Tecnologia / Guida tecnica
Frequenza di commutazione PWM, portante e fondamentale
Una forma d'onda PWM può commutare rapidamente pur rappresentando un segnale desiderato più lento. La frequenza di commutazione, la frequenza fondamentale e la velocità di ciascun fronte descrivono proprietà diverse. Confonderle può produrre una descrizione fuorviante della qualità della tensione o delle perdite del convertitore.
Conta i cicli e descrivi separatamente i fronti.
La rapidità di commutazione non è la stessa grandezza della rapidità di transizione, e nessuna delle due, da sola, dimostra che la forma d'onda fondamentale sia pulita.
01 / Due scale temporali
Distinguere la sequenza degli impulsi dal segnale desiderato.
Un esempio di PWM basata su portante confronta un riferimento con una portante periodica per generare impulsi.
Un esempio di PWM basata su portante confronta un riferimento con una portante periodica per generare impulsi. La portante si ripete sulla scala temporale della commutazione, mentre un riferimento sinusoidale può variare a una frequenza fondamentale più bassa.
La trattazione di TI sugli inverter illustra che la fondamentale segue la frequenza di riferimento nel modello di modulazione dichiarato. Una dicitura relativa alla portante non identifica quindi un'uscita alla frequenza di rete, e una dicitura relativa alla fondamentale non identifica la frequenza di commutazione dei semiconduttori.
02 / Variazione del duty cycle
Comprendere una rappresentazione media all'interno di determinate condizioni.
La frazione del tempo di conduzione può variare tra i cicli di commutazione per rappresentare un valore medio variabile.
La frazione di tempo di conduzione può variare tra i cicli di commutazione per rappresentare un valore medio variabile. Su un intervallo breve rispetto alla variazione del riferimento, il valore medio degli impulsi può approssimare il valore desiderato, che varia più lentamente, nel modello applicabile.
Quella rappresentazione ha una regione di modulazione limitata e dipende dagli stati di commutazione disponibili. Estendere arbitrariamente una relazione di ampiezza oltre il suo modello può modificare la forma d'onda anziché preservare una fondamentale di ampiezza maggiore e priva di distorsioni.
03 / Contenuto di frequenza
Non classificare le componenti di commutazione come fondamentale.
La forma d'onda commutata non elaborata comprende più della sola fondamentale.
La forma d'onda di commutazione grezza comprende più della sola fondamentale. Le componenti legate alla portante e le bande laterali dipendono dalla modulazione, dalla topologia e dalle condizioni operative. Un singolo valore efficace della fondamentale non può descriverne l'intera distribuzione.
La pagina guida alle armoniche spiega le definizioni di misura. Non tutti i componenti ad alta frequenza sono semplicemente multipli interi della fondamentale e non tutte le analisi strumentali includono l'intero spettro di commutazione.
04 / Andamento dell'ondulazione
Collegare la durata del ciclo alla risposta dell'accumulo di energia.
Per un induttore ideale, durante un intervallo a tensione dichiarata, la variazione di corrente è proporzionale alla durata di tale intervallo.
Per un tratto temporale relativo a un induttore ideale sottoposto a una tensione specificata, la variazione di corrente è proporzionale alla durata di quel tratto. Intervalli di ripetizione più brevi possono quindi ridurre l'escursione di corrente per ciclo, se le altre condizioni rilevanti rimangono invariate.
Si tratta di un andamento fisico condizionato, non della prova che una frequenza di commutazione più elevata migliori sempre ogni indicatore di qualità. Il filtraggio, il livello di corrente, la modulazione e il sistema collegato influenzano il risultato effettivo.
05 / Frequenza e fronte
Distingui la ripetizione dalla pendenza della transizione.
La frequenza di commutazione descrive con quale frequenza avvengono i cicli.
La frequenza di commutazione descrive quanto spesso si verificano i cicli. La durata del fronte descrive quanto rapidamente varia una tensione o una corrente durante una singola transizione. Due forme d'onda possono avere la stessa frequenza di ripetizione e pendenze dei fronti diverse.
