(SINE WAVE) và xung vuông (SQUARE WAVE)
Khi tín hiệu sóng mang lớn hơn tín hiệu chuẩn, đầu ra của bộ so sánh ở trạng thái (mức hấp) còn ngược lại đầu ra của bộ so sánh ở trạng thái thứ hai (mức cao). Quy trình này được mô tả trong Hình 2.19.
- Trong đó, tín hiệu sóng mang là xung tam giác, tín hiệu chuẩn là tín hiệu sin
Hình 2.19: Sơ đồ cách tạo ra tín hiệu sin PWM
Sau khi qua bộ so sánh xuất ra tín hiệu ở bên dưới để đóng ngắt các khóa trong bộ nghịch lưu (ở đây là các khóa trong mạch cầu H sẽ được nói ở phần tiếp theo).
- Sự thay đổi của độ rộng xung trong tín hiệu PWM được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ và biến đổi nguồn. Tín hiệu PWM có thể được tạo ra khi sử dụng các bộ vi điều khiển hoặc các bộ tạo tín hiệu chuyên dụng.
2.3.5. Lọc sóng hài
2.3.5.1. Khái niệm về sóng hài
Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5.
Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, Sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao.
Sóng hài được đặc trưng của dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống.
Hình 2.20: Mô dạng tín hiệu méo gây bởi song hài
Nguyên nhân của sóng hài là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến thì là dạng hình sin nhưng dòng qua nó có dạng không sin.
Một dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier.
Quá trình tính toán có thể nối lưới có lưu trữ với mỗi hài riêng. Kết quả tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng của chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát nếu cần. Thông thường chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài.
Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của một dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Điều này làm đơn giản cho quá trình nghiên cứu hệ thống vì hầu hết các thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng đồng nhất. Tuy nhiên sự xuất hiện của sóng hài thường gây ra sự cố cho các thiết bị tải hoặc các bộ biến đổi dùng cho đo lường.
2.3.5.2. Nguyên nhân phát sinh sóng hài
Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn,…
Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò vi sóng,…
Bảng 2.1 trình bày dạng sóng của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng. Độ méo điều hòa phụ thuộc chế độ vận hành của thiết bị do sự đối xứng của dạng sóng dòng điện, phân tích phổ của chúng chỉ chứa các điều hòa bậc lẻ. Phổ có thể gián đoạn hoặc liên tục, có tính ngẫu nhiên hoặc lặp lại.
Sóng hài gây nên sự gia tăng nhiệt độ trong thiết bị và ảnh hưởng đến cách điện. Trong các trường hợp khắc nghiệt có thể làm hư hỏng thiết bị hay giảm tuổi thọ.
2.3.5.3. Tác hại sóng hài
Sóng hài có thể làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện. Động cơ cũng có thể bị quá nhiệt hoặc gây tiếng ồn và sự dao động của momen xoắn trên rotor dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung. Tụ điện quá nhiệt và trong phần lớn các trường hợp có thể dẫn tới phá huỷ chất điện môi. Các thiết bị hiển thị sử dụng điện và đèn chiếu sáng có thể bị chập chờn, các thiết bị bảo vệ có thể ngắt điện, máy tính lỗi (data network) và thiết bị đo cho kết quả sai.
2.3.5.4. Giải pháp lọc sóng hài
Việc loại bỏ sóng hài bằng các bộ lọc cộng hưởng LC chủ yếu theo các phương pháp:
- Cuộn cảm nối tiếp - Bộ lọc thụ động
- Bộ lọc thụ động mắc song song và nối tiếp - Bộ lọc tích cực