Biến tần, Bộ chuyển đổi, nguồn SMPS và Bộ điều khiển tốc độ,… đều có điểm chung là nó bao gồm siêu nhiều công tắc điện tử trên bên trong. Những công tắc này là những thiết bị điện tử công suất như MOSFET, IGBT, TRIAC, v.v… Để điều khiển những công tắc điện tử công suất như vậy, chúng ta thường dùng 1 thứ gọi là tín hiệu PWM (Điều chế độ rộng xung). Bên cạnh ra, tín hiệu PWM cũng được dùng để điều khiển động cơ Servo và cũng cho những nhiệm vụ đơn giản khác như điều khiển độ sáng của đèn LED. Trong bài này, mời bạn cùng Uniduc tìm hiểu xem PWM là gì, bí quyết điều chế độ rộng xung và 1 số thông số liên quan tới nó để có thể dùng chúng trong những thiết kế của mình.
I. PWM là gì?
PWM là 1 loại tín hiệu có thể được tạo ra từ 1 vi nguồn kỹ thuật số như vi điều khiển hoặc bộ định thời 555. Do đấy, tín hiệu được tạo ra sẽ có 1 nhóm những xung và những xung này sẽ trên dạng 1 sóng vuông. Có nghĩa là, tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào, sóng sẽ cao hoặc sẽ thấp. Để dễ hiểu, chúng ta hãy xem xét tín hiệu 5V PWM, trong trường hợp này tín hiệu PWM sẽ là 5V (cao) hoặc trên mức mặt đất 0V (thấp). Khoảng thời kì mà tín hiệu duy trì trên mức cao được gọi là “đúng giờ” và khoảng thời kì tín hiệu duy trì trên mức thấp được gọi là “thời kì tắt”.
Điều chế độ rộng xung (PWM) là 1 kỹ thuật điều khiển dòng điện tiện lợi cho phép bạn kiểm soát tốc độ của động cơ, sản lượng nhiệt của máy sưởi và hơn thế nữa theo bí quyết tiết kiệm năng lượng (và thường là êm hơn). Những ứng dụng hiện có cho PWM bao gồm, nhưng ko giới hạn:
- Bộ điều khiển quạt khuếch tán nhiệt lượng tốc độ thay thế đổi.
- Hệ thống truyền động máy nén VRF HVAC.
- Ổ truyền động động cơ xe hybrid và điện.
- Bộ điều chỉnh độ sáng LED.
Điều biến độ rộng xung đã thay thế đổi thế giới bằng bí quyết cắt giảm mức tiêu thụ điện năng của những thiết bị dùng động cơ như máy điều hòa ko khí biến tần, tủ lạnh biến tần, máy giặt biến tần, trong số nhiều thiết bị khác. Thí dụ, máy điều hòa ko khí biến tần có thể tiêu thụ ít hơn 1/2 năng lượng so có máy điều hòa ko khí biến tần trong 1 số trường hợp.
Trong thời đại ngày nay, ví dụ 1 thiết bị được quảng bá là có máy nén tốc độ thay thế đổi hoặc quạt tốc độ thay thế đổi (điều này ko bao gồm 2 hoặc bố tốc độ quạt), thì có khả năng đáng đề cập là nó đang dùng PWM.
II. PWM hoạt động như thế nào?
PWM hoạt động bằng bí quyết tạo xung dòng điện 1 chiều và thay thế đổi khoảng thời kì mà từng xung trên trạng thái “bật” để kiểm soát lượng dòng điện chạy tới 1 thiết bị chẳng hạn như đèn LED. PWM là kỹ thuật số, có nghĩa là nó có 2 trạng thái: bật và tắt (tương ứng có 1 và 0 trong ngữ cảnh nhị phân, sẽ trở nên ưu thích hơn có bạn ví dụ dùng bộ vi điều khiển).
Từng xung được bật càng nhiều ngày, đèn LED sẽ càng sáng. Do khoảng thời kì giữa những xung quá ngắn nên đèn LED ko thực sự tắt. Nói bí quyết khác, nguồn điện của đèn LED bật và tắt quá nhanh (hàng nghìn lần từng giây) tới mức đèn LED thực sự vẫn sáng mà ko nhấp nháy. Điều này được gọi là khiến mờ PWM, và nguồn như vậy chỉ được gọi là nguồn điều chỉnh độ sáng LED PWM.
