Bir fazali inverterni qanday loyihalash va amalga oshirish kerak: 9 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu yo'riqnomada Dialog GreenPAK ™ CMIC-lari elektrotexnika ilovalarida qo'llanilishi o'rganiladi va har xil nazorat qilish metodologiyalaridan foydalangan holda bir fazali inverterning qo'llanilishi ko'rsatiladi. Bir fazali inverter sifatini aniqlash uchun turli parametrlardan foydalaniladi. Muhim parametr - umumiy harmonik buzilish (THD). THD - bu signaldagi harmonik buzilishning o'lchovi va barcha harmonik komponentlarning kuchlari yig'indisining asosiy chastota kuchiga nisbati sifatida aniqlanadi.

Quyida biz bir fazali inverterni yaratish uchun yechim qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun zarur bo'lgan qadamlarni tasvirlab berdik. Ammo, agar siz dasturlash natijasini olishni xohlasangiz, GreenPAK dasturini yuklab oling va tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'ring. GreenPAK Development Kit-ni kompyuteringizga ulang va bitta fazali inverterni yaratish uchun dasturni bosing.

1-qadam: Bir fazali inverter

Quvvat inverteri yoki inverter - bu to'g'ridan -to'g'ri oqimni (DC) o'zgaruvchan tok (AC) ga o'zgartiradigan elektron qurilma yoki elektron. AC chiqish fazalarining soniga qarab, bir necha turdagi inverterlar mavjud.

● Bir fazali inverterlar

● Uch fazali invertorlar

DC - bu elektr zaryadining bir tomonlama oqimi. Agar sof rezistiv zanjirda doimiy kuchlanish qo'llanilsa, u doimiy oqimga olib keladi. Nisbatan, AC bilan, elektr tokining oqimi vaqti -vaqti bilan kutupluluğu o'zgartiradi. Eng tipik AC to'lqin shakli sinus to'lqindir, lekin u ham uchburchak yoki kvadrat to'lqin bo'lishi mumkin. Har xil oqim rejimlari bilan elektr energiyasini uzatish uchun maxsus qurilmalar kerak. O'zgaruvchan tokni shaharga aylantiruvchi qurilmalar to'g'rilash moslamalari deb nomlanadi va shaharni o'zgaruvchan tokga aylantiruvchi qurilmalar invertorlar deb nomlanadi.

2-qadam: Bir fazali inverter topologiyalari

Bir fazali invertorlarning ikkita asosiy topologiyasi mavjud; yarim ko'prikli va to'liq ko'prikli topologiyalar. Ushbu ilova eslatmasi to'liq ko'prikli topologiyaga qaratilgan, chunki u yarim ko'prikli topologiyaga qaraganda chiqish kuchlanishini ikki baravar oshiradi.

3-qadam: To'liq ko'prikli topologiya

To'liq ko'prikli topologiyada 4 ta kalit kerak, chunki o'zgaruvchan chiqish voltaji kommutatsiya xujayralarining ikkita tarmog'i orasidagi farq bilan olinadi. Chiqish kuchlanishi ma'lum vaqtlarda tranzistorlarni oqilona yoqish va o'chirish orqali olinadi. Qaysi kalitlar yopilganiga qarab to'rt xil holat mavjud. Quyidagi jadvalda kalitlar yopilgan holatlar va chiqish voltaji umumlashtirilgan.

Chiqish kuchlanishini maksimal darajaga ko'tarish uchun har bir tarmoqdagi kirish voltajining asosiy komponenti fazadan tashqarida 180º bo'lishi kerak. Har bir filialning yarimo'tkazgichlari bir-birini to'ldiradi, ya'ni biri boshqasini o'tkazganda kesiladi va aksincha. Bu topologiya invertorlar uchun eng ko'p ishlatiladi. 1-rasmdagi diagrammada bir fazali inverter uchun to'liq ko'prikli topologiyaning sxemasi ko'rsatilgan.

4 -qadam: izolyatsiyalangan eshikli bipolyar tranzistor

Izolyatsiya qilingan eshikli bipolyar tranzistor (IGBT) uchinchi PNjunction qo'shilgan MOSFETga o'xshaydi. Bu MOSFET kabi voltajga asoslangan nazorat qilish imkonini beradi, lekin BJT kabi yuqori yuklanishlar va past to'yinganlik kuchlanishiga ega chiqish xususiyatlariga ega.

Uning statik xatti -harakatlari bo'yicha to'rtta asosiy hududni kuzatish mumkin.

