কিভাবে একটি একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করা এবং বাস্তবায়ন: 9 ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:57

এই নির্দেশযোগ্য পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স অ্যাপ্লিকেশনে ডায়ালগের গ্রিনপ্যাক ™ সিএমআইসি ব্যবহার অনুসন্ধান করে এবং বিভিন্ন নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি একক-ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রয়োগের প্রদর্শন করবে। একক-ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার মান নির্ধারণের জন্য বিভিন্ন পরামিতি ব্যবহার করা হয়। একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার হল টোটাল হারমোনিক ডিসটোরশন (THD)। টিএইচডি একটি সংকেতের মধ্যে সুরেলা বিকৃতির একটি পরিমাপ এবং মৌলিক ফ্রিকোয়েন্সি শক্তির সাথে সমস্ত সুরেলা উপাদানগুলির ক্ষমতার সমষ্টি অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

নীচে আমরা সিঙ্গেল-ফেজ ইনভার্টার তৈরির জন্য সমাধান কীভাবে প্রোগ্রাম করা হয়েছে তা বোঝার জন্য প্রয়োজনীয় পদক্ষেপগুলি বর্ণনা করেছি। যাইহোক, যদি আপনি শুধু প্রোগ্রামিং এর ফলাফল পেতে চান, ইতিমধ্যে সম্পন্ন GreenPAK ডিজাইন ফাইল দেখতে GreenPAK সফটওয়্যারটি ডাউনলোড করুন। আপনার কম্পিউটারে গ্রিনপ্যাক ডেভেলপমেন্ট কিট লাগান এবং সিঙ্গল-ফেজ ইনভার্টার তৈরি করতে প্রোগ্রাম হিট করুন।

ধাপ 1: একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল

একটি পাওয়ার বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল, বা বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল, একটি বৈদ্যুতিন ডিভাইস বা সার্কিট্রি যা সরাসরি কারেন্ট (ডিসি) কে পরিবর্তিত কারেন্ট (এসি) তে পরিবর্তন করে। এসি আউটপুটের পর্যায় সংখ্যাগুলির উপর নির্ভর করে, বিভিন্ন ধরণের ইনভার্টার রয়েছে।

● একক ফেজ ইনভার্টার

● থ্রি-ফেজ ইনভার্টার

ডিসি হল বৈদ্যুতিক চার্জের একমুখী প্রবাহ। যদি একটি ধ্রুবক ভোল্টেজ বিশুদ্ধভাবে প্রতিরোধী সার্কিট জুড়ে প্রয়োগ করা হয়, তাহলে এটি একটি ধ্রুবক স্রোতে পরিণত হয়। তুলনামূলকভাবে, এসির সাথে, বৈদ্যুতিক স্রোতের প্রবাহ পর্যায়ক্রমে মেরুতাকে বিপরীত করে। সবচেয়ে সাধারণ এসি ওয়েভফর্ম হল সাইন ওয়েভ, কিন্তু এটি ত্রিভুজাকার বা বর্গাকার তরঙ্গও হতে পারে। বিভিন্ন বর্তমান প্রোফাইলের সাথে বৈদ্যুতিক শক্তি স্থানান্তর করার জন্য, বিশেষ ডিভাইসের প্রয়োজন হয়। যেসব যন্ত্র AC কে DC তে রূপান্তরিত করে সেগুলিকে রেকটিফায়ার বলা হয় এবং যেসব যন্ত্র DC কে AC তে রূপান্তর করে সেগুলিকে ইনভার্টার বলা হয়।

ধাপ 2: একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার টপোলজি

সিঙ্গেল ফেজ ইনভার্টারের দুটি প্রধান টপোলজি রয়েছে; অর্ধ-সেতু এবং পূর্ণ-সেতু টপোলজি। এই অ্যাপ্লিকেশন নোট পূর্ণ-সেতু টপোলজি উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যেহেতু এটি অর্ধ-সেতু টপোলজির তুলনায় দ্বিগুণ আউটপুট ভোল্টেজ প্রদান করে।

ধাপ 3: পূর্ণ-সেতু টপোলজি

একটি পূর্ণ-সেতু টপোলজিতে 4 টি সুইচের প্রয়োজন হয়, যেহেতু বিকল্প আউটপুট ভোল্টেজ সুইচিং কোষের দুটি শাখার পার্থক্য দ্বারা প্রাপ্ত হয়। আউটপুট ভোল্টেজটি বুদ্ধিমানভাবে ট্রানজিস্টরগুলিকে বিশেষ সময় ইনস্ট্যান্টগুলিতে চালু এবং বন্ধ করে দেওয়া হয়। সুইচ বন্ধ আছে তার উপর নির্ভর করে চারটি ভিন্ন রাজ্য রয়েছে। নীচের সারণী রাজ্য এবং আউটপুট ভোল্টেজ সংক্ষিপ্ত করে যার উপর ভিত্তি করে সুইচ বন্ধ করা হয়।

