Els inversors modulats per amplada de pols (inversor PWM) van substituir les versions anteriors dels inversors i tenen una àmplia gamma d’aplicacions. Pràcticament s'utilitzen en els circuits electrònics de potència. Els inversors basats en la tecnologia PWM posseeixen MOSFET en l’etapa de commutació de la sortida. La majoria de inversors disponibles actualment posseeixen aquesta tecnologia PWM i són capaços de produir voltatge de corrent altern per a diferents magnituds i freqüències. Hi ha múltiples circuits de protecció i control en aquest tipus d’inversors. La implementació de la tecnologia PWM als inversors la fa adequada i ideal per a les diferents càrregues connectades.
Què és un inversor PWM?
Un inversor la funcionalitat del qual depèn del modulació d'amplada de pols la tecnologia es coneix com a inversors PWM. Aquests són capaços de mantenir les tensions de sortida com les tensions nominals en funció del país, independentment del tipus de càrrega connectada. Això es pot aconseguir canviant l’amplada de freqüència de commutació a l’oscil·lador.
Diagrama de circuits del convertidor PWM
El diagrama de circuits de l’inversor PWM es dóna al següent diagrama
Diagrama de circuits del convertidor PWM
Hi ha diversos circuits utilitzats als inversors PWM. Alguns d’ells es detallen a continuació
Circuit del sensor de corrent de càrrega de la bateria
L’objectiu d’aquest circuit és detectar el corrent utilitzat per carregar la bateria i mantenir-la al valor nominal. És important evitar les fluctuacions per protegir la vida útil de les bateries.
Circuit de detecció de voltatge de la bateria
Aquest circuit s’utilitza per detectar la tensió necessària per carregar la bateria quan s’esgota i començar a carregar per defilament la bateria un cop es carrega completament.
Circuit de detecció de corrent altern
Aquest circuit intueix la disponibilitat de la xarxa de CA. . Si està disponible, l’inversor estarà en estat de càrrega i, en absència de xarxa, l’inversor estarà en mode bateria.
Circuit d’arrencada suau
S'utilitza per retardar la càrrega de 8 a 10 segons després de reprendre l'alimentació. Es tracta de protegir els MOSFET dels corrents elevats. Això també es coneix com a retard de xarxa.
Circuit de canvi
En funció de la disponibilitat de xarxa, aquest circuit commuta el funcionament de l’inversor entre la bateria i els modes de càrrega.
Circuit d’aturada
Aquest circuit permet controlar de prop l’inversor i apagar-lo sempre que es produeixi alguna anomalia.
Circuit de controlador PWM
Per regular la tensió a la sortida s’utilitza aquest controlador. El circuit que necessita realitzar operacions PWM s’incorporen a les IC’s i són presents en aquest circuit.
Circuit de càrrega de la bateria
El procés de càrrega d’una bateria a l’inversor està controlat per aquest circuit. La sortida generada pel circuit de detecció de la xarxa elèctrica i els circuits sensor de la bateria són les entrades d’aquest circuit.
Circuit d’oscil·ladors
Aquest circuit s’incorpora amb l’IC de PWM. S'utilitza per generar les freqüències de commutació.
Circuit de pilots
La sortida de l’inversor és accionada per aquest circuit en funció del senyal de commutació de freqüència generat. És similar al d’un circuit de preamplificador.
Secció de sortida
Aquesta secció de sortida comprèn un transformador intensiu i s'utilitza per conduir la càrrega.
Principi de funcionament
El disseny d’un inversor implica diverses topologies de circuits de potència i els mètodes per controlar la tensió. La part més concentrada de l’inversor és la seva forma d’ona generada a la sortida. Amb el propòsit de filtrar s’utilitzen els inductors de forma d’ona i els condensadors. Per tal de reduir els harmònics de la sortida filtres de pas baix s’utilitzen.
Si l’inversor té un valor fix de freqüències de sortida s’utilitzen filtres ressonants. Per a les freqüències ajustables a la sortida, els filtres es sintonitzen per sobre del valor màxim de freqüència fonamental. La tecnologia PWM canvia les característiques de les ones quadrades. Els polsos utilitzats per a la commutació es modulen i regulen abans de subministrar-se a la càrrega connectada. Quan no hi ha cap requisit de control de tensió, s'utilitza l'amplada fixa del pols.
Tipus i formes d’ona dels inversors PWM
La tècnica de PWM en un inversor consta de dos senyals. Un senyal és per a la referència i l’altre serà el portador. El pols necessari per canviar el mode de l’inversor es pot generar mitjançant la comparació entre aquests dos senyals. Hi ha diverses tècniques PWM.
Modulació d'amplada de pols únic (SPWM)
Per cada mig cicle, només hi ha un pols disponible per controlar la tècnica. El senyal d’ona quadrada serà de referència i una ona triangular serà la portadora. L’impuls de la porta generat serà el resultat de la comparació dels senyals portadors i de referència. Els harmònics superiors són el principal inconvenient d'aquesta tècnica.
Modulació d'ample de pols únic
Modulació d'amplada de pols múltiple (MPWM)
La tècnica MPWM s’utilitza per superar l’inconvenient de SPWM. En lloc d’un sol impuls, s’utilitzen múltiples impulsos per cada mig cicle de la tensió a la sortida. La freqüència a la sortida es controla controlant la freqüència de la portadora.
Modulació d'amplada de pols múltiple
Modulació d'amplada de pols sinusoïdal
En aquest tipus de tècnica PWM, en lloc d'una ona quadrada, s'utilitza una ona sinusoïdal com a referència i la portadora serà una ona triangular. L’ona sinusoïdal serà la sortida i el seu valor RMS de tensió està controlat per l’índex de modulació.
Modulació d'amplada de pols sinusoïdal
Modulació d'amplada de pols sinusoidal modificada
L'ona portadora s'aplica durant el primer i l'últim interval de seixanta graus per cada mig cicle. Aquesta modificació s’introdueix per millorar les característiques harmòniques. Disminueix la pèrdua per commutació i augmenta el component fonamental.
Modulació d'amplada de pols sinusoidal modificada
Aplicacions
La majoria dels inversors PWM s’utilitzen a les unitats de CA de velocitat on la velocitat de la unitat depèn de la variació de la freqüència de la tensió aplicada. Majoritàriament, els circuits de l'electrònica de potència es poden controlar utilitzant senyals PWM. Per generar els senyals en forma analògica a partir de dispositius digitals com microcontroladors , la tècnica PWM és beneficiosa. A més, hi ha diverses aplicacions on la tecnologia PWM s’utilitza en diferents circuits.
Per tant, es tracta d’una visió general dels inversors PWM, els tipus, el funcionament i les seves aplicacions. Podeu descriure com s’utilitza la tecnologia PWM en telecomunicacions?