● Ko'chki hududi

● To'yinganlik hududi

● Kesilgan joy

● faol hudud

Ko'chki zonasi - bu zo'riqish kuchlanishidan past kuchlanish qo'llaniladigan joy, natijada IGBT vayron bo'ladi. Chiqib ketish maydoniga IGBT o'tkazmaydigan kuchlanishdan tortib to chegaraviy kuchlanishgacha bo'lgan qiymatlar kiradi. To'yinganlik hududida IGBT o'zini qaram kuchlanish manbai va ketma -ket qarshilik sifatida tutadi. Voltajning past o'zgarishi bilan tokning yuqori kuchayishiga erishish mumkin. Bu maydon ishlash uchun eng maqbul hisoblanadi. Agar kuchlanish kuchaytirilsa, IGBT faol hududga kiradi va oqim doimiy bo'lib qoladi. IGBT ko'chki hududiga kirmasligini ta'minlash uchun maksimal kuchlanish qo'llaniladi. Bu elektrotexnika sohasida eng ko'p ishlatiladigan yarimo'tkazgichlardan biridir, chunki u bir necha voltdan kVgacha bo'lgan kuchlanishlarni va kVt va MVt gacha quvvatni qo'llab -quvvatlay oladi.

Bu izolyatsiyalangan eshikli bipolyar tranzistorlar to'liq ko'prikli bir fazali inverter topologiyasini almashtirish qurilmalari vazifasini bajaradi.

5 -qadam: GreenPAKda puls kengligi modulyatsiyasi bloki

Puls kengligi modulyatsiyasi (PWM) bloki - bu keng ko'lamli dasturlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan foydali blok. DCMP/PWM blokini PWM bloki sifatida sozlash mumkin. PWM bloki FSM0 va FSM1 orqali olinishi mumkin. PWM IN+ pin FSM0 ga ulangan, IN-pin esa FSM1 ga ulangan. Ham FSM0, ham FSM1 PWM blokiga 8 bitli ma'lumotlarni beradi. PWM vaqti FSM1 vaqti bilan belgilanadi. PWM blokining ish aylanishi FSM0 tomonidan boshqariladi.

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

Ish tsiklini sozlash uchun ikkita variant mavjud:

● 0-99,6%: shahar 0% dan 99,6% gacha va IN+/256 sifatida belgilanadi.

● 0,39-100%: shahar 0,39% dan 100% gacha va (IN + + 1)/256 sifatida aniqlanadi.

6 -qadam: PWM asosidagi kvadrat to'lqinlarni amalga oshirish uchun GreenPAK dizayni

Bir fazali inverterni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan turli xil nazorat usullari mavjud. Bunday boshqaruv strategiyalaridan biri bir fazali inverter uchun PWM asosidagi kvadrat to'lqinni o'z ichiga oladi.

GreenPAK CMIC DCni o'zgaruvchan tokni AC ga qulay tarzda aylantirish uchun davriy o'tish modellarini yaratish uchun ishlatiladi. DC kuchlanishlari batareyadan oziqlanadi va inverterdan olingan chiqim AC yukini etkazib berish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu ilovaning maqsadi uchun AC chastotasi 50 Gts ga o'rnatildi, bu dunyoning ko'p joylarida uy xo'jaliklarining umumiy chastotasi. Shunga mos ravishda, davr 20ms.

SW1 va SW4 uchun GreenPAK tomonidan ishlab chiqarilishi kerak bo'lgan almashtirish sxemasi 3 -rasmda ko'rsatilgan.

SW2 va SW3 ni almashtirish tartibi 4 -rasmda ko'rsatilgan

Yuqoridagi kommutatsiya naqshlari PWM bloki yordamida qulay tarzda ishlab chiqarilishi mumkin. PWM vaqti FSM1 vaqti bilan belgilanadi. FSM1 uchun vaqt chastotasi 50Hz chastotaga mos keladigan 20ms ga o'rnatilishi kerak. PWM blokining ish aylanishi FSM0 manbalaridan olingan ma'lumotlar bilan boshqariladi. 50% ish tsiklini yaratish uchun FSM0 hisoblagichi qiymati 128 ga o'rnatiladi.

Tegishli GreenPAK dizayni 5 -rasmda ko'rsatilgan.

7 -qadam: Kvadrat to'lqinlarni boshqarish strategiyasining kamchiliklari

Kvadrat to'lqinlarni boshqarish strategiyasidan foydalanish inverterni katta miqdordagi harmonikaga olib keladi. Asosiy chastotadan tashqari, kvadrat to'lqinli invertorlar toq chastotali komponentlarga ega. Bu harmonikalar mashina oqimining to'yinganligiga olib keladi, bu esa mashinaning yomon ishlashiga olib keladi, ba'zida hatto uskunaga zarar etkazadi. Shunday qilib, ushbu turdagi invertorlar tomonidan ishlab chiqarilgan THD juda katta. Ushbu muammoni hal qilish uchun inverter tomonidan ishlab chiqariladigan harmonikalar miqdorini sezilarli darajada kamaytirish uchun kvazi-kvadrat to'lqin deb nomlanuvchi boshqa boshqaruv strategiyasidan foydalanish mumkin.

