۰
S2,S4
مزیت این روش آن است که فرکانس سوئیچینگ به طور موثری در این روش در مقایسه با روش دو قطبی دو برابر می شود. همچنین پرش ولتاژ در ولتاژ خروجی در هر بار سوئیچینگ به کاهش می یابد این در حالیست که در روش دو قطبی، پرش ولتاژ برابر می باشد. مزیت دو برابر شدن فرکانس سوئیچینگ در طیف هارمونیکی ولتاژ خروجی نمود پیدا می کند. زیرا پایین ترین هارمونیکها به عنوان باند های کناری فرکانسی دو برابر فرکانس سوئیچینگ ظاهر می شوند.
۲-۶-۳- مدولاسیون پهنای پالس موج مربعی(square-wave)
کلیدزنی موج مربعی نیز نوع خاصی از کلیدزنی(pwm) سینوسی است اگر دامنه ولتاژ کنترل بسیار بزرگتر از دامنه موج مثلثی باشد. در این روش هر کلید در هر پایه به مدت نیم سیکل از فرکانس خروجی مطلوب هدایت می کند. می توان شکل موج ولتاژ خروجی را در یک اینورتر نیم پل ، در شکل (۲- ۱۶a) دید. با بهره گرفتن از تحلیل فوریه ، حداکثر مقدار مولفه پایه و دیگر مولفه های هارمونیکی برای ولتاژ ورودی Vd بصورت زیر می باشد:
شکل( ۲- ۱۶): کلیدزنی موج مربعی
که مرتبه هارمونیکی h فقط شامل مقادیر فرد می باشد.یکی از مزایای عملکرد موج مربعی کاربرد آن در سیتم های با قدرت بالا می باشد زیرا در این روش هر سوئیچ تنها دو بار در هر سیکل تغییر حالت می دهد. یکی از مهمترین معایب این روش هم عدم توانایی اینورتر در تنظیم دامنه ولتاژ خروجی است و برای کنترل دامنه ولتاژ خروجی اینورتر باید ولتاژ ورودی dc اینورتر تنظیم شود.
۲-۶-۴ مدولاسیون شیفت فازی (phase shift modulation)
این نوع از مدولاسیون فقط در اینورتر تک فاز تمام پل، عملی می باشد. در حقیقت این روش، ترکیبی از کلیدزنی موج مربعی و کلیدزنی pwm تک قطبی می باشد. در شکل (۲-۱۶a) سوئیچ ها در دو پایه اینورتر بطور جداگانه کنترل می شوند (مانند کلیدزنی ولتاژ تک قطبی pwm) و همه سوئیچ ها دارای Duty cycle برابر با ۰.۵ (مشابه کنترل موج مربعی) می باشند که بین دو پایه فازی به اندازه تاخیر فازی وجود دارد. شکل موج های نمونه برای اینچنین عملکرد اینورتری که می تواند کنترل ولتاژ شیفت فازی و یا مدولاسیون شیفت فازی نامیده شود در شکل (۲-۱۶b) نشان داده شده است.
(a)
(b)
شکل (۲- ۱۶): کنترل اینورتر تمام پل، تک فاز با مدولاسیون شیفت فازی
(a) مدار قدرت (b) شکل موجهای ولتاژ
زاویه همپوشانی شکل موج ، ، می تواند کنترل شود. در طول این فاصله همپوشانی ، ولتاژ خروجی برابر صفر می باشدو در این فاصله یا دو سوئیچ بالایی روشن می باشند ویا دو سوئیچ پایینی روشنند. مشخص است که وقتی زاویه تاخیر فازی تغییر کند ، دامنه RMS ولتاژ خروجی خط به خط نیز تغییر می کند.
۲-۶-۵ کنترل جریان پیشگویانه(Predictive Current Control)
شکل (۲-۱۷) شماتیک کنترل جریان پیشگویانه یک اینورتر تک فاز را با بار سلفی خالص نشان می دهد. ولتاژ دو سر بار به قرار زیر است :
(۲-۳۱)
با متوسط گیری در یک سیکل سوئیچینگ (T) داریم:
(۲-۳۲)
بر اساس رابطه (۳-۲) و برای ایجاد جریان مرجع مطابق شکل (۳-۱۵) داریم:
(۲-۳۳)
که در آن i(n)، جریان بار در لحظه (n) است که مقدار مشخصی می باشد و i(n+1) ، جریان مرجع در لحظه(n+1) است که دراین لحظه جریان بار به این سطح برسد. L ،مقدار سلف بار و T برابر سیکل سوئیچینگ است. برای تولید جریان مرجع سینوسی، بر اساس رابطه(۱-۶) مقدار متوسط مورد نیاز برای رساندن جریان i(n) به مقدار i(n+1) در ابتدای هر سیکل سوئیچینگ محاسبه می گردد آنگاه براساس رابطه (۲-۳۴) مقدار Duty Cycle مورد نیاز در هرسیکل به دست می آید.