আউটপুট ভোল্টেজ সর্বাধিক করার জন্য, প্রতিটি শাখায় ইনপুট ভোল্টেজের মৌলিক উপাদান অবশ্যই 180º ফেজের বাইরে থাকতে হবে। প্রতিটি শাখার অর্ধপরিবাহী কর্মক্ষমতায় পরিপূরক, যার অর্থ হল যখন একটি অন্যটি পরিচালনা করছে তখন কাট-অফ এবং বিপরীতভাবে। এই টপোলজি ইনভার্টারগুলির জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়। চিত্র 1 এর চিত্রটি সিঙ্গেলফেজ ইনভার্টারের জন্য একটি পূর্ণ-সেতু টপোলজির সার্কিট দেখায়।

ধাপ 4: ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর

ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টার (আইজিবিটি) একটি তৃতীয় পিএনজংশনের সংযোজন সহ একটি মোসফেটের মতো। এটি একটি MOSFET এর মত ভোল্টেজ-ভিত্তিক নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়, কিন্তু উচ্চ লোড এবং কম স্যাচুরেশন ভোল্টেজ সম্পর্কিত BJT- এর মতো আউটপুট বৈশিষ্ট্যের সাথে।

তার স্থির আচরণের উপর চারটি প্রধান অঞ্চল লক্ষ্য করা যায়।

● তুষারপাত অঞ্চল

● স্যাচুরেশন অঞ্চল

● কাটা এলাকা

● সক্রিয় অঞ্চল

তুষারপাত অঞ্চল হল সেই এলাকা যখন ব্রেকডাউন ভোল্টেজের নীচে একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, যার ফলে আইজিবিটি ধ্বংস হয়। কাটা এলাকায় ভাঙ্গন ভোল্টেজ থেকে থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ পর্যন্ত মান অন্তর্ভুক্ত, যেখানে আইজিবিটি পরিচালনা করে না। স্যাচুরেশন অঞ্চলে, আইজিবিটি একটি নির্ভরশীল ভোল্টেজ উৎস এবং একটি সিরিজ প্রতিরোধের মতো আচরণ করে। ভোল্টেজের কম বৈচিত্রের সাথে, বর্তমানের উচ্চ পরিবর্ধন অর্জন করা যায়। এই এলাকাটি অপারেশনের জন্য সবচেয়ে কাঙ্ক্ষিত। যদি ভোল্টেজ বাড়ানো হয়, IGBT সক্রিয় অঞ্চলে প্রবেশ করে এবং বর্তমান স্থির থাকে। আইজিবিটির জন্য একটি সর্বোচ্চ ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়েছে যাতে এটি হিমবাহ অঞ্চলে প্রবেশ না করে। এটি পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে সর্বাধিক ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টরগুলির মধ্যে একটি, যেহেতু এটি কয়েকটি ভোল্ট থেকে কেভি পর্যন্ত বিস্তৃত ভোল্টেজ এবং কেডব্লিউ এবং মেগাওয়াটের মধ্যে ক্ষমতা সমর্থন করতে পারে।

এই ইনসুলেটেড গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর ফুল-ব্রিজ সিঙ্গেল-ফেজ ইনভার্টার টপোলজির জন্য সুইচিং ডিভাইস হিসেবে কাজ করে।

ধাপ 5: GreenPAK এ পালস প্রস্থ মডুলেশন ব্লক

পালস প্রস্থ মডুলেশন (পিডব্লিউএম) ব্লক একটি দরকারী ব্লক যা বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। DCMP/PWM ব্লক PWM ব্লক হিসেবে কনফিগার করা যায়। PWM ব্লক FSM0 এবং FSM1 এর মাধ্যমে পাওয়া যেতে পারে। PWM IN+ পিন FSM0 এর সাথে সংযুক্ত থাকে যখন IN- পিন FSM1 এর সাথে সংযুক্ত থাকে। FSM0 এবং FSM1 উভয়ই PWM ব্লকে 8-বিট ডেটা সরবরাহ করে। PWM সময়কাল FSM1 এর সময়কাল দ্বারা নির্ধারিত হয়। PWM ব্লকের জন্য ডিউটি চক্র FSM0 দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।

?????? ???? ????? = ??+ / 256

ডিউটি চক্র কনফিগারেশনের জন্য দুটি বিকল্প রয়েছে:

