ಉನ್ನತ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಇನ್ವರ್ಟರ್ ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವುದು

ಉತ್ಪನ್ನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಅವಶ್ಯಕತೆಯು ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗುತ್ತಿರುವಂತೆ, ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಪಲ್ಸ್-ವಿಡತ್ವ ಮಾಡುಲೇಶನ್ (PWM) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಉತ್ತಮ ಡೈನಾಮಿಕ ಶ್ರೇಷ್ಠತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಹರ್ಮೋನಿಕ ವಿಕೃತಿಯ ಗುಣಮಟ್ಟಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ದುರ್ಬಲವಾಗಿ ಬಂದಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದೇಶಿತ ಲೋಡ್ಗೆ ಪ್ರದಾನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಪ್ರದೇಶದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವಾಗ ವ್ಯವಸ್ಥಾ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ನಿಖರತೆಯ ಸಂತುಲನವನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದು ಇನ್ವರ್ಟರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಗವಾಗಿ ಬಂದಿದೆ.

1. ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ನ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಲಕ್ಷಣಗಳು

PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಇನ್ವರ್ಟರ್ಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುವ ಮೂಲ ಕೌಶಲ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದು ರಿಫರೆನ್ಸ್ ಚಿಹ್ನೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಕೆರ್ನೆ ಚಿಹ್ನೆಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಿ ಪಲ್ಸ್ ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಈ ಪಲ್ಸ್ ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಶಕ್ತಿ ಯಂತ್ರಾಂಗಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ಹಾಗೆ ಲೋಡ್ಗೆ ಪ್ರದಾನವನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. ಇನ್ವರ್ಟರ್ ನಿಯಂತ್ರಣದಲ್ಲಿ, PWM ನ ಡ್ಯುಟಿ ಚಕ್ರ $D$ ರಿಫರೆನ್ಸ್ ತರಂಗದ ವೈದ್ಯುತ ಶಕ್ತಿ VrefVref ಮತ್ತು ಕೆರ್ನೆ ತರಂಗದ ವೈದ್ಯುತ ಶಕ್ತಿ VtriVtri ಎಂದಿಗೆ ಈ ರೀತಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ಮಾಡುಲೇಶನ್ ಅನುಪಾತ $m$ ರಿಫರೆನ್ಸ್ ತರಂಗದ ವೈದ್ಯುತ ಶಕ್ತಿಯ ಮತ್ತು ಕೆರ್ನೆ ತರಂಗದ ವೈದ್ಯುತ ಶಕ್ತಿಯ ಅನುಪಾತ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದು ನಿರ್ದೇಶಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಹರ್ಮೋನಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನ್ಯಾಯಸಂಗತವಾಗಿ ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅನುಪಾತದ ವ್ಯಕ್ತಿಪಡನೆ:

ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿ fcfc PWM ಚಿಹ್ನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುವ ತ್ರಿಕೋನಾಕಾರ ತರಂಗದ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಮೌಲ್ಯವು ವ್ಯವಸ್ಥಾ ಡೈನಾಮಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ವೇಗ ಮತ್ತು ನಿರ್ದೇಶಿತ ಹರ್ಮೋನಿಕ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ನ್ಯಾಯಸಂಗತವಾಗಿ ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತದೆ. ಆವೃತ್ತಿ ಅನುಪಾತ $N$ ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿ ಮತ್ತು ರಿಫರೆನ್ಸ್ ತರಂಗದ ಆವೃತ್ತಿಯ ಅನುಪಾತ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ, ಈ ರೀತಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ಇದಲ್ಲಿ f1 ರಿಫರೆನ್ಸ್ ತರಂಗದ ಆವೃತ್ತಿ. ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 10 kHz ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ PWM ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆಧುನಿಕ ಇನ್ವರ್ಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿ ಯಂತ್ರಾಂಗಗಳ ಗುಣಮಟ್ಟದ ನಿರಂತರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ, ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಗಳು 20 kHz ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ, ನಿರ್ದೇಶಿತ ಹರ್ಮೋನಿಕ ಘಟಕಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವೃತ್ತಿ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಮಾರ್ಪಟ್ಟು ಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ, ಹಾಗೆ ಆದ್ಯ ಫಿಲ್ಟರ್ ಮತ್ತು ಅನಾರೋಗ್ಯ ಮೋಟರ್ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ವಿಬ್ರೇಶನ್ ಕಡಿಮೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಯೋಗಗಳು ದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, 5 kHz ರಿಂದ 20 kHz ರಿಂದ ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಮೋಟರ್ ಶಬ್ದವನ್ನು 12–15 dB ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ತಾಪ ಹೆಚ್ಚಿಕೆಯನ್ನು 5–8 °C ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ, PWM ನಿರ್ದೇಶಿತ ತರಂಗ ರೂಪವು ಆದರ್ಶ ಸೈನ್ ತರಂಗಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಂತ ಹತ್ತಿರದಷ್ಟು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಒಟ್ಟು ಹರ್ಮೋನಿಕ ವಿಕೃತಿ (THD) ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. 20 kHz ಕೆರ್ನೆ ಆವೃತ್ತಿಯಲ್ಲಿ, ಇನ್ವರ್ಟರ್ ನಿರ್ದೇಶಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ THD ಸುಮಾರು 5% ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಸ್ಥಾಯಿ 8%–12% ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ವಲ್ಪ. ಅದೇ ಹೊರತುಪಡಿಸಿ, ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಡೈನಾಮಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ನಿಯಂತ್ರಣ ನಿಖರತೆ ಆದ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

2. ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ಅನ್ವಯಿಸುವಿಕೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ವಿವರಣೆಗಳು

2.1 ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟಗಳು ಮತ್ತು ನಿವಾರಣ ವಿಧಾನಗಳು

ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ PWM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟಗಳು. ಶಕ್ತಿ ಯಂತ್ರಾಂಗಗಳ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟಗಳು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಆವೃತ್ತಿಯ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದರಿಂದ, ಉತ್ತಮ-ಆವೃತ್ತಿ ಕಾರ್ಯಕಲಾಪ ವ್ಯವಸ್ಥಾ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು ತಾಪ ನಿರ್ವಹಣೆ ಯಾವುದೇ ಆವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಏಕ ಇನ್ಸುಲೇಟೆಡ್-ಗೇಟ್ ಬಿಪೋಲಾರ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ (IGBT) ಮಾಧ್ಯಮದ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟ PswPsw ಈ ರೀತಿ ಮಾದರಿ ಮಾಡಬಹುದು:

ಇಲ್ಲಿ E_on ಮತ್ತು E_off ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಓನ್ ಮತ್ತು ಓಫ್ ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ; ErrErr ರಿವರ್ಸ್ ರಿಕವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ; VdcVdc ನಿಜ ಡಿಸಿ ಬಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್; V_ref ರಿಫರೆನ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್; Ic ನಿಜ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು IrefIref ರಿಫರೆನ್ಸ್ ವಿದ್ಯುತ್.

ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಲು, ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು:
ಮೊದಲು, ಸಿಲಿಕನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಮೆಟಲ್-ಒಕ್ಸೈಡ್-ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೀಲ್ಡ್-ಇಫೆಕ್ಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು (SiC MOSFETs) ಗಳಂತಹ ಅಧಿಕ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಶಕ್ತಿ ಯಂತ್ರಾಂಗಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ, ಪ್ರಾಮಾಣಿಕ IGBT ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶ್ರೇಷ್ಠ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ;
ದ್ವಿತೀಯ, ಗೇಟ್ ಡ್ರೈವರ್