Sự cố sụt áp biến tần - Cách giải quyết

Bất cứ khi nào PWM được sử dụng trong bộ biến tần để cho phép đầu ra sóng sin, điện áp biến tần sụt giảm trở thành một vấn đề lớn, đặc biệt là nếu các tham số không được tính toán chính xác.

Trong trang web này, bạn có thể đã bắt gặp nhiều khái niệm về biến tần sóng sin và sóng sin thuần túy bằng cách sử dụng nguồn cấp dữ liệu PWM hoặc tích hợp SPWM. Mặc dù khái niệm hoạt động rất độc đáo và cho phép người dùng nhận được đầu ra tương đương sóng sin cần thiết, nhưng họ dường như phải vật lộn với các vấn đề sụt giảm điện áp đầu ra khi tải.

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách sửa lỗi này thông qua những hiểu biết và tính toán đơn giản.

Đầu tiên chúng ta phải nhận ra rằng công suất đầu ra từ biến tần chỉ là sản phẩm của điện áp đầu vào và dòng điện được cung cấp cho máy biến áp.

Do đó, ở đây chúng ta phải đảm bảo rằng máy biến áp được đánh giá chính xác để xử lý nguồn cung cấp đầu vào sao cho nó tạo ra đầu ra mong muốn và có thể duy trì tải mà không bị sụt giảm.

Từ cuộc thảo luận sau, chúng tôi sẽ cố gắng phân tích thông qua các phép tính đơn giản, phương pháp để loại bỏ vấn đề này, bằng cách định cấu hình các tham số một cách chính xác.

Phân tích điện áp đầu ra trong bộ biến tần sóng vuông

Trong mạch biến tần sóng vuông, chúng ta thường sẽ tìm thấy dạng sóng như được hiển thị bên dưới trên các thiết bị nguồn, cung cấp dòng điện và điện áp đến cuộn dây biến áp liên quan theo tốc độ dẫn mosfet sử dụng sóng vuông này:

Ở đây chúng ta có thể thấy rằng điện áp đỉnh là 12V và chu kỳ làm việc là 50% (thời gian BẬT / TẮT bằng nhau của dạng sóng).

Để tiến hành phân tích, trước tiên chúng ta cần tìm điện áp trung bình gây ra trên cuộn dây máy biến áp liên quan.

Giả sử chúng ta đang sử dụng một vòi trung tâm 12-0-12V / 5 amp trafo và giả sử chu kỳ làm việc 12V @ 50% được áp dụng cho một trong các cuộn dây 12V, thì công suất cảm ứng trong cuộn dây đó có thể được tính như dưới đây:

12 x 50% = 6V

Đây trở thành điện áp trung bình trên các cổng của các thiết bị nguồn, tương ứng vận hành cuộn dây trafo với cùng tốc độ này.

Đối với hai nửa của cuộn dây trafo ta được, 6V + 6V = 12V (kết hợp cả hai nửa của cuộn dây ở giữa vòi trafo).

Nhân 12V này với công suất hiện tại đầy đủ 5 amp cho chúng ta 60 watt

Bây giờ vì công suất thực tế của máy biến áp cũng là 12 x 5 = 60 watt, có nghĩa là công suất cảm ứng ở sơ cấp của trafo đã đầy và do đó đầu ra cũng sẽ đầy, cho phép đầu ra chạy mà không có bất kỳ sự sụt giảm điện áp nào khi tải .

60 watt này bằng với định mức công suất thực của transfomer, tức là 12V x 5 amp = 60 watt. do đó đầu ra từ trafo hoạt động với lực tối đa và không làm giảm điện áp đầu ra, ngay cả khi tải tối đa 60 watt được kết nối.

Phân tích điện áp đầu ra biến tần dựa trên PWM

Bây giờ, giả sử chúng ta áp dụng một PWM cắt ngang qua các cổng của mosfet công suất, chẳng hạn với tỷ lệ 50% chu kỳ nhiệm vụ trên các cổng của mosfet (đã chạy với chu kỳ nhiệm vụ 50% từ bộ dao động chính, như đã thảo luận ở trên)

Điều này một lần nữa ngụ ý rằng mức trung bình 6V được tính toán trước đây hiện bị tác động bổ sung bởi nguồn cấp dữ liệu PWM này với chu kỳ làm việc 50%, làm giảm giá trị điện áp trung bình trên các cổng mosfet thành:

6V x 50% = 3V (mặc dù đỉnh cao vẫn là 12V)

Kết hợp mức trung bình 3V này cho cả hai nửa của cuộn dây, chúng ta nhận được

3 + 3 = 6V

Nhân 6V này với 5 amp sẽ cho chúng ta 30 watt.

