Éléments fondamentaux de la conception de circuits
L’importance de la conception des circuits dans le système onduleur va de soi. Sa tâche principale est de convertir efficacement le courant continu en courant alternatif tout en minimisant les pertes d'énergie pendant le processus de conversion. Dans la conception de onduleur à onde sinusoïdale pure , plusieurs modules clés sont généralement impliqués, notamment le circuit de filtre d'entrée, le circuit de conversion de puissance, le circuit de filtre de sortie et le circuit de commande, etc. La qualité de conception de ces modules affecte directement l'efficacité globale, la stabilité et la qualité de la forme d'onde de sortie de l'onduleur.
La conception du circuit du filtre d’entrée est cruciale. Sa fonction principale est d'éliminer la composante pulsée de l'alimentation CC d'entrée pour assurer la stabilité de la tension d'entrée. Une tension d'entrée stable contribue non seulement à réduire les pertes d'énergie dans le circuit de conversion de puissance, mais améliore également considérablement l'efficacité de fonctionnement de l'onduleur.
Le circuit de conversion de puissance est le cœur de l’onduleur et est responsable de la conversion efficace du courant continu en courant alternatif. Dans cette partie, la topologie en pont en H et la technologie de contrôle à modulation de largeur d'impulsion (PWM) sont largement utilisées. La topologie du pont en H a des capacités de fonctionnement à quatre quadrants, peut gérer de manière flexible la sortie de courant direct et inverse et prend en charge une variété de types de charge. La technologie de contrôle PWM permet un contrôle précis de la tension et de la fréquence de sortie en ajustant la fréquence de commutation et le rapport cyclique des dispositifs à semi-conducteurs de puissance. La conception optimisée du circuit de conversion de puissance peut améliorer considérablement l'efficacité et la stabilité de l'onduleur.
La tâche principale du circuit de filtre de sortie est d'éliminer les harmoniques haute fréquence générées par le circuit de conversion de puissance afin de garantir la pureté de la forme d'onde de sortie. La sortie d'onde sinusoïdale pure réduit non seulement les dommages potentiels à l'équipement de charge, mais améliore également efficacement l'efficacité opérationnelle et la durée de vie de l'équipement.
Le circuit de contrôle est responsable de la surveillance en temps réel des paramètres clés tels que la tension d'entrée, la tension de sortie et le courant de sortie de l'onduleur, et l'ajuste dynamiquement selon l'algorithme défini pour assurer le fonctionnement stable de l'onduleur. La conception avancée du circuit de contrôle peut non seulement réaliser des fonctions de protection intelligentes, mais également prendre en charge la surveillance à distance et l'alarme de défaut, améliorant ainsi la fiabilité et la sécurité de l'onduleur.
Effet de la conception du circuit sur l'efficacité
Dans la conception du circuit de l'onduleur, la perte de puissance est l'un des facteurs clés affectant l'efficacité globale. La perte de puissance comprend principalement la perte de conduction, la perte de commutation et la perte statique. La perte de conduction est principalement causée par la résistance de conduction du dispositif à semi-conducteur de puissance, tandis que la perte de commutation est étroitement liée à la vitesse et à la fréquence de commutation du dispositif à semi-conducteur de puissance. Les pertes statiques sont principalement causées par des composants tels que les résistances et les condensateurs du circuit de commande. En optimisant la conception du circuit, par exemple en sélectionnant des dispositifs semi-conducteurs de puissance à faible résistance à l'état passant, en réduisant la fréquence de commutation et en contrôlant raisonnablement le cycle de service, la perte de puissance peut être considérablement réduite, améliorant ainsi l'efficacité globale de l'onduleur.
La suppression des composantes harmoniques est tout aussi importante. Les harmoniques dans la forme d'onde de sortie réduiront non seulement l'efficacité de fonctionnement et la durée de vie de l'équipement de charge, mais augmenteront également la perte de puissance de l'onduleur. En optimisant la conception du circuit du filtre de sortie, par exemple en sélectionnant des composants de filtre de haute qualité et en optimisant la structure et les paramètres du filtre, les composants harmoniques de la forme d'onde de sortie peuvent être efficacement supprimés, améliorant encore l'efficacité et la qualité de la forme d'onde de l'onduleur. .
La gestion thermique est un aspect incontournable dans la conception des onduleurs. L'onduleur génère une certaine quantité de chaleur pendant son fonctionnement. Si la dissipation thermique est mauvaise, la température interne augmentera, ce qui affectera les performances et la durée de vie des composants et réduira finalement l'efficacité. Par conséquent, une excellente conception de circuit doit pleinement prendre en compte les problèmes de gestion thermique, disposer les composants de manière rationnelle et sélectionner des matériaux de dissipation thermique à haute conductivité thermique pour garantir que l'onduleur fonctionne efficacement et prolonge sa durée de vie.
