Masalah Penurunan Tegangan Inverter - Cara Mengatasinya

Kapanpun PWM digunakan pada inverter untuk mengaktifkan keluaran gelombang sinus, tegangan inverter drop menjadi masalah besar, terutama jika parameternya tidak dihitung dengan benar.

Di situs web ini Anda mungkin telah menemukan banyak konsep inverter gelombang sinus dan gelombang sinus murni menggunakan umpan PWM atau integrasi SPWM. Meskipun konsep ini bekerja dengan sangat baik dan memungkinkan pengguna untuk mendapatkan output setara gelombang sinus yang diperlukan, mereka tampaknya berjuang dengan masalah penurunan tegangan output, di bawah beban.

Dalam artikel ini kita akan belajar bagaimana memperbaikinya melalui pemahaman dan perhitungan sederhana.

Pertama kita harus menyadari bahwa daya keluaran dari sebuah inverter hanyalah hasil dari tegangan dan arus masukan yang disuplai ke transformator.

Oleh karena itu di sini kita harus memastikan bahwa trafo diberi nilai dengan benar untuk memproses suplai input sehingga menghasilkan output yang diinginkan dan mampu menopang beban tanpa ada penurunan.

Dari diskusi berikut, kami akan mencoba menganalisis melalui kalkulasi sederhana metode untuk menghilangkan masalah ini, dengan mengkonfigurasi parameter dengan benar.

Menganalisis Tegangan Output dalam Inverter Gelombang Persegi

Dalam rangkaian inverter gelombang persegi, kita biasanya akan menemukan bentuk gelombang seperti yang ditunjukkan di bawah ini di seluruh perangkat daya, yang mengirimkan arus dan tegangan ke belitan transformator yang relevan sesuai tingkat konduksi mosfet menggunakan gelombang persegi ini:

Di sini kita dapat melihat bahwa tegangan puncak adalah 12V, dan siklus kerja adalah 50% (waktu ON / OFF sama dengan bentuk gelombang).

Untuk melanjutkan analisis, pertama-tama kita perlu menemukan tegangan rata-rata yang diinduksi melintasi belitan transformator yang relevan.

Misalkan kita menggunakan trafo tengah keran 12-0-12V / 5 amp, dan dengan asumsi siklus kerja 12V @ 50% diterapkan ke salah satu belitan 12V, maka daya yang diinduksi dalam belitan itu dapat dihitung seperti yang diberikan di bawah ini:

12 x 50% = 6V

Ini menjadi tegangan rata-rata di seluruh gerbang perangkat daya, yang secara bersamaan mengoperasikan belitan trafo pada laju yang sama ini.

Untuk dua bagian dari belitan trafo yang kita dapatkan, 6V + 6V = 12V (menggabungkan kedua bagian trafo keran tengah.

Mengalikan 12V ini dengan kapasitas arus penuh 5 amp memberi kita 60 watt

Sekarang karena watt aktual trafo juga 12 x 5 = 60 watt, menyiratkan bahwa daya yang diinduksi pada primer trafo sudah penuh, dan oleh karena itu outputnya juga akan penuh, memungkinkan output berjalan tanpa penurunan tegangan di bawah beban. .

60 watt ini sama dengan nilai watt sebenarnya dari transfomer, yaitu 12V x 5 amp = 60 watt. oleh karena itu keluaran dari trafo bekerja dengan gaya maksimum dan tidak menurunkan tegangan keluaran, bahkan ketika beban maksimum 60 watt dihubungkan.

Menganalisis Tegangan Output Inverter berbasis PWM

Sekarang misalkan kita menerapkan pemotongan PWM melintasi gerbang daya MOSFET, katakanlah pada tingkat siklus kerja 50% pada gerbang MOSFET (yang sudah berjalan dengan siklus kerja 50% dari osilator utama, seperti dibahas di atas)

Ini lagi-lagi menyiratkan bahwa rata-rata 6V yang dihitung sebelumnya sekarang dipengaruhi tambahan oleh umpan PWM ini dengan siklus kerja 50%, mengurangi nilai tegangan rata-rata di seluruh gerbang MOSFET menjadi:

6V x 50% = 3V (meski puncaknya masih 12V)

Menggabungkan rata-rata 3V ini untuk kedua bagian belitan yang kita dapatkan

3 + 3 = 6V

Mengalikan 6V ini dengan 5 amp menghasilkan 30 watt.

