Invertoarele Pwm

Invertoarele PWM sunt convertoare moderne la care tensiunea de ieșire se prezintă sub forma unui tren de impulsuri modulate în lațime al căror factor de umplere este modificat continuu, astfel încât valoarea medie pe fiecare perioadă de comutație să corespundă amplitudinii unui punct apartinând sinusoidei din acel interval. Prin aplicarea acestei tehnici se poate modifica valoarea efectivă a tensiunii alternative și se reduce totodată ponderea armonicilor superioare.

Pornind de la obiectivul de reducere a armonicilor s-au imaginat numeroase tehnici de modulare în lățime a invertoarelor PWM. Având în vedere complexitatea acestor tehnici, în varianta modernă, ele sunt implementate cu ajutorul unor structuri numerice evoluate cum ar fi microcontrolere, arii programabile, procesoare de semnal DSP(Digital Signal Procesors).

Frecvența de comutație = 1/ corespunzatoare frecvenței pulsurilor modulate în lățime este, de obicei, mult mai mare decât frecvența dorită a tensiunii alternative de la ieșirea invertorului. Cu cât frecvența de comutatie este mai mare, cu atât pot fi filtrate mai ușor curentul, respectiv tensiunea, reducându-se distorsiunea armonică a undelor corespunzătoare în scopul diminuării influențelor negative asupra sarcinii de c.a. conectate la ieșirea invertorului.

Au fost imaginate numeroase tehnici de modulare în durată a impulsurilor pentru invertoarele PWM: modularea sinusoidală (eșantionarea naturală), modularea care utilizează eșantionarea uniformă (simetrică sau asimetrică) a semnalului de control, modularea optimizată, etc. Prima tehnică este potrivită unei implementări cu circuite analogice, iar următoarele au fost concepute pentru a fi implementate cu ajutorul circuitelor numerice. Toate aceste tehnici își propun să obțină o pondere cât mai mare a armonicii fundamentale în formă de undă a tensiunii de la ieșirea invertoarelor și reducerea în acest fel, pe cât posibil, a armonicilor superioare. Modularea optimizată recurge chiar la calcule pentru a determina momentele de comutație ale tranzistoarelor din structura invertoarelor pentru eliminarea anumitor armonici.

In fig. 1 este prezentată tehnica de modulare sinusoidală care constă în compararea unui semnal periodic triunghiular alternativ (unda purtătoare) cu un semnal modulator a cărei variație este sinusoidală:

(t)= · sin ωt = · sin 2π· t

Frecvența semnalului triunghiular = 1/ fixează frecvența tranzistoarelor din structura convertorului. Pe de altă parte, prin intermediul frecvenței și amplitudinii a semnalului modulator se poate controla frecvența, respectiv amplitudinea tensiunii alternative de la ieșirea invertorului.

Fig. 1 – Tehnica de modulare PWM sinusoidală

Pot fi puse in evidență următoarele mărimi utilizate în analiza invertoarelor PWM:

Indicele de modulare în amplitudine ca un raport între valoarea de vârf sau amplitudinea semnalului modulator și valoarea de vârf a undei purtătoare :

=

Indicele de modulare în frecvență ca un raport între frecvența undei purtătoare și frecvența semnalului modulator

=