Onduleur PWM – Idéal pour les charges distinctes connectées

PWM (Pulse Width Modulated Inverters) a remplacé les anciens types d'onduleurs. Pour cette raison, ils disposent d'un large éventail d'applications en temps réel. Dans la plupart des cas, les entreprises les utilisent dans la création de circuits électroniques de puissance. Les onduleurs à modulation de largeur d'impulsion utilisent généralement des MOSFET, et ils sont donc communément appelés onduleurs PWM MOSFET. En effet, la plupart des onduleurs appliquent la technologie PWM pour produire une tension de sortie CA pour différentes fréquences et amplitudes. Dans cet article, nous aborderons le fonctionnement d'un onduleur PWM. Nous aborderons également les circuits que vous pouvez trouver dans un onduleur PWM et expliquerons certains types d'onduleurs PWM.

Qu'est-ce qu'un onduleur PWM ?

En bref, il s'agit d'un onduleur qui utilise la technologie de modulation de largeur d'impulsion pour fonctionner. Par conséquent, les onduleurs PWM peuvent conserver la tension de sortie à la tension alternative nominale quelle que soit la charge connectée. Cela fonctionne en modifiant la largeur de fréquence de la tension de sortie.

Le principe de fonctionnement de l'onduleur PWM

FIg 1 :Un onduleur industriel

Dans les onduleurs conventionnels, la tension de sortie change en fonction des changements de charge. Un onduleur de tension PWM corrige la tension de phase de sortie en utilisant la valeur d'une charge connectée en sortie.

Cela fonctionne en redirigeant certains des signaux de sortie vers le circuit intégré du contrôleur PWM. Le contrôleur PWM utilisera la tension de retour pour rectifier la largeur d'impulsion générée dans la zone de l'oscillateur.

Le réglage de la largeur de l'impulsion éliminera toute modification possible du signal à la sortie. Ainsi, la forme d'onde de la tension de sortie restera la même quelles que soient les variations de charge.

Quels circuits sont utilisés dans l'onduleur PWM ?

FIg 2 :schéma de circuit d'un onduleur PWM

Si vous observez un schéma de circuit d'onduleur PWM, vous vous rendrez compte qu'il utilise plusieurs circuits. Ceux-ci incluent :

Circuit du capteur de courant de charge de la batterie

Ce circuit maintient le flux de courant utilisé pour charger la batterie et le maintient à une valeur nominale. Il évite les fluctuations qui pourraient réduire la durée de vie de la batterie.

Circuit de détection de tension de batterie

Dans certains cas, la batterie peut s'épuiser. Ce circuit détecte la tension de l'onduleur nécessaire pour charger la batterie si cela se produit. Cela aide également à charger lentement la batterie une fois qu'elle est complètement chargée.

Circuit de détection secteur AC

Cela détecte si le secteur AC est présent. Supposons qu'il soit présent, l'onduleur passe en état de charge. En son absence, il passe en mode batterie.

Circuit de démarrage progressif

Ce circuit retarde la charge pendant une période de huit à dix secondes après la reprise du flux d'énergie. Il protège les MOSFET des courants alternatifs élevés.

Circuit de changement

Il commute les modes de fonctionnement de l'onduleur. Il peut s'agir du mode de charge ou de batterie, et il est basé sur la disponibilité du secteur.

Arrêter le circuit

Il surveille le fonctionnement de l'onduleur et l'arrête s'il détecte une anomalie. Il reçoit des entrées de plusieurs circuits de capteurs.

Circuit contrôleur PWM

Ici, le circuit contrôle la tension à la sortie de l'onduleur de tension PWM. Dans la plupart des cas, ils utilisent un seul circuit intégré tel que LM494 ou KA3535. Tous les circuits requis pour le fonctionnement PWM sont généralement intégrés dans ces circuits intégrés.

Circuit de charge de la batterie

Ce circuit contrôle le processus de charge de la batterie dans l'onduleur. Il reçoit des entrées du circuit de détection de secteur et des circuits de détection de batterie.

Circuit oscillateur

Dans ce cas, le circuit produit la fréquence de découpage. Il est généralement intégré au circuit intégré du PWM.

Circuit des pilotes

Ici, le circuit commande la sortie en fonction du signal de commutation de l'onduleur. Il ressemble au circuit du préamplificateur.

Types d'onduleurs PWM

En bref, un onduleur PWM fonctionne sous deux signaux, à savoir le signal de référence et le signal porteur. Ils génèrent l'impulsion nécessaire pour changer le mode de l'onduleur en comparant ces signaux. Il existe plusieurs techniques PWM. Ceux-ci incluent :

Modulation de largeur d'impulsion unique (SPWM)

Fig 3 :Un graphique de SPWM

Dans ce cas, ils utilisent une seule impulsion pour réguler la technique à chaque demi-vie. Ici, il utilise une onde triangulaire comme porteuse et une onde carrée comme signal de référence.

Par conséquent, l'impulsion de porte générée est le résultat de la comparaison de ces signaux. Mais cela provoque des harmoniques plus élevées.

Modulation de largeur d'impulsion multiple (MPWM)

Fig 4 : Contrôleur de vitesse PWM de moteur à courant continu

Ici, ils utilisent cette technique pour éviter le problème qui peut survenir lors de l'utilisation de SPWM. De la même manière, plusieurs impulsions remplacent l'impulsion unique à chaque demi-cycle de la tension de sortie. De plus, les développeurs régulent la fréquence de sortie en contrôlant la fréquence de la porteuse lors de l'assemblage.

La technologie MPWM est principalement utilisée par les onduleurs qui pilotent des systèmes de commande de moteurs à fréquence variable. Par conséquent, cela crée de nombreux ajustements de fréquence et de tension de sortie. Généralement, cette technologie améliore la qualité de la forme d'onde.

Modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale

Fig 5 : Onde sinusoïdale simple

Dans ce cas, une onde sinusoïdale remplace l'onde carrée comme signal de référence. Pendant ce temps, le porteur reste comme une onde triangulaire. Ainsi, la sortie sera des formes d'onde sinusoïdales. D'autre part, l'indice de modulation contrôle sa valeur efficace de tension.

Cependant, la modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale présente deux inconvénients principaux. Premièrement, il ne peut pas produire une tension de sortie aussi élevée que l'alimentation secteur. Deuxièmement, si la sortie doit être PWM entièrement sinusoïdale ; il est essentiel d'inclure de petites impulsions. Les entreprises le font si l'onde de modulation de crête est presque au même niveau que la tension porteuse de crête.

L'ajout de petites impulsions peut être presque impossible en raison du temps nécessaire pour allumer et éteindre les appareils. Ainsi, la plupart des industries éliminent les petites impulsions pour des raisons d'efficacité.

Modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale modifiée

Ici, le signal porteur est laissé entrer dans chaque demi-cycle initial et final 60° intervalles. Ainsi, cette modification améliore les caractéristiques harmoniques de la sortie. La commutation réduit la perte et augmente la composante fondamentale.

Conclusion

En conclusion, les onduleurs à largeur d'impulsion utilisent la technologie PWM pour réguler la sortie à une valeur nominale quelle que soit la charge. En raison de leur efficacité, ils ont de nombreuses applications industrielles, par exemple, dans les contrôleurs de vitesse PWM de moteur à courant continu. Ici, la variation de fréquence de la tension appliquée contrôle la vitesse du variateur.

Cela dit, voici notre aperçu du fonctionnement de l'onduleur PWM.

Cependant, si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous contacter.