Trường hợp chu kỳ khiến việc của bộ nguồn PWM được đặt thành 70%, thì xung sẽ bật trong 70% thời kì và nó tắt 30% thời kì. Chu kỳ nhiệm vụ đề cập tới lượng thời kì nó được bật. Trên chu kỳ hoạt động 70%, độ sáng của đèn LED buộc phải sắp 70%. Mối tương quan giữa chu kỳ nhiệm vụ và độ sáng ko buộc phải là tuyến tính 100%, vì hiệu suất của đèn LED thay thế đổi theo lượng dòng điện được phân phối.
Trường hợp chu kỳ nhiệm vụ là 0%, toàn bộ tín hiệu sẽ bằng phẳng. Chu kỳ nhiệm vụ PWM là 0% có nghĩa là nguồn bị tắt. Trong trạng thái như vậy, đèn LED sẽ ko hoạt động.
Nguyên nhân chính khiến cho những nguồn PWM siêu hiệu quả là chúng ko cố gắng hạn chế 1 phần dòng điện dùng điện trở mà chúng bật và tắt hoàn toàn dòng điện.
Bạn có thể xem thêm thông tin:
Prime 10 nồi chiên ko dầu tốt nhất hiện nay
Prime máy lọc nước tại vòi tốt nhất 2021
Prime 11 máy therapeutic massage chân phải chăng nhất hiện nay
III. Chu kỳ nhiệm vụ và tần số PWM.
Đối có 1 tín hiệu PWM, chúng ta cần xem xét 2 tham số quan yếu liên quan tới nó, 1 là chu kỳ nhiệm vụ PWM và 1 là tần số PWM.
1. Chu kỳ nhiệm vụ.
Như đã nói trước đấy, tín hiệu PWM vẫn bật trong 1 thời kì cụ thể và tiếp theo tắt trong khoảng thời kì còn lại. Điều khiến cho tín hiệu PWM này trở nên đặc biệt và hữu ích hơn là chúng ta có thể đặt thời kì hoạt động của nó bằng bí quyết kiểm soát chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu PWM.
Phần trăm thời kì mà tín hiệu PWM vẫn trên mức CAO (đúng giờ) được gọi là chu kỳ nhiệm vụ. Trường hợp tín hiệu luôn BẬT, nó đang trên trong chu kỳ khiến việc 100% và ví dụ nó luôn tắt thì đấy là chu kỳ khiến việc 0%. Những công thức để tính toán chu kỳ nhiệm vụ được hiển thị bên dưới.
Hình ảnh sau đây đại diện cho tín hiệu PWM có chu kỳ nhiệm vụ 50%. Như bạn có thể thấy, ví dụ xét trong toàn bộ khoảng thời kì (đúng giờ + thời kì tắt), tín hiệu PWM chỉ bật trong 50% khoảng thời kì.
Bằng bí quyết kiểm soát chu kỳ Nhiệm vụ từ 0% tới 100%, chúng ta có thể kiểm soát “đúng thời kì” của tín hiệu PWM và do đấy độ rộng của tín hiệu. Vì chúng ta có thể điều chỉnh độ rộng của xung, nó có tên mang trong mình tính biểu tượng là “Điều chế độ rộng xung”.
2. Tần số của 1 PWM.
Tần số của tín hiệu PWM xác định tốc độ PWM hoàn thành 1 giai đoạn. 1 khoảng thời kì là thời kì BẬT và TẮT hoàn toàn của tín hiệu PWM như biểu lộ trong hình trên. Những công thức để tính Tần số được đưa ra dưới đây.
Thông thường tín hiệu PWM do vi điều khiển tạo ra sẽ trên khoảng 500 Hz, tần số cao như vậy sẽ được dùng trong những thiết bị chuyển nguồn tốc độ cao như bộ nghịch lưu hoặc bộ chuyển đổi. Nhưng ko buộc phải mọi những ứng dụng đều bắc buộc tần suất cao. Thí dụ để điều khiển 1 động cơ servo, chúng ta cần tạo ra tín hiệu PWM có tần số 50Hz, vì vậy tần số của tín hiệu PWM cũng có thể được điều khiển bằng chương trình cho mọi những vi điều khiển.
IV. Tại sao chúng ta cần có Điều chế độ rộng xung?
Để hiểu sự cần thiết của điều chế độ rộng xung, chúng ta buộc phải biết sự khác biệt giữa tín hiệu xung và tín hiệu liên tục là gì.
