Estic segur que sovint us hauríeu preguntat com aconseguir la manera correcta d’optimitzar i calcular una ona quadrada modificada de manera que produeixi gairebé una rèplica idèntica d’una ona sinusoïdal quan s’utilitza en una aplicació d’inversors.
Els càlculs que es comenten en aquest article us ajudaran a aprendre la tècnica mitjançant la qual un circuit d’ona quadrada modificada es podria convertir en equivalent d’ona sinusoïdal. Aprenem els procediments.
El primer criteri per aconseguir-ho és fer coincidir el valor RMS del quadrat modificat amb la contrapart d’ona sinusoïdal de manera que el resultat reprodueixi la forma d’ona sinusoïdal el més a prop possible.
Què és RMS (Root Mean Square)
Sabem que el RMS del voltatge de forma d’ona sinusoïdal de corrent altern de casa nostra es determina resolent la següent relació:
V pic = √2 V rms
On V pic és el límit màxim o el límit màxim del cicle de la forma d'ona sinusoïdal, mentre que la magnitud mitjana de cada cicle de la forma d'ona es mostra com a V rms
El √2 a la fórmula ens ajuda a trobar el valor mitjà o el valor net d’un cicle de corrent altern que canvia la seva tensió exponencialment amb el temps. Com que el valor de la tensió sinusoidal varia amb el temps i és una funció del temps, no es pot calcular utilitzant la fórmula mitjana bàsica, sinó que depenem de la fórmula anterior.
Alternativament, AC RMS es podria entendre com un equivalent al valor d’un corrent continu (CC) que produeix una dissipació de potència mitjana idèntica quan es connecta a través d’una càrrega resistiva.
D'acord, per tant, ara coneixem la fórmula per calcular el RMS d'un cicle d'ona sinusoïdal en referència al seu valor de tensió màxima.
Això es pot aplicar per avaluar el pic i el RMS per a casa nostra a 50 Hz CA. En resoldre això, obtenim el RMS de 220V i el màxim de 310V per a tots els sistemes de corrent altern basats en 220V.
Càlcul RMS d'ona quadrada modificada i pic
Vegem ara com es podria aplicar aquesta relació en inversors d'ona quadrada modificats per configurar els cicles de forma d'ona adequats per a un sistema de 220 V, que correspondria a un equivalent sinusoïdal de 220 V CA.
Ja sabem que l’AC RMS equival a la potència mitjana d’una forma d’ona de CC. El que ens dóna aquesta expressió senzilla:
V pic = V rms
Però també volem que el pic de l’ona quadrada sigui a 310V, de manera que sembla que l’equació anterior no es mantingui bé i no es pugui utilitzar per a aquest propòsit.
El criteri és tenir un pic de 310V, així com un valor RMS o un valor mitjà de 220V per a cada cicle d’ona quadrada.
Per solucionar-ho correctament, prenem l'ajuda del temps d'encesa / apagada de les ones quadrades, o del percentatge de cicle de treball com s'explica a continuació:
Cada mig cicle d'una forma d'ona de 50 Hz CA té una durada de 10 mil·lisegons (ms).
Un cicle de mitja ona modificat en la seva forma més crua ha de ser com es mostra a la imatge següent:
Podem veure que cada cicle comença amb un buit zero o en blanc, després dispara fins a un impuls màxim de 310V i acaba de nou amb un buit de 0V; el procés es repeteix per a un altre mig cicle.
Per aconseguir els RMS requerits de 220V, hem de calcular i optimitzar les seccions de pic i zero gap o els períodes ON / OFF del cicle de manera que el valor mitjà produeixi els 220V requerits.
La línia gris representa el període del 50% del cicle, que és de 10 ms.
Ara hem d’esbrinar les proporcions del temps ON / OFF que produiran una mitjana de 220V. Ho fem d'aquesta manera:
220/310 x 100 = 71% aproximadament
Això mostra que el pic de 310V del cicle modificat anterior hauria d’ocupar el 71% del període de 10 ms, mentre que els dos buits zero haurien de combinar-se el 29%, o bé el 14,5% cadascun.
Per tant, en una longitud de 10 ms, la primera secció zero hauria de ser d’1,4 ms, seguida del pic de 310 V durant 7 ms i, finalment, l’últim interval zero d’1,4 ms més.
Un cop fet això, podem esperar que la sortida de l’inversor produeixi una replicació raonablement bona d’una forma d’ona sinusoïdal.
Malgrat tot això, podeu trobar que la sortida no és una replicació ideal de l'ona sinusoïdal, perquè l'ona quadrada modificada discutida es troba en la seva forma més bàsica o és un tipus cru. Si volem que la sortida coincideixi amb l’ona sinusoïdal amb la màxima precisió, hem d’anar a buscar una Enfocament SPWM .
Espero que la discussió anterior us hagi il·luminat sobre com calcular i optimitzar un quadrat modificat per replicar la sortida d'ona sinusoïdal.
Per a una verificació pràctica, els lectors poden provar d’aplicar-hi la tècnica anterior circuit inversor senzill modificat.
Aquí en teniu una altra exemple clàssic d'una forma d'ona modificada optimitzada per obtenir una bona ona sinusoïdal a la secundària del transformador.
Anterior: Què és la beta (β) als BJT? Següent: Circuit de simulador de so de pistola forta
