Tôi chắc rằng bạn có thể thường tự hỏi làm thế nào để thực hiện đúng cách tối ưu hóa và tính toán một sóng vuông đã sửa đổi sao cho nó tạo ra một bản sao gần như giống hệt một sóng sin khi được sử dụng trong ứng dụng biến tần.
Các tính toán được thảo luận trong bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu kỹ thuật mà qua đó một mạch sóng vuông đã sửa đổi có thể được biến thành sóng tương đương. Hãy cùng tìm hiểu các thủ tục.
Tiêu chí đầu tiên để thực hiện điều này là khớp giá trị RMS của hình vuông đã sửa đổi với phần đối của sóng sinewave theo cách mà kết quả sao chép dạng sóng hình sin càng gần càng tốt.
RMS (Root Mean Square) là gì
Chúng ta biết rằng RMS của điện áp dạng sóng hình sin xoay chiều tại nhà được xác định bằng cách giải quyết mối quan hệ sau:
V đỉnh cao = √2 V rms
Đâu V đỉnh cao là giới hạn lớn nhất hoặc giới hạn cực đại của chu kỳ dạng sóng sin, trong khi độ lớn trung bình của mỗi chu kỳ của dạng sóng được biểu thị dưới dạng V rms
Các √2 trong công thức giúp chúng tôi tìm ra giá trị trung bình hoặc giá trị thực của chu kỳ xoay chiều thay đổi điện áp của nó theo cấp số nhân theo thời gian. Bởi vì giá trị điện áp hình sin thay đổi theo thời gian và là một hàm của thời gian, nó không thể được tính bằng cách sử dụng công thức trung bình cơ bản, thay vào đó chúng ta phụ thuộc vào công thức trên.
Ngoài ra, AC RMS có thể được hiểu là giá trị tương đương với giá trị của dòng điện một chiều (DC) tạo ra mức tiêu tán công suất trung bình giống hệt nhau khi kết nối qua tải điện trở.
Được rồi, bây giờ chúng ta đã biết công thức tính RMS của một chu kỳ sóng sinewave có tham chiếu đến giá trị điện áp đỉnh của nó.
Điều này có thể được áp dụng để đánh giá đỉnh và RMS cho dòng điện xoay chiều 50 Hz tại nhà của chúng tôi. Bằng cách giải quyết vấn đề này, chúng tôi nhận được RMS là 220V và cao nhất là 310V cho tất cả các hệ thống AC nguồn điện 220V.
Tính toán RMS và Đỉnh sóng vuông đã sửa đổi
Bây giờ chúng ta hãy xem mối quan hệ này có thể được áp dụng như thế nào trong các bộ nghịch lưu sóng vuông đã được sửa đổi để thiết lập các chu kỳ dạng sóng phù hợp cho hệ thống 220V, tương ứng với hình sin AC 220V tương đương.
Chúng ta đã biết rằng AC RMS tương đương với công suất trung bình của dạng sóng DC. Điều này cho chúng ta biểu thức đơn giản sau:
V đỉnh cao = V rms
Nhưng chúng tôi cũng muốn đỉnh của sóng vuông là 310V, vì vậy có vẻ như phương trình trên sẽ không tốt và không thể được sử dụng cho mục đích này.
Tiêu chí là phải có đỉnh 310V cũng như RMS hoặc giá trị trung bình của 220V cho mỗi chu kỳ sóng vuông.
Để giải quyết vấn đề này một cách chính xác, chúng tôi sử dụng thời gian BẬT / TẮT của sóng vuông hoặc tỷ lệ phần trăm chu kỳ nhiệm vụ như được giải thích bên dưới:
Mỗi nửa chu kỳ của dạng sóng AC 50 Hz có khoảng thời gian là 10 mili giây (ms).
Một nửa chu kỳ sóng được sửa đổi ở dạng thô sơ nhất của nó phải giống như trong hình sau:
Chúng ta có thể thấy rằng mỗi chu kỳ bắt đầu với một khoảng trống không hoặc khoảng trống, sau đó phát xung đỉnh lên đến 310V và lại kết thúc với một khoảng trống 0V, quá trình này sau đó lặp lại cho nửa chu kỳ khác.
Để đạt được 220V RMS yêu cầu, chúng ta phải tính toán và tối ưu hóa phần đỉnh và khoảng cách 0 hoặc các khoảng thời gian BẬT / TẮT của chu kỳ sao cho giá trị trung bình tạo ra 220V yêu cầu.
Đường màu xám biểu thị khoảng thời gian 50% của chu kỳ, là 10 ms.
Bây giờ chúng ta cần tìm hiểu tỷ lệ thời gian BẬT / TẮT sẽ tạo ra mức trung bình là 220V. Chúng tôi làm theo cách này:
220/310 x 100 = 71% xấp xỉ
Điều này cho thấy rằng đỉnh 310V trong chu kỳ sửa đổi ở trên nên chiếm 71% của khoảng thời gian 10 ms, trong khi hai khoảng trống 0 phải được kết hợp 29%, hoặc 14,5% mỗi khoảng.
Do đó trong độ dài 10 ms, phần 0 đầu tiên phải là 1,4 ms, tiếp theo là đỉnh 310 V trong 7 ms, và cuối cùng là khoảng trống 0 cuối cùng là 1,4 ms khác.
Khi điều này được hoàn thành, chúng ta có thể mong đợi đầu ra từ biến tần tạo ra một bản sao hợp lý của dạng sóng sin.
Bất chấp tất cả những điều này, bạn có thể thấy rằng đầu ra không hoàn toàn là một bản sao lý tưởng của sóng sin, bởi vì sóng vuông sửa đổi đã thảo luận ở dạng cơ bản nhất của nó hoặc là dạng thô. Nếu chúng ta muốn đầu ra khớp với sóng sin với độ chính xác tối đa, thì chúng ta phải đi Cách tiếp cận SPWM .
Tôi hy vọng cuộc thảo luận ở trên có thể giúp bạn hiểu về cách tính toán và tối ưu hóa một hình vuông đã sửa đổi để tái tạo đầu ra sinewave.
Để kiểm chứng thực tế, bạn đọc có thể thử áp dụng kỹ thuật trên vào việc này mạch biến tần sửa đổi đơn giản.
Đây là cái khác ví dụ cổ điển về dạng sóng được sửa đổi được tối ưu hóa để có được một sóng sin tốt ở thứ cấp của máy biến áp.
Trước: Beta (β) trong BJT là gì Tiếp theo: Mạch mô phỏng âm thanh súng lục lớn
