Làm thế nào là một tín hiệu PWM được chuyển đổi thành Sine bằng cách sử dụng một biến áp?

Làm thế nào để một sin choke chính xác chức năng? Trong hầu hết các hệ thống biến tần công suất cao, phía sơ cấp của biến áp đầu ra luôn được điều khiển bởi tín hiệu PWM. Đầu ra thứ cấp được gửi đến một tải cũng sẽ xuất hiện là PWM. Làm thế nào để một biến tần sóng sin tinh khiết chuyển đổi chính xác PWM này thành một sóng hình sin thuần túy?

Đây là một tín hiệu PWM được đưa đến một máy biến áp và được đặt chồng lên trên sơ đồ này là hình sin mà PWM thể hiện: -

Thứ cấp của máy biến áp thường có một cuộn cảm và tụ điện tạo thành bộ lọc thông thấp bậc 2, do đó chuyển đổi tín hiệu PWM thành (ít nhiều) một hình sin khá tốt.

Chẳng hạn, nếu bạn lấy nội dung tần số cao của dạng sóng PWM, nó trông giống như một sóng vuông với chu kỳ nhiệm vụ khác nhau và, bạn có thể lọc bộ lọc này một cách dễ dàng để có được điều này: -

Bên trái là sóng vuông ban đầu. Ở giữa, một chút lọc đã xảy ra và bên phải bộ lọc lớn hơn nhiều.

Do đó, các cạnh tần số cao của tín hiệu PWM có thể được giảm đáng kể để lại nội dung tần số thấp đại diện cho hình sin. Trong thực tế, bạn nhận được một cái gì đó thường trông như thế này: -

Bạn vẫn có thể thấy rằng dạng sóng có một chút tín hiệu PWM, nhưng, trong chính, nó là một hình sin.

Nếu tần số PWM của bạn là 60 kHz và AC của bạn là 60 Hz, bạn có thể định vị bộ lọc để có mức cắt là 600 Hz và sẽ có 2 thập kỷ giữa nó và 60 kHz. Bộ lọc thứ 2 sẽ giảm 60 kHz xuống 80 dB (40 dB mỗi thập kỷ): -

Bạn có thể lưu ý rằng tôi đã đề cập đến bộ lọc có mức cắt 600 Hz và tự hỏi tại sao nó có vị trí cao hơn mười lần so với AC 60Hz. Bạn có thể hỏi tại sao không có nó ở tần số 60 Hz và đây sẽ là một câu hỏi hay. Lý do nó không ở tần số 60Hz là hai lần: -

1. Sẽ có sự suy giảm 3dB của AC
2. Nếu bộ lọc cực kỳ cộng hưởng, nó sẽ tiêu thụ một lượng lớn dòng điện bởi vì, thực tế, nó cũng là một mạch cộng hưởng nối tiếp trên toàn tuyến.

Nó phải được đặt ở vị trí càng xa 60 Hz càng tốt để tránh dòng điện tuần hoàn lớn trong L và C của bộ lọc NHƯNG bạn không muốn nó ở gần 60 kHz vì nó sẽ không lọc được nội dung tần số cao rất tốt. Tối thiểu là 100 Hz tôi sẽ nói và nó phải cách tần số PWM thấp nhất (cảnh báo tổng quát!) Ít nhất 1 thập kỷ.

Câu trả lời cơ bản là bằng cách lọc thông thấp . "Trung bình" chậm hơn của dạng sóng PWM là tín hiệu tần số dòng mong muốn (như 60 Hz). Đặt chồng lên tín hiệu này là việc cắt tín hiệu PWM tần số cao.

Độ tự cảm của máy biến áp cùng với một số điện dung trên đầu ra tạo thành bộ lọc thông thấp LC. Bộ lọc này vượt qua thành phần 60 Hz với độ suy giảm nhỏ, nhưng làm giảm đáng kể tần số cắt của nhiều kHz PWM.

Chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng trong công việc chung về khái niệm này. Tín hiệu xung chứa một thành phần tần số thấp có chủ ý, lý tưởng nhất là tất cả những gì làm cho nó đến đầu ra.

Bạn có hai tùy chọn:
1. DC điện áp thấp được chuyển đổi từng bước với PWM đẩy và biến áp ferrite bước lên ở tần số cao, nó cũng có thể là một bộ chuyển đổi flyback hoặc bộ chuyển đổi PWM thay đổi pha thay vì kéo đẩy. Ở thứ cấp của máy biến áp HF là một bộ chỉnh lưu có nắp và bạn có được điện áp HV DC. Giai đoạn thứ hai là cầu H với PWM sóng hình sin phải có bộ lọc LC thông thấp đầu ra để lọc tần số cao.
2. Điện áp một chiều được đảo ngược với PWM sóng hình sin, sau đó được lọc bằng bộ lọc LC thông thấp, sau đó là một biến áp bước lên cổ điển.

Chỉ là một bổ sung nhỏ cho câu trả lời của Andy. Nếu bạn cẩn thận chế tạo dạng sóng PWM, có thể di chuyển năng lượng trong sóng hài đến tần số cao hơn để giúp chúng dễ dàng lọc ra hơn. Có một cái nhìn cho điều chế độ rộng xung điều hòa. Tôi đã viết một bài nhỏ về nó. http://www.grant-trebbin.com/2013/10/harmonic-006ination-pwm-comparison-and.html