Nah, ini 50% kurang dari apa yang dinilai oleh trafo untuk ditangani.

Oleh karena itu, ketika diukur pada output, meskipun output mungkin menunjukkan 310V penuh (karena puncak 12V), tetapi di bawah beban ini mungkin dengan cepat turun menjadi 150V, karena pasokan rata-rata di primer adalah 50% lebih rendah dari nilai pengenal.

Untuk memperbaiki masalah ini, kita harus menangani dua parameter secara bersamaan:

1) Kita harus memastikan bahwa belitan trafo sesuai dengan nilai tegangan rata-rata yang dikirim oleh sumber menggunakan pemotongan PWM,

2) dan arus belitan harus ditentukan sedemikian rupa sehingga AC keluaran tidak turun di bawah beban.

Mari pertimbangkan contoh di atas di mana pengenalan PWM 50% menyebabkan input ke belitan dikurangi menjadi 3V, untuk memperkuat dan mengatasi situasi ini, kita harus memastikan bahwa belitan trafo harus diberi nilai yang sesuai pada 3V. Oleh karena itu dalam situasi ini trafo harus diberi nilai 3-0-3V

Spesifikasi Saat Ini untuk Transformer

Mempertimbangkan pemilihan trafo 3-0-3V di atas, dan mengingat bahwa output dari trafo dimaksudkan untuk bekerja dengan beban 60 watt dan 220V yang berkelanjutan, kita mungkin memerlukan trafo primer untuk diberi nilai pada 60/3 = 20 amp , ya itu 20 amp yang dibutuhkan trafo untuk memastikan bahwa 220V dipertahankan ketika beban penuh 60 watt dipasang ke output.

Ingatlah dalam situasi seperti itu jika tegangan keluaran diukur tanpa beban, orang mungkin melihat peningkatan abnormal pada nilai tegangan keluaran yang mungkin tampak melebihi 600V. Ini mungkin terjadi karena meskipun nilai rata-rata yang diinduksi melintasi MOSFET adalah 3V, puncaknya selalu 12V.

Tetapi tidak ada yang perlu dikhawatirkan jika Anda kebetulan melihat tegangan tinggi ini tanpa beban, karena itu akan segera turun ke 220V segera setelah beban terpasang.

Setelah mengatakan ini jika pengguna merasa bingung untuk melihat peningkatan tegangan tanpa beban, ini dapat diperbaiki dengan menerapkan tambahan rangkaian pengatur tegangan keluaran yang telah saya bahas di salah satu posting saya sebelumnya, Anda juga dapat menerapkan hal yang sama dengan konsep ini secara efektif.

Sebagai alternatif, tampilan tegangan yang dinaikkan dapat dinetralkan dengan menghubungkan kapasitor 0,45uF / 600V melintasi output atau kapasitor dengan nilai serupa, yang juga akan membantu menyaring PWM menjadi bentuk gelombang sinus yang bervariasi dengan lancar.

The High Current Issue

Dalam contoh yang dibahas di atas kami melihat bahwa dengan pemotongan 50% PWM, kami dipaksa untuk menggunakan trafo 3-0-3V untuk pasokan 12V, memaksa pengguna untuk menggunakan trafo 20 amp hanya untuk mendapatkan 60 watt, yang mana terlihat sangat tidak masuk akal.

Jika 3V membutuhkan 20 amp untuk mendapatkan 60 watt, menyiratkan bahwa 6V akan membutuhkan 10 amp untuk menghasilkan 60 watt, dan nilai ini terlihat cukup dapat diatur ....... atau untuk membuatnya lebih baik lagi, 9V akan memungkinkan Anda untuk bekerja dengan trafo 6,66 amp, yang terlihat lebih masuk akal.

Pernyataan di atas memberi tahu kita bahwa jika induksi tegangan rata-rata pada belitan trafo dinaikkan, kebutuhan arus berkurang, dan karena tegangan rata-rata bergantung pada waktu PWM ON, secara sederhana menyiratkan bahwa untuk mencapai tegangan rata-rata yang lebih tinggi pada trafo primer, Anda hanya perlu meningkatkan waktu PWM ON, itulah cara alternatif dan efektif lain untuk memperkuat masalah penurunan tegangan output dengan benar pada inverter berbasis PWM.

Jika Anda memiliki pertanyaan atau keraguan tertentu tentang topik tersebut, Anda selalu dapat menggunakan kotak komentar di bawah ini dan menuliskan pendapat Anda.