ነጠላ-ደረጃ ኢንቬተርን እንዴት ዲዛይን ማድረግ እና መተግበር እንደሚቻል -9 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:30

ይህ የመማሪያ ክፍል በኃይል ኤሌክትሮኒክስ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የንግግር GreenPAK ™ CMICs አጠቃቀምን ይዳስሳል እና የተለያዩ የመቆጣጠሪያ ዘዴዎችን በመጠቀም የአንድ-ደረጃ ኢንቫይነር ትግበራ ያሳያል። የነጠላ-ደረጃ ኢንቫይነር ጥራትን ለመወሰን የተለያዩ መለኪያዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። አስፈላጊ ልኬት ጠቅላላ ሃርሞኒክ ማዛባት (THD) ነው። THD በምልክት ውስጥ የሃርሞኒክ መዛባት መለካት ነው እና የሁሉም የአርሞኒክ ክፍሎች ኃይሎች ድምር ከመሠረታዊ ድግግሞሽ ኃይል ጋር ጥምርታ ተደርጎ ይገለጻል።

ከዚህ በታች የነጠላ-ደረጃ ኢንቫይነር ለመፍጠር መፍትሄው እንዴት እንደ ተዘጋጀ ለመረዳት የሚያስፈልጉትን ደረጃዎች ገልፀናል። ሆኖም ፣ እርስዎ የፕሮግራም ውጤትን ለማግኘት ከፈለጉ ፣ ቀድሞውኑ የተጠናቀቀውን የግሪንፓክ ዲዛይን ፋይል ለማየት የ GreenPAK ሶፍትዌርን ያውርዱ። የግሪንፓክ ልማት ኪትዎን በኮምፒተርዎ ላይ ይሰኩ እና ነጠላ-ደረጃ ኢንቫይነር ለመፍጠር ፕሮግራሙን ይምቱ።

ደረጃ 1: ነጠላ-ደረጃ ኢንቬተር

የኃይል መቀየሪያ ፣ ወይም ኢንቮቨርተር ፣ ቀጥተኛ የአሁኑን (ዲሲ) ወደ ተለዋጭ የአሁኑ (ኤሲ) የሚቀይር የኤሌክትሮኒክ መሣሪያ ወይም ወረዳ ነው። በኤሲ ውፅዓት ደረጃዎች ብዛት ላይ በመመስረት ፣ በርካታ ዓይነት የመቀየሪያ ዓይነቶች አሉ።

● ባለአንድ ደረጃ መቀየሪያዎች

● ባለሶስት-ደረጃ መቀየሪያዎች

ዲሲ የኤሌክትሪክ ክፍያው ባለአንድ አቅጣጫ ፍሰት ነው። በንፁህ ተከላካይ ወረዳ ውስጥ የማያቋርጥ ቮልቴጅ ከተተገበረ የማያቋርጥ ፍሰት ያስከትላል። በንፅፅር ፣ ከኤሲ ጋር ፣ የኤሌክትሪክ ፍሰት በየጊዜው polarity ን ይለውጣል። በጣም የተለመደው የ AC ሞገድ ቅርፅ የኃጢአት ሞገድ ነው ፣ ግን እሱ ደግሞ ሦስት ማዕዘን ወይም ካሬ ማዕበል ሊሆን ይችላል። ከተለያዩ የአሁኑ መገለጫዎች ጋር የኤሌክትሪክ ኃይልን ለማስተላለፍ ልዩ መሣሪያዎች ያስፈልጋሉ። ኤሲን ወደ ዲሲ የሚቀይሩ መሣሪያዎች rectifiers በመባል ይታወቃሉ እና ዲሲን ወደ ኤሲ የሚቀይሩ መሣሪያዎች ተገላቢጦሽ በመባል ይታወቃሉ።

