Kā aprēķināt modificēto sinusa viļņu formu

Esmu pārliecināts, ka jūs, iespējams, bieži esat domājis, kā pareizi modificēt kvadrātveida vilni optimizēt un aprēķināt tā, lai, izmantojot invertora lietojumprogrammu, tas radītu gandrīz identisku sinusa viļņa replikāciju.

Šajā rakstā aplūkotie aprēķini palīdzēs jums iemācīties tehniku, ar kuras palīdzību modificētu kvadrātveida viļņu ķēdi varētu pārvērst par sinusoīdu līdzvērtīgu. Mācīsimies procedūras.

Pirmais kritērijs, lai to panāktu, ir saskaņot modificētā kvadrāta RMS vērtību ar sinusa viļņa pretinieku tādā veidā, lai rezultāts pēc iespējas tuvāk atkārtotu sinusoidālo viļņu formu.

Kas ir RMS (Root Mean Square)

Mēs zinām, ka mūsu mājas maiņstrāvas sinusoidālās viļņu formas spriegumu nosaka, atrisinot šādas attiecības:

V virsotne = √2 V rms

Kur V virsotne ir sinusa viļņu formas cikla maksimālā vai maksimālā robeža, savukārt katra viļņa cikla vidējais lielums tiek parādīts kā V rms

The √2 formula mums palīdz atrast vidējā vērtība vai maiņstrāvas cikla neto vērtība, kas laika gaitā eksponenciāli maina spriegumu. Tā kā sinusoidālā sprieguma vērtība mainās atkarībā no laika un ir laika funkcija, to nevar aprēķināt, izmantojot vidējo pamata formulu, tā vietā mēs esam atkarīgi no iepriekš minētās formulas.

Alternatīvi, maiņstrāvas RMS var saprast kā līdzvērtīgu tai tiešās strāvas (DC) vērtībai, kas rada identisku vidējo jaudas izkliedi, savienojot to ar pretestības slodzi.

Labi, tāpēc tagad mēs zinām formulu sinewave cikla RMS aprēķināšanai, ņemot vērā tā maksimālo sprieguma vērtību.

To var izmantot, lai novērtētu maksimumu un RMS arī mūsu mājas 50 Hz maiņstrāvai. Risinot šo problēmu, mēs iegūstam RMS kā 220V un maksimumu kā 310V visām 220V bāzes maiņstrāvas sistēmām.

Aprēķinot modificēto kvadrātviļņu RMS un maksimumu

Tagad redzēsim, kā šīs attiecības varētu piemērot modificētos kvadrātveida viļņu invertoros, lai iestatītu pareizos viļņu formas ciklus 220 V sistēmai, kas atbilstu 220 V maiņstrāvas sinusoidālajam ekvivalentam.

Mēs jau zinām, ka maiņstrāvas RMS ir līdzvērtīga līdzstrāvas viļņu formas vidējai jaudai. Kas dod mums šo vienkāršo izteicienu:

V virsotne = V rms

Bet mēs arī vēlamies, lai kvadrātveida viļņa maksimums būtu 310 V, tāpēc šķiet, ka iepriekšējais vienādojums nederēs un to nevar izmantot šim mērķim.

Kritērijiem ir 310 V maksimums, kā arī RMS vai vidējā vērtība 220 V katram kvadrātveida viļņu ciklam.

Lai to pareizi atrisinātu, mēs izmantojam kvadrātveida viļņu ieslēgšanas / izslēgšanas laiku vai darba cikla procentuālo daļu, kā paskaidrots zemāk:

Katra 50 Hz maiņstrāvas viļņu pusperioda ilgums ir 10 milisekundes (ms).

Pārveidotajam pusviļņu ciklam visneattīrākajā formā jāizskatās tā, kā parādīts šajā attēlā:

Mēs varam redzēt, ka katrs cikls sākas ar nulles vai tukšu atstarpi, pēc tam izšauj līdz 310 V maksimālo impulsu un atkal beidzas ar 0 V atstarpi, pēc tam process atkārtojas citu pusi ciklu.

Lai sasniegtu nepieciešamo 220 V RMS, mums jāaprēķina un jāoptimizē pīķa un nulles spraugas sekcijas vai cikla ON / OFF periodi tā, lai vidējā vērtība radītu nepieciešamo 220 V.

Pelēkā līnija apzīmē cikla 50% periodu, kas ir 10 ms.

Tagad mums jānoskaidro ieslēgšanas / izslēgšanas laika proporcijas, kas vidēji saražos 220 V. Mēs to darām šādi:

Aptuveni 220/310 x 100 = 71%

Tas parāda, ka 310V maksimumam iepriekš modificētajā ciklā vajadzētu aizņemt 71% no 10 ms perioda, savukārt abām nulles atstarpēm jābūt kopā 29% jeb 14,5% katra.

Tāpēc 10 ms garumā pirmajai nulles daļai jābūt 1,4 ms, kam seko 310 V maksimums 7 ms, un visbeidzot pēdējās nulles atstarpe vēl 1,4 ms.

Kad tas ir paveikts, mēs varam sagaidīt, ka invertora izeja rada samērā labu sinusa viļņu replikāciju.

Neskatoties uz visiem šiem, jūs varat atrast, ka izeja nav gluži ideāla sinusoidālā viļņa replikācija, jo apspriestais modificētais kvadrātveida vilnis ir tā pamata formā vai neapstrādātā veidā. Ja mēs vēlamies, lai izeja maksimāli precīzi atbilstu sinusoidālajam vilnim, mums jāiet pēc SPWM pieeja .

Es ceru, ka iepriekš minētā diskusija varētu būt apgaismojusi jūs par to, kā aprēķināt un optimizēt modificētu kvadrātu, lai atveidotu sinusoidālo signālu izvadi.

Praktiskai pārbaudei lasītāji var mēģināt piemērot iepriekš minēto tehniku vienkārša pārveidota invertora shēma.

Lūk, vēl viens klasisks optimizētas modificētas viļņu formas piemērs laba sinusa viļņa iegūšanai pie transformatora sekundārā.