● 0-99.6%: ডিসি 0% থেকে 99.6% পর্যন্ত এবং IN+/256 হিসাবে নির্ধারিত হয়।

● 0.39-100%: ডিসি 0.39% থেকে 100% পর্যন্ত এবং এটি (IN + + 1)/256 হিসাবে নির্ধারিত হয়।

ধাপ 6: PWM ভিত্তিক স্কয়ার ওয়েভ বাস্তবায়নের জন্য GreenPAK ডিজাইন

বিভিন্ন নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি রয়েছে যা একটি একক-ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রয়োগ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ধরনের একটি নিয়ন্ত্রণ কৌশল একটি একক ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল জন্য একটি PWM- ভিত্তিক বর্গ তরঙ্গ অন্তর্ভুক্ত।

একটি GreenPAK CMIC ব্যবহার করা হয় পর্যায়ক্রমে সুইচিং প্যাটার্ন তৈরির জন্য যাতে ডিসিকে সহজেই AC তে রূপান্তর করা যায়। ডিসি ভোল্টেজগুলি ব্যাটারি থেকে খাওয়ানো হয় এবং বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল থেকে প্রাপ্ত আউটপুট এসি লোড সরবরাহ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই অ্যাপ্লিকেশনের উদ্দেশ্যে মনে রাখবেন যে এসি ফ্রিকোয়েন্সি 50Hz এ সেট করা হয়েছে, যা বিশ্বের অনেক অংশে একটি সাধারণ গৃহস্থালী বিদ্যুৎ ফ্রিকোয়েন্সি। অনুরূপভাবে, সময়কাল 20ms।

SW1 এবং SW4 এর জন্য GreenPAK দ্বারা যে সুইচিং প্যাটার্ন তৈরি করতে হবে তা চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে।

SW2 এবং SW3 এর সুইচিং প্যাটার্ন চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে

উপরের সুইচিং নিদর্শনগুলি সুবিধামত একটি PWM ব্লক ব্যবহার করে উত্পাদিত হতে পারে। PWM সময়কাল FSM1 এর সময়কাল দ্বারা নির্ধারিত হয়। FSM1 এর সময়কাল 50Hz ফ্রিকোয়েন্সি অনুসারে 20ms সেট করতে হবে। PWM ব্লকের জন্য শুল্ক চক্র FSM0 থেকে প্রাপ্ত তথ্য দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। 50% শুল্ক চক্র উৎপন্ন করার জন্য, FSM0 কাউন্টার মান 128 হতে হবে।

সংশ্লিষ্ট GreenPAK ডিজাইন চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে।

ধাপ 7: স্কয়ার ওয়েভ কন্ট্রোল স্ট্র্যাটেজির অসুবিধা

স্কোয়ার ওয়েভ কন্ট্রোল স্ট্র্যাটেজি ব্যবহার করে ইনভার্টার প্রচুর পরিমাণে হারমোনিক তৈরি করে। মৌলিক ফ্রিকোয়েন্সি ছাড়াও, বর্গ তরঙ্গ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার জন্য বিজোড় ফ্রিকোয়েন্সি উপাদান রয়েছে। এই হারমোনিক্স মেশিন ফ্লাক্সকে স্যাচুরেটেড করে তোলে, এইভাবে মেশিনের দুর্বল পারফরম্যান্সের দিকে পরিচালিত করে, কখনও কখনও এমনকি হার্ডওয়্যারের ক্ষতি করে। অতএব, এই ধরণের ইনভার্টার দ্বারা উত্পাদিত THD খুব বড়। এই সমস্যাটি কাটিয়ে ওঠার জন্য আরেকটি নিয়ন্ত্রণ কৌশল যা কোয়াসি-স্কোয়ার ওয়েভ নামে পরিচিত, যা বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল দ্বারা উত্পাদিত হারমোনিকের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে।

ধাপ 8: PWM ভিত্তিক আধা-বর্গ তরঙ্গ বাস্তবায়নের জন্য GreenPAK ডিজাইন

আধা-বর্গ তরঙ্গ নিয়ন্ত্রণ কৌশলতে, একটি শূন্য আউটপুট ভোল্টেজ প্রবর্তন করা হয় যা প্রচলিত বর্গ তরঙ্গরূপে উপস্থিত হরমোনিকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে। আধা-বর্গ তরঙ্গ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল ব্যবহারের প্রধান সুবিধার মধ্যে রয়েছে:

The মৌলিক উপাদানটির প্রশস্ততা নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে (নিয়ন্ত্রণ করে α)

Har কিছু সুরেলা বিষয়বস্তু নির্মূল করা যেতে পারে (নিয়ন্ত্রণ করেও)