ደረጃ 2 የነጠላ-ደረጃ ኢንቮይተር ቶፖሎጅስ

ባለአንድ-ደረጃ መቀየሪያዎች ሁለት ዋና ዋና የመሬት አቀማመጦች አሉ ፤ ግማሽ ድልድይ እና ሙሉ ድልድይ የመሬት አቀማመጥ። ከግማሽ ድልድይ ቶፖሎጂ ጋር ሲነፃፀር የውጤት ቮልቴጅን በእጥፍ ስለሚሰጥ ይህ የትግበራ ማስታወሻ ሙሉ-ድልድይ ቶፖሎጂ ላይ ያተኩራል።

ደረጃ 3-ሙሉ ድልድይ ቶፖሎጂ

ተለዋጭ የውጤት ቮልቴጁ በሁለት የመቀያየር ሕዋሳት ቅርንጫፎች መካከል ባለው ልዩነት ስለሚገኝ በአንድ ሙሉ ድልድይ ቶፖሎጂ 4 መቀያየሪያዎች ያስፈልጋሉ። የውጤት ቮልቴጁ የሚገኘው ትራንዚስተሮችን በልዩ ሰዓት ቅጽበቶች በማብራት እና በማጥፋት ነው። በየትኛው መቀያየሪያ እንደተዘጋ አራት የተለያዩ ግዛቶች አሉ። ከዚህ በታች ያለው ሠንጠረዥ በየትኛው መቀየሪያዎች ተዘግተው ላይ በመመስረት ግዛቶችን እና የውጤት ቮልቴጅን ያጠቃልላል።

የውጤት ቮልቴጅን ከፍ ለማድረግ ፣ በእያንዳንዱ ቅርንጫፍ ላይ ያለው የግቤት ቮልቴጅ መሠረታዊ አካል ከመጋረጃ ውጭ 180º መሆን አለበት። የእያንዳንዱ ቅርንጫፍ ሴሚኮንዳክተሮች በአፈፃፀም ውስጥ ተጓዳኝ ናቸው ፣ ይህ ማለት አንዱ ሌላውን ሲያከናውን ተቆርጦ እና በተቃራኒው ማለት ነው። ይህ የመሬት አቀማመጥ ለተለዋዋጭዎች በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል። በስእል 1 ውስጥ ያለው ሥዕላዊ መግለጫ ለአንድ ነጠላ የፍጥነት መቀየሪያ የሙሉ ድልድይ የመሬት አቀማመጥ ወረዳ ያሳያል።

ደረጃ 4: የታገዘ በር ባይፖላር ትራንዚስተር

ኢንሱሉድ ጌት ባይፖላር ትራንዚስተር (IGBT) ሦስተኛ PNjunction በመጨመር እንደ MOSFET ነው። ይህ እንደ MOSFET በ voltage ልቴጅ ላይ የተመሠረተ ቁጥጥርን ይፈቅዳል ፣ ነገር ግን ከፍተኛ ጭነቶች እና ዝቅተኛ ሙሌት ቮልቴጅን በተመለከተ እንደ BJT ባሉ የውጤት ባህሪዎች።

በስታቲክ ባህሪው ላይ አራት ዋና ዋና ክልሎች ሊታዩ ይችላሉ።

● የዝናብ ክልል

● ሙሌት ክልል

የተቆረጠ አካባቢ

Ive ንቁ ክልል

የ Avalanche ክልል ከብልሽቱ ቮልቴጅ በታች ያለው voltage ልቴጅ ሲተገበር የ IGBT ን መጥፋት ያስከትላል። የተቆረጠው ቦታ IGBT የማይሰራበትን ከተበላሸ ቮልቴጅ እስከ ደፍ ቮልቴጅ ድረስ እሴቶችን ያጠቃልላል። በመሙላት ክልል ውስጥ IGBT እንደ ጥገኛ የ voltage ልቴጅ ምንጭ እና ተከታታይ የመቋቋም ችሎታ ያሳያል። በዝቅተኛ የቮልቴጅ ልዩነቶች ፣ የአሁኑን ከፍተኛ ማጉላት ማግኘት ይቻላል። ይህ አካባቢ ለሥራ በጣም ተፈላጊ ነው። ቮልቴጁ ከተጨመረ IGBT ወደ ገባሪ ክልል ውስጥ ይገባል ፣ እና የአሁኑ ቋሚ ሆኖ ይቆያል። ወደ ጎርፍ ክልል እንዳይገባ ለ IGBT የተተገበረ ከፍተኛ ቮልቴጅ አለ። ይህ ከኤሌክትሪክ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ በጣም ጥቅም ላይ ከሚውሉት ሴሚኮንዳክተሮች አንዱ ነው ፣ ምክንያቱም ከጥቂቶቹ ቮልት እስከ ኪ.ቮ እና በ kW እና MW መካከል ያለውን ሰፊ የቮልቴጅ መጠን መደገፍ ስለሚችል።

