Bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle, invertör teknolojisi daha kapsamlı bir şekilde geliştirildi. İnvertör güç kaynaklarına ilişkin araştırmalar da daha da geliştirildi. şu anda, Güç frekansı invertörlerine ek olarak, yüksek frekanslı invertörler aynı zamanda invertör güç kaynaklarının geliştirme pazarını da işgal etmeye başladı ve güç frekansı invertörlerinin yerini alması bekleniyor. Her ne kadar yüksek frekanslı invertörler, güç frekanslı invertörlerin büyük boyut gibi eksikliklerini telafi etse de, düşük frekans, ve düşük verimlilik, hala güç frekansı invertörlerinin rolünü tamamen değiştiremezler. Yüksek frekanslı invertörlerle karşılaştırıldığında, güç frekansı invertörlerinin kendine özgü avantajları vardır. Burada güç frekansı transformatörünü temel alan bağımsız bir invertör güç kaynağı tasarım şeması önerilmektedir..
1. İnvertör güç kaynağı yapı tasarımı
Figür 1 darbe genişliği modülasyonuna dayalı bir invertör güç kaynağının blok diyagramıdır (PWM) teknoloji. Devrenin tamamı düşük voltajlı DC girişini seçer ve onu tam köprü invertör devresi aracılığıyla AC voltajına çevirir. Güç frekansı yükseltme devresi tarafından nominal tepe değerine yükseltilir, ve ardından gereksinimleri karşılayan AC voltajı, filtre devresinden çıkarılır.. Genel olarak, 220V/50Hz AC çıkışı gereklidir.
2. İnvertör güç kaynağı donanım devre tasarımı
2.1 PWM teknolojisi
PWM kontrol teknolojisinin teorik temeli dürtü teoremidir. Sinüs dalgası, iki kutuplu bir darbe genişliği modülasyon dalgası uygulamak için modülasyon dalgası olarak kullanılır. (SPWM) aynı taşıyıcı çıkış genliği ve darbe genişliği sinüs dalgasına göre değişir. Bu kare dalga sinyali ters eklenir. Değişken köprü invertör güç tüpü açılıp kapanacak şekilde kontrol edilir., ve son olarak ideale yakın bir AC çıkış dalga formu elde edilir. Bu teknoloji donanım devresini basitleştirir ve çıkış dalga biçimi verimliliğini artırır. Figür 2 invertör köprüsünü kontrol etmek için U3988 cihazını kullanan bağlantı şeması ve SPWM dalga biçimidir. 0UTA ve 0UTB sinüs dalgası SPWM darbe dizisinin çıkış pinleridir. Bu iki pinin çıkardığı sinyallerin genellikle invertöre gönderilmeden önce ölü kontrol devresinden geçmesi gerekir.. Köprüyü değiştir.
2.2 Güç frekans transformatörünün invertör devresindeki rolü
Güç frekans çevirici güç kaynağının girişi genellikle düşük voltajlı DC'dir., Alan etkisi tüpünün anahtarlama frekansını etkileyerek çıkış AC voltajını kontrol etmek için tam köprü invertör devresi kullanan sistem. Çıkış 220V sinüs dalgası AC voltajının tepeden tepeye değeri 620V'dur, genel invertör güç kaynağının giriş düzeltilmiş voltajı 310V iken. İnverterin 220V sinüs dalgası AC voltajını bozulma olmadan çıkarabilmesi için, İnverterin önündeki DC voltajı 680 ~870V. Çünkü genel invertör giriş voltajı bu değerden çok daha küçüktür., İnvertör çıkış gerilimini kullanılmadan önce nominal tepe değerinin üzerine çıkarmak için bir çıkış transformatörü eklenmelidir., Şekilde gösterildiği gibi 3.
Bu devre tam köprü dönüşüm devresi yapısını benimser. Bu dönüştürücünün çıkışı bir canlı kablo ve bir nötr kablo değildir, ama iki canlı kablo. Fakat, bir yüke bağlanırken genellikle nötr bir kablo gerekir. Çıkış izolasyon transformatörü yoksa ve canlı kablo nötr kabloya sağlam bir şekilde bağlıysa, invertör güç kaynağı düzgün çalışmayacak. Figür 4 çıkışsız transformatörün pozitif yarım dalgası sırasında akımın akış yönünü gösterir.