Chà, con số này ít hơn 50% so với những gì máy biến áp được đánh giá là có thể xử lý.

Do đó, khi đo ở đầu ra, mặc dù đầu ra có thể hiển thị đầy đủ 310V (do các đỉnh 12V), nhưng dưới tải, mức này có thể nhanh chóng giảm xuống 150V, vì nguồn cung cấp trung bình ở sơ cấp nhỏ hơn 50% so với giá trị danh định.

Để khắc phục vấn đề này, chúng tôi phải giải quyết đồng thời hai tham số:

1) Chúng ta phải đảm bảo rằng cuộn dây của máy biến áp phù hợp với giá trị điện áp trung bình do nguồn cung cấp bằng cách sử dụng cắt PWM,

2) và dòng điện của cuộn dây phải được quy định tương ứng sao cho dòng điện xoay chiều đầu ra không giảm xuống dưới tải.

Hãy xem xét ví dụ trên của chúng tôi, trong đó việc đưa vào PWM 50% khiến đầu vào cuộn dây giảm xuống 3V, để củng cố và giải quyết tình huống này, chúng ta phải đảm bảo rằng cuộn dây của trafo phải được đánh giá tương ứng ở 3V. Do đó trong tình huống này máy biến áp phải được đánh giá ở mức 3-0-3V

Thông số kỹ thuật hiện tại cho máy biến áp

Xem xét lựa chọn trafo 3-0-3V ở trên, nếu xem xét rằng đầu ra từ trafo dự định làm việc với tải 60 watt và duy trì 220V, chúng ta có thể cần thiết bị chính của trafo được đánh giá ở 60/3 = 20 amps , vâng, đó là 20 amps mà trafo sẽ cần để đảm bảo rằng 220V được duy trì khi tải đầy đủ 60 watt được gắn vào đầu ra.

Hãy nhớ trong tình huống như vậy nếu điện áp đầu ra được đo mà không có tải, người ta có thể thấy giá trị điện áp đầu ra tăng bất thường có thể vượt quá 600V. Điều này có thể xảy ra bởi vì mặc dù giá trị trung bình gây ra trên các mosfet là 3V, nhưng đỉnh luôn là 12V.

Nhưng không có gì phải lo lắng nếu bạn tình cờ nhìn thấy điện áp cao này mà không có tải, vì nó sẽ nhanh chóng giảm xuống 220V ngay sau khi một tải được nối.

Đã nói điều này nếu người dùng cảm thấy khó chịu khi thấy mức điện áp tăng lên như vậy khi không tải, điều này có thể được sửa chữa bằng cách bổ sung áp dụng mạch điều chỉnh điện áp đầu ra mà tôi đã thảo luận trong một trong những bài viết trước đây của tôi, bạn cũng có thể áp dụng hiệu quả điều tương tự với khái niệm này.

Ngoài ra, màn hình hiển thị điện áp tăng có thể được trung hòa bằng cách kết nối tụ điện 0,45uF / 600V trên đầu ra hoặc bất kỳ tụ điện được đánh giá tương tự nào, điều này cũng sẽ giúp lọc ra các PWM thành dạng sóng sin thay đổi mượt mà.

Vấn đề hiện tại cao

Trong ví dụ đã thảo luận ở trên, chúng tôi thấy rằng với mức cắt PWM 50%, chúng tôi buộc phải sử dụng bộ chuyển mạch 3-0-3V cho nguồn cung cấp 12V, buộc người dùng phải sử dụng biến áp 20 amp chỉ để có được 60 watt, trông khá bất hợp lý.

Nếu 3V yêu cầu 20 ampe để có được 60 watt, có nghĩa là 6V sẽ yêu cầu 10 ampe để tạo ra 60 watt và giá trị này có vẻ khá dễ quản lý ....... hoặc để làm cho nó tốt hơn, 9V sẽ cho phép bạn làm việc với một trafo 6,66 amp, trông còn hợp lý hơn.

Câu lệnh trên cho chúng ta biết rằng nếu tăng cảm ứng điện áp trung bình trên cuộn dây trafo, yêu cầu dòng điện sẽ giảm và vì điện áp trung bình phụ thuộc vào thời gian BẬT PWM, chỉ đơn giản ngụ ý rằng để đạt được điện áp trung bình cao hơn trên cuộn sơ cấp trafo, bạn chỉ cần tăng quá thời gian BẬT PWM, đó là một cách thay thế và hiệu quả khác để củng cố chính xác vấn đề sụt áp đầu ra trong biến tần dựa trên PWM.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc nghi ngờ cụ thể nào liên quan đến chủ đề này, bạn luôn có thể sử dụng hộp bình luận bên dưới và ghi lại ý kiến ​​của mình.