মৌলিক উপাদানটির প্রশস্ততা Form এর মান নিয়ন্ত্রণ করে নিয়ন্ত্রিত হতে পারে যেমনটি সূত্র 1 এ দেখানো হয়েছে।

নবম হারমোনিক নির্মূল করা যায় যদি এর প্রশস্ততা শূন্য করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, তৃতীয় সুরেলা (n = 3) এর প্রশস্ততা শূন্য যখন α = 30 ° (সূত্র 2)।

আধা-বর্গ তরঙ্গ নিয়ন্ত্রণ কৌশল বাস্তবায়নের জন্য গ্রীনপাক ডিজাইন চিত্র 9 এ দেখানো হয়েছে।

PWM ব্লক 50 % ডিউটি চক্রের সাথে একটি বর্গাকার তরঙ্গরূপ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। শূন্য আউটপুট ভোল্টেজ প্রবর্তন করা হয় ভোল্টেজ বিলম্ব করে আউটপুট পিন -15 জুড়ে। P-DLY1 ব্লকটি তরঙ্গাকৃতির ক্রমবর্ধমান প্রান্ত সনাক্ত করতে কনফিগার করা হয়েছে। P-DLY1 পর্যায়ক্রমে প্রতিটি সময়ের পরে ক্রমবর্ধমান প্রান্তটি সনাক্ত করবে এবং DLY-3 ব্লকটি ট্রিগার করবে, যা পিন -15 আউটপুট সক্ষম করতে একটি D-flip ফ্লপ জুড়ে VDD ক্লক করার আগে 2ms বিলম্ব সৃষ্টি করে।

পিন -15 SW1 এবং SW4 উভয়ই চালু করতে পারে। যখন এটি ঘটে, লোড জুড়ে একটি ইতিবাচক ভোল্টেজ উপস্থিত হবে।

P-DLY1 রাইজিং এজ ডিটেকশন মেকানিজম DLY-7 ব্লককেও সক্রিয় করে, যা 8ms এর পর D-flip flop রিসেট করে এবং 0 V আউটপুট জুড়ে প্রদর্শিত হয়।

DLY-8 এবং DLY-9 একই ক্রমবর্ধমান প্রান্ত থেকে ট্রিগার করা হয়। DLY-8 10ms এর বিলম্ব উৎপন্ন করে এবং আবার DLY-3 ট্রিগার করে, যা 2ms পরে DFF কে ঘড়ি দেবে এবং দুটি এবং গেট জুড়ে যৌক্তিক উচ্চতা সৃষ্টি করবে।

এই সময়ে PWM ব্লক থেকে আউট+ 0 হয়ে যায়, যেহেতু ব্লকের ডিউটি চক্র 50 %হওয়ার জন্য কনফিগার করা হয়েছিল। আউট- পিন -16 জুড়ে প্রদর্শিত হবে যার ফলে SW2 এবং SW3 চালু হয়, লোড জুড়ে একটি বিকল্প ভোল্টেজ তৈরি করে। 18ms এর পরে DLY-9 DFF রিসেট করবে এবং 0V পিন -16 জুড়ে উপস্থিত হবে এবং পর্যায়ক্রমিক চক্র একটি AC সংকেত আউটপুট করতে থাকবে।

বিভিন্ন GreenPAK ব্লকের কনফিগারেশন চিত্র 10-14 এ দেখানো হয়েছে।

ধাপ 9: ফলাফল

12 V ডিসি ভোল্টেজ ব্যাটারি থেকে বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল সরবরাহ করা হয়। বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এই ভোল্টেজকে একটি এসি তরঙ্গরূপে রূপান্তরিত করে। বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল থেকে আউটপুট একটি স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার যা 12 V এসি ভোল্টেজকে 220 V তে রূপান্তরিত করে যা এসি লোডগুলি চালাতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

উপসংহার

এই নির্দেশনায়, আমরা একটি সিঙ্গেল-ফেজ ইনভার্টার প্রয়োগ করেছি স্কয়ার ওয়েভ এবং কোয়াসি স্কোয়ার ওয়েভ কন্ট্রোল কৌশল গ্রিনপ্যাক একটি সিএমআইসি ব্যবহার করে। গ্রিনপ্যাক সিএমআইসি মাইক্রো কন্ট্রোলার এবং এনালগ সার্কিটরির সুবিধাজনক বিকল্প হিসেবে কাজ করে যা প্রচলিতভাবে একক-ফেজ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল করার জন্য ব্যবহৃত হয়। তদ্ব্যতীত, গ্রিনপ্যাক সিএমআইসিগুলির থ্রি ফেজ ইনভার্টারের ডিজাইনে সম্ভাবনা রয়েছে।