Şekilden görülebilmektedir 4 tarafsız hatta erişim nedeniyle, yük akımı, yükten geçtikten sonra doğrultucu tüpten ve invertör güç tüpünden geçmiyor, ancak doğrudan şebekenin nötr hat giriş terminaline geri akar. Bu durumda, Şekil Ortadaki noktalı kutudaki doğrultucu ve invertör güç tüpü çalışmıyor. Normal çalışma prosedürüne göre, yük akımı iki köprü devresinin doğrultucu tüpünden ve invertör güç tüpünden akmalıdır. Figür 5 çıkış transformatörünün pozitif yarım dalgası olduğunda akımın akış yönünü gösterir. Çıkış ucu bir izolasyon transformatörüne bağlandığında, ikincil (yük giriş sonu) Transformatörün şebeke gücünün nötr hattına bağlanabilmesi, böylece güvenilir bir güç kaynağı sistemi oluşturur. İzolasyon çıkış transformatörünün invertör köprü devresinin önemli bir bileşeni olduğu görülebilir., İnverter devresini güvenilir ve kararlı hale getirmek.
2.3 Koruma devresi
U3988, düşük voltaj koruması ve aşırı ısınma koruması için dahili referans voltajına sahiptir. Sadece voltajı dirençler aracılığıyla bölmek gerekiyor. Gerilim referans geriliminden düşük olduğunda, Darbe çıkışını durdurmak için U3988 kilitlenecek. Ek olarak, akım koruması açısından, yük akımına bağlı olarak, üç aşamalı koruma fonksiyonları vardır: hızlı koruma, kısa gecikme ve uzun gecikme.
3. İnverter güç devresinin eksiklikleri
İzolasyon transformatörü voltajı dönüştürmek ve nötr hattı izole etmek amacıyla bağlanır, ve paraziti izole etme ve yük mutasyonunu tamponlama işlevine sahip değildir. Transformatörün primer ve sekonder arasında bir yalıtım tabakası vardır. Belirli bir kapasiteye sahip bir kapasitör C oluştururlar. Kapasitörün kapasitif reaktansı frekansla ters orantılıdır, yani:
Formülde, Xc, birincil ve ikincil transformatörler arasındaki eşdeğer dağıtılmış kapasitansın kapasitif reaktansıdır, Ω cinsinden. f girişim sinyalinin frekansıdır, Hz cinsinden. C, transformatörün birincil ve ikincil uçları arasındaki eşdeğer dağıtılmış kapasitanstır, F'de.
Denklemden görülebilir (1) frekans ne kadar yüksek olursa, kapasitif reaktans ne kadar küçük olursa, yani, girişim sinyalinin frekansı ne kadar yüksek olursa, kapasitif yolun geçmesi o kadar kolay olur. Genel girişim sinyallerinin frekansı çok yüksek olduğundan, yüke müdahale etmek için doğrudan transformatör üzerinden sürülebilirler. Düşük frekanslı girişim gelirse, girişim yükünü transformatörün dönüşüm oranına göre orantılı olarak değiştirecektir.. Transformatörün parazit önleme işlevi bulunmadığından, Giriş ve çıkış filtreleri genellikle invertör köprüsünün giriş ve çıkış uçlarına eklenir..
İzolasyon transformatörünün bağlanması nedeniyle, İndüktör ve kapasitör gibi düşük frekanslı cihazlar bağlanacak, bu sadece devrenin boyutunu arttırmakla kalmaz, aynı zamanda devrenin güç tüketimini de arttırır ve devrenin çıkış verimliliğini azaltır. Elektronik transformatörler gibi yüksek frekanslı ve düşük fiyatlı cihazların kademeli olarak gelişmesiyle birlikte, güç frekans transformatörlerinin üretim maliyeti nispeten arttı, ve bu sistem için tasarlanan devre kartlarının üretim maliyeti de buna bağlı olarak arttı.
4 Çözüm
Yukarıdaki analiz sayesinde, Güç frekansı invertör güç kaynağının devre yapısı ve özellikleri kapsamlı bir şekilde tanıtılmıştır.. Bu tasarlanmış devre, basit ve güvenilir devre tasarımı amacına ulaşmak için dijital cihazların gelişmiş işlevlerini ve güç frekansı transformatörünün izolasyon işlevini birleştirir..