8-qadam: PWM-ga asoslangan kvazi-kvadrat to'lqinlarni amalga oshirish uchun GreenPAK dizayni

Kvadrat-kvadrat to'lqinlarni boshqarish strategiyasida an'anaviy kvadrat to'lqin shaklidagi harmonikani sezilarli darajada kamaytiradigan nol chiqish voltaji joriy etiladi. Kvadrat-kvadrat to'lqinli inverterni ishlatishning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:

● Asosiy komponentning amplitudasini boshqarish mumkin (a ni boshqarish orqali)

● Ba'zi harmonik tarkiblarni yo'q qilish mumkin (a ni boshqarish orqali ham)

Asosiy komponentning amplitudasini Formula 1da ko'rsatilgan a qiymatini boshqarish orqali boshqarish mumkin.

N -chi harmonikani, agar uning amplitudasi nolga teng bo'lsa, yo'q qilish mumkin. Masalan, uchinchi harmonikaning amplitudasi (n = 3) a = 30 ° bo'lganda nolga teng (Formula 2).

Kvadrat kvadrat to'lqinlarni boshqarish strategiyasini amalga oshirish uchun GreenPAK dizayni 9-rasmda ko'rsatilgan.

PWM bloki 50 % ish aylanishiga ega kvadrat to'lqin shaklini yaratish uchun ishlatiladi. Nolinchi chiqish quvvati Pin-15 chiqishida paydo bo'ladigan kuchlanishni kechiktirish orqali kiritiladi. P-DLY1 bloki to'lqin shaklining ko'tarilgan chetini aniqlash uchun tuzilgan. P-DLY1 vaqti-vaqti bilan har bir davrdan keyin ko'tarilgan qirrani aniqlab beradi va Pin-15 chiqishini yoqish uchun VDDni D-flip flop bo'yicha soatlab 2ms kechiktirishga olib keladigan DLY-3 blokini ishga tushiradi.

Pin-15 SW1 va SW4 ning yoqilishiga olib kelishi mumkin. Bu sodir bo'lganda, yuk bo'ylab ijobiy kuchlanish paydo bo'ladi.

P-DLY1 ko'tarilgan qirralarni aniqlash mexanizmi DLY-7 blokini ham faollashtiradi, u 8 soniyadan so'ng D-flip flopni tiklaydi va chiqishda 0 V paydo bo'ladi.

DLY-8 va DLY-9 ham bir xil ko'tarilgan chetidan ishga tushiriladi. DLY-8 10ms kechikish hosil qiladi va yana DLY-3 ni ishga tushiradi, u 2ms dan keyin DFFni soat va ikkita eshiklar bo'ylab mantiqiy balandlikka olib keladi.

Bu vaqtda PWM blokidan Out+ 0 bo'ladi, chunki blokning ish davri 50 %ga sozlangan. Chiqish pin-16 bo'ylab paydo bo'ladi, bu SW2 va SW3 ni yoqishga olib keladi, bu esa yuk bo'ylab o'zgaruvchan kuchlanishni keltirib chiqaradi. 18 soniyadan so'ng DLY-9 DFF-ni qayta o'rnatadi va 0V Pin-16 bo'ylab paydo bo'ladi va davriy tsikl AC signalini chiqarishda davom etadi.

Turli GreenPAK bloklari konfiguratsiyasi 10-14-rasmlarda ko'rsatilgan.

9 -qadam: Natijalar

Batareyadan inverterga 12 V doimiy kuchlanish beriladi. Inverter bu kuchlanishni AC to'lqin shakliga aylantiradi. Inverterdan chiqadigan kuchlanish 12 V o'zgaruvchan tokni 220 V ga aylantiruvchi kuchaytiruvchi transformatorga beriladi, u AC yuklarni haydash uchun ishlatilishi mumkin.

Xulosa

Ushbu yo'riqnomada biz GreenPAK a CMIC yordamida kvadrat to'lqin va kvazali to'lqinlarni boshqarish strategiyalaridan foydalangan holda bir fazali inverterni amalga oshirdik. GreenPAK CMICs bir fazali inverterni ishlatish uchun an'anaviy ravishda ishlatiladigan mikrokontrollerlar va analog sxemalarning qulay o'rnini bosadi. Bundan tashqari, GreenPAK CMICs uch fazali invertorlarni loyihalashda salohiyatga ega.