我相信您可能經常想知道如何實現優化和計算修正方波的正確方法,以便在逆變器應用中使用時產生幾乎相同的正弦波復制。
本文中討論的計算將幫助您學習將修改后的方波電路轉換為正弦波等效的技術。
實現此目的的第一個標準是將修改后的正方形的RMS值與正弦波對應物相匹配,以使結果盡可能接近地復制正弦波形。
什么是RMS(均方根)
我們知道,我們家用交流正弦波形電壓的均方根是通過求解以下關系來確定的:
V峰值 = √2 Vrms
其中V峰值是正弦波形周期的最大極限或峰值極限,而波形每個周期的平均幅度顯示為Vrms
公式中的√2幫助我們找到交流周期的平均值或凈值,其電壓隨時間呈指數變化。由于正弦電壓值隨時間變化并且是時間的函數,因此不能使用基本平均公式來計算,而是依賴于上述公式。
或者,交流有效值可以理解為相當于直流電(DC)的值,當連接在阻性負載上時,直流電(DC)產生相同的平均功耗。
好了,現在我們知道了計算正弦波周期的RMS的公式,參考其峰值電壓值。
這也可以用于評估我們家用 50 Hz AC 的峰值和
RMS。通過解決這個問題,我們得到所有基于220V的電源交流系統的RMS為310V,峰值為220V。
計算修正方波有效值和峰值
現在讓我們看看如何將這種關系應用于改進的方波逆變器中,以便為220V系統設置正確的波形周期,這對應于220V AC正弦等效。
我們已經知道,交流有效值相當于直流波形的平均功率。這給了我們這個簡單的表達:
V峰值 = Vrms
但是我們也希望方波的峰值在310V,所以上面的方程似乎不成立,不能用于目的。
標準是每個方波周期的峰值為310V,RMS或平均值為220V。
為了正確解決這個問題,我們借助方波的開/關時間或占空比百分比,如下所述:
50 Hz 交流波形的每個半周期的持續時間為 10 毫秒 (ms)。
修改后的半波周期最粗糙的形式必須如下圖所示:
我們可以看到,每個周期從零或空白間隙開始,然后脈沖高達310V峰值脈沖,再次以0V間隙結束,然后重復該過程另一個半周期。
為了達到所需的220V RMS,我們必須計算和優化峰值和零間隙部分或周期的ON/OFF周期,以使平均值產生所需的220V。
灰線表示周期的 50% 周期,即 10 毫秒。
現在我們需要找出開/關時間的比例,這將產生平均220V。我們這樣做是這樣的:
大約 220 / 310 x 100 = 71 %
這表明,上述修改周期中的310V峰值應占71 ms周期的10%,而兩個零間隙應為29%的組合,即各占14.5%。
因此,在10 ms的長度中,第一個零點部分應為1.4 ms,然后是310 V峰值,持續7 ms,最后是另一個1.4 ms的最后一個零間隙。
一旦完成,我們可以期望逆變器的輸出產生相當好的正弦波形復制。
盡管如此,您可能會發現輸出并不是正弦波的理想復制品,因為所討論的修正方波是最基本的形式或粗略類型。如果我們希望輸出以最大精度匹配正弦波,那么我們必須采用
SPWM 方法。
我希望上面的討論可能對您如何計算和優化用于復制正弦波輸出的修改正方形有所啟發。
為了進行實際驗證,讀者可以嘗試將上述技術應用于這個簡單的修改后的逆變器電路。
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