Fronti più rapidi possono modificare l'accoppiamento ad alta frequenza, mentre un numero maggiore di transizioni può modificare il bilancio delle perdite. Il guida ai modi di rumore tratta i percorsi; il guida alle perdite tratta l'energia per evento.
06 / Limite dell'ambito di applicazione
Mantenere il vocabolario del modello separato dalle affermazioni riguardanti l'hardware.
Una spiegazione della PWM non identifica il dispositivo effettivo, il metodo di controllo, il filtro di uscita o lo spettro di un convertitore fornito.
Una spiegazione della PWM non identifica il dispositivo effettivo, il metodo di controllo, il filtro di uscita o lo spettro di un convertitore fornito. Le descrizioni della fondamentale, della portante e dei fronti restano utili solo quando è chiaro l'ambito della forma d'onda a cui si riferiscono.
Qui non si afferma nulla riguardo a un'implementazione PWM MARSTON, a un valore della portante, a un dispositivo di commutazione o a un risultato relativo alla qualità dell'uscita. Questa pagina spiega le scale temporali e le relazioni di causa ed effetto senza modificare le impostazioni di commutazione né prescrivere una strategia di modulazione.
Prosegui la verifica con Meccanismi delle perdite per conduzione e commutazione nei semiconduttori.
Prosegui la verifica con Risonanza del filtro LC: frequenza naturale e smorzamento.
Prosegui la verifica con Rumore elettrico di modo comune e di modo differenziale.
Approfondisci la discussione sulla commutazione del convertitore con vettori spaziali e stati ideali dell'inverter e tempo morto dell'inverter ed errore della forma d'onda.
Informazioni generali: Texas Instruments Analog Applications Journal: riferimento, portante e componenti della forma d'onda dell'inverter. Questi riferimenti spiegano concetti del settore; sono distinti dai documenti MARSTON di prodotto e di progetto applicabili.
Concetti e condizioni fondamentali.
Leggere ogni grandezza insieme al riferimento, alle unità e alle condizioni dichiarate. Una relazione generale non stabilisce un valore specifico di un modello.
| Concetto / grandezza | Significato / relazione | Condizioni / limiti |
|---|---|---|
| Fondamentale | Componente lenta di riferimento prevista | Non la frequenza di ripetizione della portante. |
| Frequenza portante | Scala temporale della modulazione periodica | Dipende dal modello PWM specificato. |
| Variazione del duty cycle | Proporzione ciclica che rappresenta una media in evoluzione. | Valido nelle condizioni di modulazione. |
| Durata del fronte | Tempo per una singola transizione | Da distinguere dagli eventi al secondo. |
| Spettro | Componente fondamentale, componenti legate alla portante e altre componenti | Dipende dalla topologia e dal confine della forma d'onda. |
Domande ingegneristiche.
Una frequenza portante elevata significa una frequenza fondamentale elevata?
No. Descrivono scale temporali diverse.
Il valore medio di un impulso descrive ogni componente della forma d'onda?
No. Anche la forma d'onda grezza contiene variazioni più rapide.
L'aumento della frequenza di commutazione migliora sempre la qualità?
No. L'andamento dell'ondulazione, valido nelle condizioni indicate, è solo una parte del comportamento del sistema.
La frequenza e la velocità dei fronti sono la stessa cosa?
No. La frequenza di ripetizione e la durata della singola transizione sono grandezze diverse.
Il valore RMS della fondamentale può descrivere l'intero spettro di commutazione?
No. Il suo ambito è la componente fondamentale definita.
È specificata un'impostazione PWM per MARSTON?
No. Non viene indicato alcun valore implementato né alcuna regolazione della portante.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
Una forma d'onda PWM può commutare rapidamente pur rappresentando un segnale desiderato più lento. Condividere il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione tecnica.