproblem

In dem oben diskutierten Beispiel haben wir gesehen, dass wir bei einem PWM-Zerhacken von 50% gezwungen sind, einen 3-0-3V-Verkehr für eine 12V-Versorgung zu verwenden, was den Benutzer dazu zwingt, sich für einen 20-Ampere-Transformator zu entscheiden, um nur 60 Watt zu erhalten sieht ziemlich unvernünftig aus.

Wenn 3V 20 Ampere benötigt, um 60 Watt zu erhalten, bedeutet dies, dass 6V 10 Ampere benötigt, um 60 Watt zu erzeugen, und dieser Wert sieht ziemlich überschaubar aus ....... oder um es noch besser zu machen, würde eine 9V es Ihnen ermöglichen, damit zu arbeiten ein 6,66 Ampere Verkehr, der noch vernünftiger aussieht.

Die obige Aussage besagt, dass, wenn die durchschnittliche Spannungsinduktion an der Verkehrswicklung erhöht wird, der Strombedarf verringert wird, und da die durchschnittliche Spannung von der PWM-Einschaltzeit abhängt, impliziert dies einfach, dass höhere durchschnittliche Spannungen an der Verkehrsprimärwicklung erreicht werden sollen. Sie müssen nur die PWM-Einschaltzeit erhöhen. Dies ist eine weitere alternative und effektive Methode, um das Problem des Ausgangsspannungsabfalls in PWM-basierten Wechselrichtern korrekt zu verstärken.

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