DC -> AC c коррекцией формы выходного сигнала для разных нагрузок, Как это сделать рациональнее ? Опции

[san822]

Планируется сделать преобразователь DC -> AC.
На входе 50 вольт, на выходе 220 Вольт,
напряжение переменное - почти чистый синус.
В общем-то задача не из редких,
вот только нужно,
чтобы чтобы коэффициент нелинейных
искажений при номинальной нагрузке 2000 Ватт,
был не менее 0.98.
В общем идея примерно такова - преобразуем напряжение из 50 в ~ 311,
потом это напряжение пропускаем
через транзисторный мост(транзисторы управляются от МК ШИМ сигналом),
после этого фильтр для получения синуса.
Для того, чтобы на выходе был синус при любой нагрузке надо бы
по идее обратную связь ввести.
Как именно это сделать рациональнее всего ?
Каким образом формировать ШИМ-сигнал в МК(алгоритмически),
чтобы можно было подстраиваться под разные нагрузки(нелинейные) ?

[san822]

Уважаемые электронщики !
В процессе проектирования схемы формирования синуса методами ШИМ,
выяснилось, что управлять транзисторами можно как минимум тремя способами.
При этом моделирование в пакте PSIM показывает,
что все эти способы приводят к синусу на выходе.
Первый способ приводит к сильной зависимости выходного напряжения от нагрузки.
Второй и третий в этом отношении показали себя лучше.
Ниже приведена сама мостовая схема и варианты управления транзисторами.
Эти картинки показывают принцип управления(не все сделано в них в одном масштабе).
Хотелось бы узнать Ваше мнение по этому поводу.

А вот и сами методы управления транзисторами.
Картинки в формате DJVU.

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 Metodi.rar ( 224.99 килобайт ) Кол-во скачиваний: 111

 

[alexs-rad17]

Уважаемые электронщики !
В процессе проектирования схемы формирования синуса методами ШИМ,
выяснилось, что управлять транзисторами можно как минимум тремя способами.
При этом моделирование в пакте PSIM показывает,
что все эти способы приводят к синусу на выходе.
Первый способ приводит к сильной зависимости выходного напряжения от нагрузки.
Второй и третий в этом отношении показали себя лучше.
Ниже приведена сама мостовая схема и варианты управления транзисторами.
Эти картинки показывают принцип управления(не все сделано в них в одном масштабе).
Хотелось бы узнать Ваше мнение по этому поводу.

А вот и сами методы управления транзисторами.
Картинки в формате DJVU.

Все бред, инвертор напряжения является источником ЭДС, а посему напряжение на его выходе никак не зависит от нагрузки.(с точностью до падения на транзисторах). Все три способа формирования ШИМа функционально идентичны, отличаются только, потерями на транзисторах. В способах, где один из полумостов полпериода стоит, потерь меньше(отсутствуют дин. потери в стоящих тр-ах). Вас интересуют искажения тока или напряжения? Если тока, то при активно-индуктивной нагрузке искажения и так минимальны менее 5%(без выходного фильтра), если надо меньше поможет выходной LC-фильтр. Если нужно обеспечить синус напряжения или нагрузка активная, то тоже нужен фильтр. Фильтр рассчитывается под конкретные условия. Что-бы фильтр был легче имеет смысл поднять несущую частоту повыше. При нагрузке 2кВА нет проблем сделать частоту 10кГц.(зависит от применяемых транзисторов, и способностей микроконтроллера)

[san822]

Все бред, инвертор напряжения является источником ЭДС, а посему напряжение на его выходе никак не зависит от нагрузки.(с точностью до падения на транзисторах).

Тем не менее, моделирование в пакете PSIM показывает очень сильную зависимость амплитуды выходного напряжения(синусоидального) от сопротивления нагрузки при первом варианте подачи сигналов ШИМ на транзисторы.
Не исключено, что это ошибки моделирования PSIM.

Все три способа формирования ШИМа функционально идентичны, отличаются только, потерями на транзисторах. В способах, где один из полумостов полпериода стоит, потерь меньше(отсутствуют дин. потери в стоящих тр-ах). Вас интересуют искажения тока или напряжения? Если тока, то при активно-индуктивной нагрузке искажения и так минимальны менее 5%(без выходного фильтра), если надо меньше поможет выходной LC-фильтр.

Есть довольно заметные различия у всех трех способов.

Способ 1)
Каждый полупериод( + или - полуволна синуса) формируется двумя
транзисторами(один из них постоянно открыт, другой нарезает ШИМ).
При этом ток как бы постоянно(на время формирования данной полуволны)
загоняется в LC-фильтр.
Кроме заметной зависимости выходного синусоидального напряжения от нагрузки,
моделирование показало, что для этого варианта нужны значительные
номиналы конденсатора и индуктивностей в фильтре для получения "красивой" синусоиды.

Способ 2)
Каждая полуволна формируется 4-мя транзисторами,
при этом ток гоняется через фильтр "туда-сюда" с частотой формирования ШИМ.
Данный вариант требует применения конденсаторов и индуктивностей меньших номиналов,
выдает почти независимую от нагрузки амплитуду выходного синуса.

Способ 3)
Каждая полуволна формируется тремя транзисторами,
один из которых на протяжении формирования полуволны постоянно открыт.
Другие два работают по очереди так, что с помощью одного из них
ток сначала проходит через фильтр и
потом открывается другой давая току
циркулировать через фильтр и два нижних(или верхних) транзистора,
в отличие от способа 2 здесь ток гуляет не "туда-сюда",
а только в одном направлении(для данной полуволны).
Не смотря на то, что этот способ похож на первый,
он показал себя гораздо лучше и практически не уступает
второму по "красоте" выходной синусоиды.

Если нужно обеспечить синус напряжения или нагрузка активная, то тоже нужен фильтр. Фильтр рассчитывается под конкретные условия. Что-бы фильтр был легче имеет смысл поднять несущую частоту повыше. При нагрузке 2кВА нет проблем сделать частоту 10кГц.(зависит от применяемых транзисторов, и способностей микроконтроллера)

Да, частоту собираемся взять высокую - 30-40 кГц.