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作者:荷兰国际集团(Ing)。阿尔贝托。Leibovich &博士。巴勃罗·e·Leibovich

这篇文章最初发表在经济日报。

介绍

可再生能源仍然是一个巨大的全球趋势。作为方法捕获风能、太阳能和其他形式的可再生能源开发、可再生能源系统的成本和效率已成为企业和消费者更有吸引力。事实上,2016年,全球货币投资可再生能源降至最低的数字,同时记录被打破了,最多的一年可再生能源设施。权衡成本和发展大大改变,进一步创新的市场正在蓬勃发展。

在组件用于可再生能源资源的逆变器是一个独特的关键系统组件。因为大多数可再生能源生成在华盛顿特区,一个逆变器将直流转换成交流中起着关键作用的有效集成到现有的电网中。在混合动力系统(结合不同的可再生资源)和微电网系统,逆变器的使用是必不可少的。

可再生能源逆变器在工业应用中发挥作用,单相和三相电机和其他旋转机器使用。雷竞技安卓下载变量频率和电压(获得一个逆变器)是自动控制原理在这种类型的设备。

实现能量转化,直粱逆变器通常应用脉冲宽度调制(PWM)技术。脉宽调制是一种有用的技术在开关功率mosfet等控制变量的脉冲宽度。为了获得一个自动控制和调节,PWM技术用于维护的交流电压输出逆变器(及其频率)的名义价值独立输出负载。

许多研究和技术开发来获得更好的逆变器控制系统的响应。传统逆变器改变输出电压根据负载的变化。减少输出电压的敏感性负荷的变化,基于PWM逆变器调节输出电压通过改变脉冲的宽度以较高的频率生成。结果,输出电压取决于开关频率和脉冲宽度,它根据负载连接在输出的价值。这种类型的规定,独立逆变器提供一个恒定的额定电压和频率的输出功率。

的几种方法研究了脉冲宽度调制。逆变器的效率参数,如切换损失和减少谐波,主要因素被认为是在任何调制技术评估。因为几个测试的分析,正弦脉宽调制(SPWM)广泛应用于电力电子作为PWM逆变器的调制方法。

SPWM逆变器的概念

一波三相桥逆变器在工业应用最常用逆变器拓扑。雷竞技安卓下载简化的概念分析了单相版本。包括开关晶体管或igbt单相设计每个手臂上的h桥反平行的随心所欲的二极管时放电开关是关闭的,其示意图所示图1。

晶体管(通常功率场效应管)被确定为S1, S2、S3和S4。这样交替进行开关晶体管相同的手臂都没有进行或同时打开,从而防止短路。

产生的交流电负载,晶体管在一对(S1和S2指挥、S3和S4打开,反之亦然)。表我显示了不同转换阶段和应用负载电压。

S1	S2	S3	S4	还有Vab
在	在	从	从	+直流
从	从	在	在	直流

方波逆变器(也称为基本逆变器)是由两个平方波相反相位和频率等于所需的频率输出。海浪之一是应用于S1和S2和S3和S4的其他波形。图2显示了PWM控制信号和获得的电压在负载如果使用这种类型的逆变器。

PWM是基于恒幅脉冲的产生,与调制脉冲持续时间的不同责任周期。引用或调制信号所需的信号输出的电压波形(正弦逆变器的输出)和载波信号必须有一个频率远远大于调制。这是主要原因的使用正弦脉宽调制(SPWM)作为PWM逆变器的调制方法。

变频调速的特点

SPWM调制是基于恒定振幅脉冲为每个时期不同的占空比。获得的脉冲的宽度调制载波的获得所需的输出电压和减少其谐波含量。

变频调速的载波信号通常是用高频三角波,通常在几千赫。SPWM的调制信号是正弦波形的频率等于所需的输出电压频率(50或60 Hz)。

在图3,一个正弦调制的简化示意图。切换信号是由正弦波形和三角载波波形进行比较。比较器输出高当正弦电压大于三角电压。使用比较器的输出脉冲的门脉冲h桥在前一节中提出的。

为了获得更好的结果,频率三角和正弦波形之间的比例必须是一个整数N = fC / fS, fC是载波频率(三角波形)和fS是调制频率(正弦波形)。这种情况,每个著重的电压脉冲数N / 2。这种效应中可以看到图4,三角形,正弦和PWM输出波形显示。

如果数学分析变频调速,调制指数m可以被定义为正弦波的振幅的比值(VS)和三角波(VC):

对于监管范围,必须等于或小于1.0米。如果是前面的条件,h桥的输出电压由变频调速控制的结果:

