Inversores PWM: Ideais para Diversos Requisitos de Carga

Inversores PWM (Pulse Width Modulated Inverters) serviram como substitutos para tipos mais antigos de inversores. Por essa razão, eles têm uma ampla gama de aplicações em tempo real. Na maioria dos casos, as empresas os usam na criação de circuitos eletrônicos de potência. Inversores de Modulação de Largura de Pulso geralmente usam MOSFETs, e por isso são comumente chamados de inversores PWM MOSFET. De fato, a maioria dos inversores aplica tecnologia PWM para produzir tensão CA de saída para várias frequências e magnitudes. Neste artigo, discutiremos o funcionamento de um inversor PWM. Também 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 de largura de pulso para operar. Portanto, inversores PWM podem manter a tensão de saída no valor nominal da tensão CA independentemente da carga conectada. Funciona alterando a largura da frequência da tensão de saída.

Princípio de Funcionamento do Inversor PWM

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

Funciona direcionando de volta alguns dos sinais de saída para o CI controlador PWM. O controlador PWM usará a tensão de realimentação para retificar a largura do pulso gerada na área do oscilador.

O ajuste na largura do pulso eliminará quaisquer possíveis mudanças 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?

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

Circuito Sensor de Corrente de Carregamento da Bateria

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

Circuito Sensor de Tensão da Bateria

Em alguns casos, a bateria pode se esgotar. Este circuito detecta a tensão do inversor necessária para carregar a bateria se isso acontecer. Também ajuda no carregamento de gotejamento (trickle charging) da bateria uma vez que ela está completamente carregada.

Circuito Sensor de Rede CA (Mains)

Este 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 bateria.

Circuito de Partida Suave (Soft Start)

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 CA.

Circuito de Comutação (Change Over)

Ele alterna os modos de operação do inversor. Pode ser o modo de carregamento ou modo bateria, e baseia-se na disponibilidade da rede.

Circuito de Desligamento (Shut Down)

Monitora como o inversor opera e o desliga caso detecte alguma anormalidade. Recebe entrada de vários circuitos sensores.

Circuito Controlador PWM

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

Circuito de Carregamento da Bateria

Este circuito controla o processo de carregamento da bateria no inversor. Recebe entradas do circuito sensor de rede e dos circuitos sensores de bateria.

Circuito Oscilador

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

Circuito Driver

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

Tipos de Inversores PWM

Em resumo, um inversor PWM opera sob dois sinais, ou seja, o sinal de referência e o sinal portadora. Eles geram o pulso necessário para comutar o modo do inversor comparando esses sinais. Existem várias técnicas PWM. Estas incluem:

Modulação de Largura de Pulso Único (SPWM)

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

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

Modulação de Largura de Pulso Múltiplo (MPWM)

Aqui, usam esta técnica para prevenir o problema que pode surgir do uso de 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 motor 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

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

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

Modulação de Largura de Pulso Senoidal Modificada

Aqui, o sinal portadora é admitido em intervalos de 60° iniciais e finais de cada meio ciclo. Como tal, esta modificação melhora as características harmônicas da saída. A comutação reduz a perda e aumenta o componente fundamental.

Conclusão

Em conclusão, inversores de largura de pulso usam 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 para Motor DC. Aqui, a variação de frequência da tensão aplicada controla a velocidade do acionamento.

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

No entanto, se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para nos contatar.