Hur man beräknar modifierad sinusvågform

Jag är säker på att du kanske ofta har undrat hur man åstadkommer det korrekta sättet att optimera och beräkna en modifierad fyrkantvåg så att den producerade nästan en identisk replikering av en sinusvåg när den används i en inverterapplikation.

Beräkningarna som diskuteras i den här artikeln hjälper dig att lära dig tekniken genom vilken en modifierad fyrkantvågskrets kan omvandlas till sinusvågekvivalent. Låt oss lära oss procedurerna.

Det första kriteriet för att åstadkomma detta är att matcha RMS-värdet för den modifierade kvadraten med sinusmotparten på ett sätt så att resultatet replikerar sinusformad vågform så nära som möjligt.

Vad är RMS (Root Mean Square)

Vi vet att RMS för vår hem AC sinusformade vågformsspänning bestäms genom att lösa följande förhållande:

V topp = √2 V rms

Där V topp är den maximala gränsen eller toppgränsen för sinusvågformcykeln, medan medelstorleken för varje cykel av vågformen visas som V rms

De √2 i formeln hjälper oss att hitta medelvärde eller nettovärdet av en växelströmscykel som ändrar sin spänning exponentiellt med tiden. Eftersom det sinusformade spänningsvärdet varierar med tiden och är en funktion av tiden, kan det inte beräknas genom att använda den grundläggande medelformeln, utan vi är beroende av ovanstående formel.

Alternativt kan AC RMS förstås som en ekvivalent med det värdet på en likström (DC) som producerar en identisk medeleffektförlust när den är ansluten över en resistiv belastning.

OK, så nu vet vi formeln för beräkning av RMS för en sinusvågcykel med referens till dess toppspänningsvärde.

Detta kan användas för att utvärdera toppen och RMS för vårt hem 50 Hz AC också. Genom att lösa detta får vi RMS som 220V och toppar som 310V för alla 220V baserade nätströmssystem.

Beräkning av modifierad kvadratvåg RMS och topp

Låt oss nu se hur detta förhållande kan tillämpas i modifierade fyrkantvågsomformare för att ställa in rätt vågformscykler för ett 220V-system, vilket motsvarar en 220V AC sinusformad ekvivalent.

Vi vet redan att AC RMS motsvarar medeleffekten för en DC-vågform. Vilket ger oss detta enkla uttryck:

V topp = V rms

Men vi vill också att kvadratvågens topp ska vara 310V, så det verkar som att ovanstående ekvation inte håller bra och inte kan användas för ändamålet.

Kriterierna är att ha 310V-topp samt ett RMS eller medelvärde på 220V för varje fyrkantig vågcykel.

För att lösa detta korrekt tar vi hjälp av PÅ / AV-tiden för fyrkantvågorna, eller arbetscykelprocenten som förklaras nedan:

Varje halvcykel med en 50 Hz växelströmsvåg har en tidslängd på 10 millisekunder (ms).

En modifierad halvvågscykel i sin råaste form måste se ut som visas i följande bild:

Vi kan se att varje cykel börjar med ett noll- eller tomt gap, sedan skjuter upp till 310V topppuls och åter slutar med ett 0V-gap, processen upprepas sedan för andra halva cykeln.

För att uppnå önskad 220V RMS måste vi beräkna och optimera topp- och nollgapssektionerna eller PÅ / AV-perioderna i cykeln så att medelvärdet ger den nödvändiga 220V.

Den grå linjen representerar 50% av cykeln, vilket är 10 ms.

Nu måste vi ta reda på proportionerna av PÅ / AV-tiden som ger i genomsnitt 220V. Vi gör det på detta sätt:

220/310 x 100 = 71% ungefär

Detta visar att 310V-toppen i den ovan modifierade cykeln bör uppta 71% av 10 ms-perioden, medan de två nollapparna ska vara 29% tillsammans, eller 14,5% vardera.

Därför bör den första nollsektionen vara 1,4 ms i en längd på 10 ms, följt av 310 V-toppen i 7 ms och slutligen den sista nollgapet på ytterligare 1,4 ms.

När detta väl har uppnåtts kan vi förvänta oss att utgången från växelriktaren ger en ganska bra replikering av en sinusvågform.

Trots alla dessa kan du upptäcka att produktionen inte är en idealisk replikering av sinusvågen, eftersom den diskuterade modifierade fyrkantvågen är i sin mest grundläggande form eller en rå typ. Om vi ​​vill att utgången ska matcha sinusvåg med maximal precision måste vi gå till en SPWM-tillvägagångssätt .

Jag hoppas att ovanstående diskussion kan ha upplyst dig om hur man beräknar och optimerar en modifierad kvadrat för att replikera sinusvågsoutput.

För praktisk verifiering kan läsarna försöka tillämpa ovanstående teknik på detta enkel modifierad växelriktarkrets.

Här är en annan klassiskt exempel på en optimerad modifierad vågform för att få en bra sinusvåg vid transformatorns sekundär.