在直流输入直流电压逆变器。

工作周期的调制过程是专为m等于或小于1。如果m较高,会有一段没有交集的三角信号载波和调制信号的存在。对输出信号的影响如图5所示。然而,重要的是要注意,有时使用一定量的过调制,目的是获得高交流电压振幅。

如果分析了SPWM波形的质量必须考虑谐波。抑制生成不同的谐波电压波形的几个订单。然而,主要的是N和N±2 (N被定义为fC / fS)。如果考虑过调制,输出电压谐波含量更高的权衡产生更高的电压。通过改变正弦电压,输出电压可以调节。

这些概念与固定三角波形振幅和频率和固定频率正弦波形(等于输出频率)和可变振幅是抑制发电机的基础实现这个应用程序。

这个程序实现的SPWM描述发电机和注意的是基于所示的框图图6。

一个高频三角波形生成SPWM信号是必要的。这项任务是实现有限状态机(FSM) /计数器和d型人字拖和引用在图中三角形高频发生器。发电机是基于一个PWM - cm - 265可编程限制应用程序,生成一个PWM责任周期的三角变异。作为一个三角波形是必需的,一个低通滤波器应用于消除非常高频率的方波。

这个三角波形与外部低电压50或60 Hz正弦波形的模拟比较器GreenPAK。通过这种比较,正弦调制的PWM实现如前一节所述。最后,一个逆变器的互补信号用于生成SPWM输出。

变频调速发电机的输出连接到一个h桥所示图7。

从图7,其互补SPWM输出和信号连接一个相同的每个晶体管的腿。h桥的输出包含一个感应滤波器的高频分量SPWM过滤,最后,50或60 Hz的正弦波形应用于负载。

实现变频调速和配置发电机

变频调速电机的实现是基于SLG46826V GreenPAK。该集成电路包含有限状态机/数字计数器、高速模拟比较器和高频振荡器,可用于生成所需的三角波形正弦调制。

高频三角波形发生器是基于一个PWM - cm - 265可编程限制应用注意(5)的实现发电机中可以看到图8。

发电机使用内部25兆赫振荡器,配置为一个输出频率为12.5 MHz。这个时钟,结合宏单元CNT1 CNT2,生成相应的波形与所需的工作周期。配置两个计数器中可以看到的图9和图10。

计数器的数据计数器定义生成PWM 50千赫通过应用表达式:

相对相位不同的计数器的CNT0 / DLY0 / FSM0。三角形的周期性变化的斜率是通过设置配置CNT0计数器数据如下方程:

与此配置三角波形1毫秒,所以1 KHz三角波形。在这个设计一个50 Hz SPWM逆变器实现,但可以修改为60 Hz或其他频率通过改变三角波形的周期。

三角变异的高频PWM是连接销16,相应的,外部低通滤波器连接。这个过滤器是基于一阶RC滤波器,1.5 kΩ电阻器和10 nF电容滤波器的截止频率结果10.6 KHz。

滤波器的输出,如图所示的框图图6,连接到高速模拟比较器ACMP0H。ACMP0H的配置所示图12。

这一块是用来比较电压销20和销3之间。最佳性能,磁滞和带宽限制选项必须禁用。因此,低电压正弦波形发生器必须连接销3所以正弦PWM调制,如图所示图13。

为了生成互补信号PWM输出,3-L1查找表配置为一个逻辑逆变器。

最后,PWM输出连接到引脚5和6。

针8和9的I2C模块连接到GreenPAK IC,有必要联系他们VDD的上拉电阻。

整个变频调速实现图所示图14。

测试和结论

测试实现,整个系统组装和分析示波器。50赫兹正弦波信号生成函数信号发生器,与相应的振幅和抵消,这样它可以直接连接到SLG46826V。整个系统可以看到如图15所示。

分析结果,在负载和输出信号电压波形销5 SLG46826V的记录。

在图16负载,输出电压。可以看出,输出电压的正弦形状如果LC滤波器后测量。

在图17,抑制输出信号在SLG46826V销5。它显示了如何输出修改其工作周期正弦变化。

结论

在这个应用程序中我们实现了一个正弦脉冲宽度调制信号发生器。正弦脉宽调制(SPWM)是使用最广泛的方法之一来实现电力逆变器,用于电机控制等不同的应用程序和可再生能源的应用。雷竞技安卓下载

有几种实现变频调速的方法。在这个应用程序中,最简单、最常用的方法之一。每一步的SPWM生成和它如何可以连接和过滤输出描述。

整个测量系统的大小小于许多其他实现,并概述了GreenPAK可以使用和更换其他可编程设备,如单片机或离散电路。