እነዚህ የማይነጣጠሉ የበር በር ባይፖላር ትራንዚስተሮች ለሙሉ ድልድይ ባለአንድ ደረጃ ኢንቮይተር ቶፖሎጂ እንደ መቀያየር መሣሪያዎች ሆነው ያገለግላሉ።

ደረጃ 5 በግሪንፓክ ውስጥ የ pulse ስፋት መለወጫ አግድ

የ Pulse Width Modulation (PWM) ብሎክ ለተለያዩ መተግበሪያዎች ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል ጠቃሚ ብሎክ ነው። የ DCMP/PWM ብሎክ እንደ PWM ብሎክ ሊዋቀር ይችላል። የ PWM ብሎክ በ FSM0 እና በ FSM1 በኩል ሊገኝ ይችላል። PWM IN+ ፒን ከ FSM0 ጋር የተገናኘ ሲሆን ኢን-ፒን ከ FSM1 ጋር ተገናኝቷል። ሁለቱም FSM0 እና FSM1 የ 8 ቢት ውሂብ ለ PWM አግድ ይሰጣሉ። የ PWM ጊዜ ክፍለ ጊዜ በ FSM1 የጊዜ ጊዜ ይገለጻል። ለ PWM ብሎክ የግዴታ ዑደት በ FSM0 ቁጥጥር ይደረግበታል።

?????? ???? ????? = ??+ / 256

ለግዳጅ ዑደት ውቅር ሁለት አማራጮች አሉ-

-9 0-99.6%: ዲሲ ከ 0% ወደ 99.6% እና እንደ IN+/256 ይወሰናል።

● 0.39-100%: ዲሲ ከ 0.39% ወደ 100% እና እንደ (IN + + 1)/256 ድረስ ይወሰናል።

ደረጃ 6 - ለ PWM የተመሠረተ የካሬ ሞገድ ትግበራ የግሪንፓክ ዲዛይን

ባለአንድ-ደረጃ ኢንቬተርን ለመተግበር የሚያገለግሉ የተለያዩ የቁጥጥር ዘዴዎች አሉ። አንደኛው እንደዚህ የመቆጣጠሪያ ስትራቴጂ በ PWM ላይ የተመሠረተ የአንድ ካሬ ሞገድን ለ ነጠላ-ደረጃ ኢንቫውተር ያካትታል።

ግሪንፓክ ሲኤምሲሲ ዲሲን ወደ AC ለመለወጥ በየጊዜው የመቀየሪያ ዘይቤዎችን ለማመንጨት ያገለግላል። የዲሲው ውጥረቶች ከባትሪው ይመገባሉ እና ከኤንቬቨርተር የተገኘው ውጤት የ AC ጭነት ለማቅረብ ሊያገለግል ይችላል። ለዚህ ትግበራ ዓላማ የ AC ድግግሞሽ በብዙ የዓለም ክፍሎች ወደ የተለመደ የቤተሰብ የኃይል ድግግሞሽ ወደ 50Hz ተቀናብሯል። በተጓዳኝ ፣ ጊዜው 20ms ነው።