Trong hình trên, 1 tín hiệu DC liên tục và 1 tín hiệu DC xung được biểu lộ. Cả 2 tín hiệu đều có cùng giá trị đỉnh là 12V. Tín hiệu xung có chu kỳ khiến việc 50%. Thời điểm này} ví dụ chúng ta kết nối 1 tải có nguồn DC liên tục thì tải sẽ nhận được toàn bộ 12V, nhưng ví dụ chúng ta kết nối tải đấy có nguồn DC xung thì tải sẽ chỉ nhận được 6V. Vì giá trị trung bình của xung DC chỉ là 6V trên chu kỳ khiến việc 50%.
Thời điểm này} ví dụ chúng ta giảm chu kỳ nhiệm vụ xuống 25% thì giá trị trung bình của xung sẽ là 3V. Vì vậy, rõ ràng là giá trị trung bình của tín hiệu xung phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động.
PWM thay thế đổi tốc độ của động cơ của thiết bị để chúng chỉ tiêu thụ nhiều điện năng cần thiết mà ko gây ra hậu quả thông thường là đốt cháy dòng điện ko dùng dưới dạng nhiệt. 1 dí dụ về 1 giải pháp thay thế thế cũ hơn là 1 nguồn bóng bán dẫn đơn giản có thể thay thế đổi dòng điện đi qua nó bằng bí quyết thay thế đổi điện trở của nó.
Quy tắc hiệu suất tương tự động vận dụng cho điện trở cũng vận dụng cho bóng bán dẫn – Điện trở của chúng dẫn tới năng lượng bị lãng chi phí vì chúng đốt cháy 1 phần dưới dạng nhiệt. Chúng hoạt động giống như máy sưởi về mặt đấy.
Could mắn thay thế, những nguồn này ko bao giờ là chính thống. Những thiết bị như máy điều hòa ko khí và tủ lạnh lúc nào cũng chạy có tốc độ cao nhất}, gây ra nhiều tiếng ồn và lãng chi phí nhiều năng lượng vì chúng buộc phải bật và tắt thường xuyên.
V. Ưu, nhược điểm của PWM.
Ưu điểm:
- Giá rẻ
- Tiêu thụ ít điện năng
- Hiệu quả lên tới 90%
- 1 tín hiệu có thể được tách siêu dễ dàng tại giải điều chế và nhiễu cũng có thể được tách ra 1 bí quyết dễ dàng
- Công suất xử lý năng lượng cao
- Có thể dùng tần số siêu cao
- Khá nóng lúc vận hành
- Nhiễu ít hơn
- Siêu tiết kiệm năng lượng lúc dùng để chuyển đổi điện áp hoặc cho bóng đèn
- 1 hệ thống kém hiệu quả vừa buộc phải trong số cả bố loại
- Đồng bộ hóa giữa máy phát và máy thu ko nên} ko giống như điều chế vùng xung (PPM)
- Đề nghị bộ lọc được giảm xuống
- Biên độ và tần số có thể được kiểm soát độc lập
- Giảm đáng đề cập THD của dòng tải
Nhược điểm:
- Ổ phức tạp
- Đột biến điện áp
- Hệ thống bắc buộc 1 thiết bị bán dẫn có thời kì BẬT và TẮT thấp nên chúng siêu đắt
- Nhiễu tần số vô tuyến
- Tiếng ồn điện từ
- Đường truyền} buộc phải lớn để dùng trong giao tiếp
- Suy hao chuyển nguồn cao do tần số PWM cao
- Công suất tức thời của máy phát thay thế đổi
Những ứng dụng của PWM bao gồm:
- Trong những ngày tiên tiến, kỹ thuật điều chế độ rộng xung được dùng để điều khiển tốc độ của động cơ trong những ngành công nghiệp.
- Để khiến mờ ánh sáng.
- Để kiểm soát công suất điện.
- Trong hệ thống thông tin liên lạc.
- Trong hệ thống âm thanh.
- Trong những biến tần tiên tiến.
- Dùng kỹ thuật PWM và cơ chế chuyển nguồn, chúng ta có thể điều khiển những tín hiệu tương tự động bằng bí quyết dùng tín hiệu số.
VI. Phương pháp điều chế độ rộng xung.
Điều chế độ rộng xung (PWM) nói chính xác là điều chỉnh điện áp ra tải hoặc còn gọi là phương pháp điều chế dựa trên sự thay thế đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn tới sự thay thế đổi điện áp đầu ra.
Có 6 bí quyết điều chế độ rộng xung như dưới đây:
1. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung đơn.
