Tenho certeza de que você sempre se perguntou como obter o caminho certo para otimizar e calcular uma onda quadrada modificada, de modo a produzir uma replicação quase idêntica de uma onda senoidal quando usada em um aplicativo de inversor.
Os cálculos discutidos neste artigo ajudarão você a aprender a técnica pela qual um circuito de onda quadrada modificado pode ser convertido em um equivalente de onda senoidal. Vamos aprender os procedimentos.
O primeiro critério para conseguir isso é combinar o valor RMS do quadrado modificado com o equivalente da onda senoidal, para que o resultado reproduza a forma de onda senoidal o mais próximo possível.
O que é o RMS?
Sabemos que o RMS da tensão da forma de onda senoidal CA de nossa casa é determinado pela solução do seguinte relacionamento:
Vpico = √2 Vrms
Onde Vpico é o limite máximo ou o limite máximo do ciclo da forma de onda senoidal, enquanto a magnitude média de cada ciclo da forma de onda é mostrada como Vrms
a √2 na fórmula nos ajuda a encontrar o valor médio ou o valor líquido de um ciclo CA que altera sua tensão exponencialmente ao longo do tempo. Como o valor da tensão sinusoidal varia com o tempo e é uma função do tempo, ela não pode ser calculada usando a fórmula média básica, mas dependemos da fórmula anterior.
Como alternativa, o RMS CA pode ser entendido como um equivalente ao valor de uma corrente contínua (CC) que produz dissipação de energia média idêntica quando conectado por uma carga resistiva.
Ok, agora sabemos a fórmula para calcular o RMS de um ciclo de onda senoidal com referência ao seu valor máximo de tensão.
Isso pode ser aplicado para avaliar também o pico e o RMS para nossa casa de CA de 50 Hz. Ao resolver isso, obtemos o RMS como 220V e o pico como 310V para todos os sistemas CA de rede baseados em 220V.
Cálculo de ondas quadradas modificadas por RMS e pico
Agora vamos ver como essa relação pode ser aplicada em inversores de onda quadrada modificados para configurar os ciclos de forma de onda corretos para um sistema de 220V, o que corresponderia a um equivalente senoidal de 220V AC.
Já sabemos que o AC RMS é equivalente à potência média de uma forma de onda DC. O que essa simples expressão nos dá:
Vpico = Vrms
Mas também queremos que o pico da onda quadrada seja de 310V, então parece que a equação acima não se sustentará bem e não pode ser usada para esse fim.
O critério é ter um pico de 310V, bem como um valor médio de 220V RMS ou 220V para cada ciclo de onda quadrada.
Para resolver isso corretamente, utilizamos o tempo LIGADO / DESLIGADO das ondas quadradas ou a porcentagem do ciclo de trabalho, conforme explicado abaixo:
Cada meio ciclo de uma forma de onda CA de 50 Hz dura 10 milissegundos (ms).
Um ciclo de meia onda modificado em sua forma mais bruta deve se parecer com a seguinte imagem:
Podemos ver que cada ciclo começa com um espaço em branco ou zero, depois dispara até um pulso máximo de 310 V e termina novamente com um espaço de 0 V, o processo se repete para outro meio ciclo.
Para atingir os 220V RMS necessários, temos que calcular e otimizar as seções de intervalo zero e pico ou períodos ON / OFF do ciclo para que o valor médio produz os 220V necessários.
A linha cinza representa o período de ciclo de 50%, que é 10 ms.
Agora, precisamos descobrir as proporções do tempo LIGADO / DESLIGADO que produzirão uma média de 220V. Fazemos assim:
220/310 x 100 = aproximadamente 71%
Isso mostra que o pico de 310V no ciclo modificado anterior deve ocupar 71% do período de 10ms, enquanto os dois espaços zero devem ser combinados em 29% ou 14,5% cada.
Portanto, em um comprimento de 10 ms, a primeira seção zero deve ser 1,4 ms, seguida pelo pico de 310 V por 7 ms e, finalmente, o último espaço zero por outros 1,4 ms.
Uma vez feito isso, podemos esperar que a saída do inversor produza uma replicação razoavelmente boa de uma forma de onda senoidal.
Apesar de tudo isso, você pode achar que a saída não é uma réplica ideal da onda senoidal, porque a onda quadrada modificada discutida está em sua forma mais básica ou tipo bruto. Se quisermos que a saída corresponda à onda senoidal com a máxima precisão, precisamos seguir uma abordagem SPWM.
Espero que a discussão acima tenha ilustrado você sobre como calcular e otimizar um quadrado modificado para replicar a saída de onda senoidal.
Para verificação prática, os leitores podem tentar aplicar a técnica anterior a este circuito inversor modificado simples.
Aqui está outro exemplo clássico de uma forma de onda modificada otimizada para obter uma boa onda senoidal no secundário do transformador.
FONTE
Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)
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