شکل(۲-۱۷): اینورتر تک فاز تمام پل با بار سلفی خالص
شکل(۲-۱۸): جریان مرجع و جریان بار و ولتاژ خروجی در کنترل جریان پیشگویانه
(۲-۳۴)
با جایگذاری (۲-۳۳) در (۲-۳۴) داریم:
(۲-۳۵)
با بدست آوردن Duty Cycle در هرسیکل و داشتن مقادیر ولتاژ متوسط و جریان بار می توان مدولاسیون را برای اینورتر نشان داده شده در شکل(۲-۱۷) ارائه کرد. شکل(۲-۱۸) جریان مرجع و جریان
بار و ولتاژ خروجی در کنترل جریان پیشگویانه با کلیدزنی تک قطبی را نشان می دهد. دو شکل زیر نتایج شبیه سازی کنترل جریان پیشگویانه اینورتر منبع ولتاژ نشان داده شده در شکل (۲-۱۷) را نشان می دهد. شکل (۲- ۱۹) جریان بار و ولتاژ خروجی یک اینورتر منبع ولتاژ تک فاز را با بار سلفی ۵میل هانری و ولتاژdc ورودی ۵۰ ولت با تعداد ۲۰ نمونه برداری در یک سیکل جریان مرجع را با کنترل جریان پیشگویانه برای تولید جریان سینوسی با دامنه۳۰ آمپر نشان می دهد.
شکل (۲-۱۹) : جریان بار و ولتاژخروجی اینورتر با ۲۰ نمونه برداری در یک سیکل جریان مرجع با کنترل جریان پیشگویانه
همچنین شکل(۲- ۲۰) ولتاژ و جریان بار را با ۱۰۰ نمونه برداری در یک سیکل جریان مرجع نشان می دهد. با مقایسه شکلهای (۲- ۱۹) و (۲- ۲۰) مشاهده می گردد که هرچه تعداد نمونه برداری(فرکانس سوئیچینگ) بیشتر باشد شکل موج جریان بار به جریان مرجع نزدیک تر است که امری بدیهی به نظر می رسد.
۲-۶- ۶ کنترل جریان باند هیسترزیس با کلیدزنی دو قطبی (bipolar)
کنترل جریان باند هیسترزیس، یک تکنیک PWM است که مستقیما برای کنترل جریان استفاده می شود . این روش در اجرا بسیار ساده می باشد و همچنین دانستن اطلاعات دقیق بار و سیستم مورد نیاز نمی باشد و دارای پاسخ دینامیکی بسیار مناسبی است. در کنترل دو قطبی زوج سوئیچهای قطری (S1,S4 یا S2,S3 ) در یک لحظه خاموش وروشن می گردند وکلیدهای هر پایه به صورت مکمل همدیگر کلیدزنی می شوند . درنتیجه دو حالت اتصال وجود دارد که سطوح ولتاژ +Vdc و –Vdcرا در پایانه اینورتر ایجاد می کند.
شکل (۲-۲۰): جریان بار و ولتاژخروجی اینورتر با ۱۰۰ نمونه برداری در یک سیکل جریان مرجع با کنترل جریان پیشگویانه
همانطور که در شکل (۲-۲۱) نشان داده شده است برای کنترل جریان هیسترزیس یک اینورتر تک فاز با کلیدزنی دوقطبی ،سیگنال خطای حاصل از مقایسه جریان واقعی و جریان بار مرجع به یک کنترلر جریان هیسترزیس داده می شود که پالس خروجی به سوئیچها ی(S4,S1) و متمم آن به سوئیچهای (S2,S3) اعمال می گردد.
(a )
(b)
شکل (۲-۲۱): کنترل جریان باند هیسترزیس با کلیدزنی دو قطبی (a) : اعمال پالس به سوئیچها (b) : شکل موج جریان کنترل شده با باندهای بالا وپایین و ولتاژ دو قطبی
۲-۶- ۷ کنترل جریان باند هیسترزیس با کلیدزنی تک قطبی
در کلیدزنی تک قطبی، ۴ حالت اتصال در مبدل وجود دارد . در این روش ، سوئیچ S3 در طول یک نیم سیکل روشن می باشد و کلیدهای S1 و S2 به طور متناوب در طول هر سیکل کلیدزنی روشن وخاموش می شوند و ولتاژ Vdc و صفر در دو سر بار ایجاد می گردد . همچنین در طول نیم سیکل بعدی ،سوئیچ S4 در طول یک نیم سیکل روشن می باشد و کلیدهای S1 و S2 به طور متناوب در طول هر سیکل کلیدزنی روشن وخاموش می شوند و ولتاژ -Vdc و صفر در دو سر بار ایجاد می گردد. لازم به ذکر است که سوئیچهای یک شاخه به صورت متمم، عمل می کند.