Dùng cho nguồn 1 pha. Thay đổi đổi độ rộng của xung để điều khiển thời kì hoặc để điều khiển tín hiệu cổng của bóng bán dẫn để có thể điều khiển điện áp đầu ra của biến tần. Bằng bí quyết thay thế đổi độ rộng hoặc bằng bí quyết thay thế đổi độ rộng của tín hiệu chuyển phát nhanh, chúng ta chắn chắn chắn có thể thay thế đổi thời kì hoạt động của bóng bán dẫn. Lúc chúng ta thay thế đổi thời kì của bóng bán dẫn, chúng ta có thể thay thế đổi điện áp đầu ra của biến tần. Vì vậy, ví dụ độ rộng của xung cổng mà chúng ta nhận được như 1 đầu ra hoặc bộ so sánh sau khoản thời gian điều chế độ rộng xung thì độ rộng của điện áp đầu ra sẽ nhận được là d.
2. Điều chế độ rộng xung tiêm hài bậc bố.
Điện áp hài thứ bố ko có trên những điện áp pha và đường dây đối có tải bố pha có điểm trung tính thuộc loại dấu phẩy động. Do đấy, nó ko gây ra bất kỳ biến dạng nào trên điện áp pha. Bằng bí quyết thêm tín hiệu hài thứ bố trong tín hiệu tham chiếu hình sin tần số thấp, chúng ta có thể nhận được sự gia nâng cao biên độ trên dạng sóng điện áp đầu ra.
3. Điều chế nhiều xung độ rộng.
Điều chế nhiều xung độ rộng bao gồm nhiều số lượng xung trên 1/2 chu kỳ của điện áp đầu ra. Từng xung có thể được thay thế đổi bởi tín hiệu sóng mang trong mình. Tần số của sóng tam giác lớn hơn tần số được dùng trong điều chế độ rộng xung đơn và nó quyết định số lượng tín hiệu gating trên nửa chu kỳ. Bằng bí quyết dùng nhiều xung, hàm lượng sóng hài có thể được giảm bớt. Tần số quyết định số xung trên 1/2 chu kỳ. Điện áp đầu ra có thể được kiểm soát bằng bí quyết kiểm soát chỉ số điều chế.
4. Điều chế độ rộng xung hình sin.
Nó chỉ ra rằng việc tạo ra những đầu ra của điều chế độ rộng xung có sóng sin khiến tín hiệu điều chế. Thời kì chuyển nguồn của tín hiệu PWM có thể thu được bằng bí quyết so sánh sóng hình sin tham chiếu có sóng tam giác tần số cao. Loại điều chế độ rộng xung này được dùng nhiều trong những ứng dụng công nghiệp. Giá trị RMS của điện áp đầu ra có thể thay thế đổi bằng bí quyết thay thế đổi chỉ số điều chế. Kỹ thuật này cải thiện hệ số méo tiếng và loại bỏ mọi những sóng hài bé hơn hoặc bằng 2p-1. Bằng bí quyết dùng 1 bộ lọc, chúng ta có thể dễ dàng loại bỏ những sóng hài bậc cao.
5. Điều chế độ rộng xung dải trễ.
Trong kỹ thuật này, đầu ra được tự động do dao động trong dải lỗi được xác định trước được gọi là dải trễ. Tần số chuyển nguồn của những thiết bị nguồn ko cố định liên tục và sẽ thay thế đổi tùy thuộc} thuộc vào cường độ và tần số của tín hiệu tham chiếu. Lợi ích chính của sơ đồ điều khiển này là khả năng đáp ứng nhanh chóng có tải và quá độ dòng.
6. Điều chế độ rộng xung vector ko gian.
Điều chế vectơ ko gian PW (SVPWM) là 1 thuật toán để điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM). Nó được dùng để tạo ra những dạng sóng dòng điện xoay chiều (AC), phổ cập} nhất là điều khiển động cơ được cấp nguồn xoay chiều 3 pha trên những tốc độ khác nhau từ DC bằng bí quyết dùng nhiều bộ khuếch đại lớp D. Sóng hài hiện tại trên đầu ra giảm và do đấy phương pháp điều chế véc tơ này phân phối dòng điện hoặc điện áp đầu ra tối ưu.
Chúc bạn thành đạt trong công việc và vui vẽ trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 089 6688 629
-////-////-
GIỚI THIỆU ĐẾN BẠN SẢN PHẨM MÁY PHA CAFE TIỆN LỢI NGAY TẠI NHÀ TIROSS CHÍNH HÃNG:
-////-////-
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