በ GreenPAK ለ SW1 እና SW4 መነሳት ያለበት የመቀየሪያ ዘይቤ በስእል 3 ውስጥ ይታያል።

ለ SW2 እና SW3 የመቀየሪያ ዘይቤ በስእል 4 ውስጥ ይታያል

ከላይ ያሉት የመቀየሪያ ዘይቤዎች የ PWM ብሎክን በመጠቀም ምቹ በሆነ ሁኔታ ማምረት ይችላሉ። የ PWM ጊዜ ክፍለ ጊዜ በ FSM1 የጊዜ ገደብ ተዘጋጅቷል። ለ FSM1 የጊዜ ክፍለ ጊዜ ከ 50Hz ድግግሞሽ ጋር በሚዛመደው 20ms መዘጋጀት አለበት። ለ PWM ብሎክ የግዴታ ዑደት የሚቆጣጠረው ከ FSM0 በተገኘው መረጃ ነው። የ 50% የቀረጥ ዑደትን ለማመንጨት ፣ የ FSM0 ቆጣሪ እሴት 128 እንዲሆን ተዋቅሯል።

ተጓዳኝ የግሪንፓክ ዲዛይን በስእል 5 ውስጥ ይታያል።

ደረጃ 7 የካሬ ሞገድ መቆጣጠሪያ ስትራቴጂ ጉዳቶች

የካሬ ሞገድ መቆጣጠሪያ ስትራቴጂን በመጠቀም ኢንቫውተሩ ከፍተኛ መጠን ያለው ሃርሞኒክስ እንዲሠራ ያደርገዋል። ከመሠረታዊ ድግግሞሽ በተጨማሪ ፣ የካሬ ሞገድ ተገላቢጦቹ ያልተለመዱ ድግግሞሽ ክፍሎች አሏቸው። እነዚህ ሃርሞኒኮች የማሽን ፍሰቱ እንዲሞላ ያደርጉታል ፣ ይህም ወደ ማሽኑ ደካማ አፈፃፀም ያስከትላል ፣ አንዳንድ ጊዜ ሃርድዌርንም ይጎዳል። ስለዚህ ፣ በእነዚህ ዓይነቶች ተለዋዋጮች የሚመረተው THD በጣም ትልቅ ነው። ይህንን ችግር ለማሸነፍ በኳሱ-ካሬ አደባባይ በመባል የሚታወቅ ሌላ የመቆጣጠሪያ ስትራቴጂ በአገልግሎት ሰጪው የሚመረተውን የሃርሞኒክስ መጠን በከፍተኛ ሁኔታ ለመቀነስ ሥራ ላይ ሊውል ይችላል።

ደረጃ 8-ለ PWM የተመሠረተ Quasi-Square Wave ትግበራ የግሪንፓክ ዲዛይን

በኳሲ-ካሬ ሞገድ ቁጥጥር ስትራቴጂ ውስጥ በተለመደው የካሬ ሞገድ ቅርፅ ውስጥ ያሉትን harmonics በከፍተኛ ሁኔታ ሊቀንሰው የሚችል ዜሮ ውፅዓት ቮልቴጅ ተጀመረ። የኳሲ-ካሬ ሞገድ መቀየሪያን የመጠቀም ዋና ጥቅሞች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

Of የመሠረታዊው አካል ስፋት ቁጥጥር ሊደረግበት ይችላል (በመቆጣጠር α)

Har የተወሰኑ የሃርሞኒክ ይዘቶች ሊወገዱ ይችላሉ (እንዲሁም በመቆጣጠር α)

በቀመር 1 ላይ እንደሚታየው የ α እሴትን በመቆጣጠር የመሠረታዊው አካል ስፋት ሊቆጣጠር ይችላል።

ስፋቱ ዜሮ ከተደረገ የ nth harmonic ሊወገድ ይችላል። ለምሳሌ ፣ third = 30 ° (ፎርሙላ 2) በሚሆንበት ጊዜ የሶስተኛው ሃርሞኒክ (n = 3) ስፋት ዜሮ ነው።

