Inversor PWM – Ideal para cargas distintas conectadas

O PWM (Pulse Width Modulated Inverters) serviu como substituto para os tipos mais antigos de inversores. Por esta razão, eles têm uma ampla gama de aplicações em tempo real. Na maioria dos casos, as empresas os utilizam na criação de circuitos eletrônicos de potência. Os inversores modulados por largura de pulso geralmente usam MOSFET e, portanto, são comumente chamados de inversores PWM MOSFETs. De fato, a maioria dos inversores aplica a tecnologia PWM para produzir tensão de saída CA para várias frequências e magnitudes. Neste artigo, discutiremos o funcionamento de um inversor PWM. Além disso, abordaremos os circuitos que você pode encontrar em um inversor PWM e explicaremos alguns tipos de inversores PWM.

O que é um inversor PWM?

Em resumo, este é um inversor que usa tecnologia de modulação por largura de pulso para operar. Portanto, os inversores PWM podem reter a tensão de saída na tensão CA nominal, independentemente da carga conectada. Funciona alterando a largura da frequência da tensão de saída.

O Princípio de Funcionamento do Inversor PWM

FIg 1:Um Inversor Industrial

Em inversores convencionais, a tensão de saída muda dependendo das mudanças de carga. Um inversor de tensão PWM corrige a tensão da fase de saída usando o valor de uma carga conectada na saída.

Ele funciona direcionando alguns dos sinais de saída para o IC do controlador PWM. O controlador PWM usará a tensão de feedback para retificar a largura de pulso gerada na área do oscilador.

O ajuste na largura do pulso eliminará quaisquer possíveis alterações no sinal na saída. Assim, a forma de onda da tensão de saída permanecerá a mesma, independentemente de quaisquer variações de carga.

Quais circuitos são usados ​​no inversor PWM?

FIg 2:Diagrama de circuito do inversor PWM

Se você observar um diagrama de circuito do inversor PWM, perceberá que ele usa vários circuitos. Esses incluem:

Circuito do sensor de corrente de carregamento da bateria

Este circuito mantém o fluxo de corrente usado para carregar a bateria e a mantém em um valor nominal. Evita flutuações que podem reduzir a vida útil da bateria.

Circuito de detecção de tensão da bateria

Em alguns casos, a bateria pode esgotar. Este circuito detecta a tensão do inversor necessária para carregar a bateria se isso acontecer. Também ajuda a carregar lentamente a bateria quando ela estiver completamente carregada.

Circuito de detecção de rede CA

Isso detecta se a rede CA está presente. Suponha que esteja presente, o inversor muda para um estado de carregamento. Na sua ausência, ele vai para um estado de modo de bateria.

Circuito de partida suave

Este circuito atrasa o carregamento por um período de oito a dez segundos após a retomada do fluxo de energia. Protege MOSFETs de alta potência AC.

Mudança de circuito

Comuta os modos de operação do inversor. Pode ser o modo de carregamento ou de bateria e é baseado na disponibilidade da rede.

Desligar circuito

Ele monitora o funcionamento do inversor e o desliga caso detecte alguma anormalidade. Ele recebe a entrada de vários circuitos de sensores.

Circuito do controlador PWM

Aqui, o circuito controla a tensão na saída do inversor de tensão PWM. Na maioria dos casos, eles usam um único IC, como LM494 ou KA3535. Todos os circuitos necessários para a operação PWM são normalmente incorporados nesses CIs.

Circuito de carregamento da bateria

Este circuito controla o processo de carregamento da bateria no inversor. Ele recebe entradas do circuito sensor da rede elétrica e dos circuitos do sensor da bateria.

Circuito oscilador

Neste caso, o circuito produz a frequência de comutação. Geralmente é incorporado ao IC do PWM.

Circuito do motorista

Aqui, o circuito aciona a saída com base no sinal de comutação do inversor. Assemelha-se ao circuito do pré-amplificador.

Tipos de inversores PWM

Resumidamente, um inversor PWM opera sob dois sinais, ou seja, o sinal de referência e o sinal da portadora. Eles geram o pulso necessário para alternar o modo do inversor comparando esses sinais. Existem várias técnicas de PWM. Esses incluem:

Modulação de largura de pulso único (SPWM)

Fig 3:Um gráfico de SPWM

Nesse caso, eles usam um único pulso para regular a técnica em cada meia-vida. Aqui, ele usa uma onda triangular como portadora e uma onda quadrada como sinal de referência.

Portanto, o pulso de porta gerado é resultado da comparação desses sinais. Mas causa harmônicos mais altos.

Modulação de largura de pulso múltiplo (MPWM)

Fig 4: Controlador de velocidade PWM do motor CC

Aqui, eles usam essa técnica para evitar o problema que pode surgir ao usar o SPWM. Da mesma forma, múltiplos pulsos substituem o pulso único em cada meio ciclo da tensão de saída. Além disso, os desenvolvedores regulam a frequência de saída controlando a frequência da portadora durante a montagem.

A tecnologia MPWM é usada principalmente por inversores que acionam sistemas de controle de motores com frequência variável. Consequentemente, isso cria muitos ajustes de frequência e tensão de saída. Geralmente, esta tecnologia melhora a qualidade da forma de onda.

Modulação de largura de pulso senoidal

Fig 5: Onda senoidal simples

Neste caso, uma onda senoidal substitui a onda quadrada como sinal de referência. Enquanto isso, a portadora permanece como uma onda triangular. Assim, a saída será formas de onda senoidais. Por outro lado, o índice de modulação controla seu valor RMS de tensão.

No entanto, a modulação de largura de pulso senoidal tem duas desvantagens principais. Primeiro, ele não pode produzir uma tensão de saída tão alta quanto a linha de alimentação. Em segundo lugar, se a saída deve ser PWM totalmente senoidal; é essencial incluir pequenos pulsos. As empresas fazem isso se a onda de modulação de pico estiver quase no mesmo nível que a tensão da portadora de pico.

Adicionar pequenos pulsos pode ser quase impossível devido ao tempo necessário para ligar e desligar os dispositivos. Assim, a maioria das indústrias elimina os pequenos pulsos por razões de eficiência.

Modulação de largura de pulso senoidal modificada

Aqui, o sinal da portadora entra em cada 60° inicial e final de meio ciclo intervalos. Assim, esta modificação melhora as características harmônicas da saída. A comutação reduz a perda e aumenta o componente fundamental.

Conclusão

Em conclusão, os inversores de largura de pulso usam a tecnologia PWM para regular a saída em um valor nominal, independentemente da carga. Devido à sua eficiência, eles têm muitas aplicações industriais, por exemplo, em controladores de velocidade PWM de motores DC. Aqui, a variação de frequência da tensão aplicada controla a velocidade do inversor.

Dito isto, esta é a nossa visão geral de como o inversor PWM funciona.

No entanto, se tiver alguma dúvida, não hesite em contactar-nos.