የ Quasi- ካሬ ሞገድ መቆጣጠሪያ ስትራቴጂን ለመተግበር የግሪንፓክ ዲዛይን በስእል 9 ውስጥ ይታያል።

የ PWM እገዳው ከ 50 % የሥራ ዑደት ጋር የካሬ ሞገድ ቅርፅ ለማመንጨት ያገለግላል። ዜሮ ውፅዓት ቮልቴክት በውጤቱ ፒን -15 ላይ የሚታየውን ቮልቴጅ በማዘግየት አስተዋውቋል። የ P-DLY1 እገዳው የሞገድ ቅርፁን ከፍ ያለ ጠርዝ ለመለየት የተዋቀረ ነው። P-DLY1 በየጊዜው ከእያንዳንዱ ጊዜ በኋላ የሚወጣውን ጠርዝ ይለያል እና የፒን -15 ውፅዓት ለማንቃት VDD ን በዲ-ፍሊፕ ፍሎው ላይ ከመዝጋቱ በፊት የ 2ms መዘግየትን የሚያመጣውን የ DLY-3 ብሎክን ያስነሳል።

ፒን -15 ሁለቱም SW1 እና SW4 እንዲበሩ ሊያደርግ ይችላል። ይህ በሚሆንበት ጊዜ አዎንታዊ ቮልቴጅ በጭነቱ ላይ ይታያል።

የ P-DLY1 የጠርዝ ማወቂያ ዘዴ እንዲሁ DLY-7 ብሎኩን ያነቃቃል ፣ ይህም ከ 8ms በኋላ የ D-flip flop ን እንደገና ያስጀምራል እና 0 V በውጤቱ ላይ ይታያል።

DLY-8 እና DLY-9 እንዲሁ ከተመሳሳይ መነሳት ጠርዝ ተነስተዋል። DLY-8 የ 10ms መዘግየትን ያፈራል እና DLY-3 ን እንደገና ያስነሳል ፣ ይህም ከ 2ms በኋላ DFF ን በሁለቱ እና በሮች ላይ አመክንዮአዊ ከፍ እንዲል ያደርገዋል።

በዚህ ጊዜ የማገጃው የግዴታ ዑደት 50 %እንዲሆን ስለተዋቀረ Out+ ከ PWM ብሎክ 0 ይሆናል። በጭነቱ ላይ ተለዋጭ ቮልቴጅ በማምረት SW2 እና SW3 እንዲበራ በማድረግ በፒን -16 ላይ ይወጣል። ከ 18ms DLY-9 በኋላ ኤፍኤፍኤፍ ዳግም ያስጀምራል እና 0V በፒን -16 ላይ ይታያል እና ወቅታዊ ዑደት የኤሲ ምልክት መውጣቱን ይቀጥላል።

ለተለያዩ የ GreenPAK ብሎኮች ውቅር በምስል 10-14 ውስጥ ይታያል።

ደረጃ 9 ውጤቶች

የ 12 ቮ ዲሲ ቮልቴጅ ከባትሪው ወደ ኢንቬተርተር ይቀርባል። ኢንቫውተሩ ይህንን ቮልቴጅ ወደ ኤሲ ሞገድ ቅርፅ ይለውጠዋል። ከመቀየሪያው የሚወጣው ውጤት የ AC ጭነቶችን ለማሽከርከር የሚያገለግል 12 ቮ AC Voltage ን ወደ 220 ቮ ወደሚቀይረው ደረጃ ወደላይ ትራንስፎርመር ይመገባል።

መደምደሚያ

በዚህ መመሪያ ውስጥ ግሪንፓክ ሲኤምሲሲን በመጠቀም ካሬ ሞገድ እና የኳሲ ካሬ ሞገድ መቆጣጠሪያ ስትራቴጂዎችን በመጠቀም ባለአንድ ደረጃ ኢንቬተርን ተግባራዊ አድርገናል። ግሪንፓክ ሲኤምሲዎች በተለምዶ ነጠላ-ደረጃ ኢንቬተርን ለመተግበር በተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውለው የማይክሮ ተቆጣጣሪዎች እና የአናሎግ ወረዳዎች እንደ ምቹ ምትክ ሆነው ያገለግላሉ። በተጨማሪም ፣ ግሪንፓክ ሲኤምሲዎች በሶስት ደረጃ ተለዋዋጮች ዲዛይን ውስጥ አቅም አላቸው።