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modulador pwm- Pulse Width Modulation, Resumos de Eletrônica

antigo simples de descrição do modulador

Tipologia: Resumos

2019

Compartilhado em 22/10/2019

mayk-sousa-1
mayk-sousa-1 🇧🇷

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Modulador SPWM com Amplificadores
Operacionais simulado no Software Multisim
Mayk Willian Araújo De Sousa
Graduação - Engenharia Elétrica
Universidade Federal de Acre - UFAC
Rio Branco, Acre, Brasil
Resumo—O trabalho tem a finalidade de apresentar a
simulação de um modulador senoidal com uso de controle
de chamada PWM e amplificadores operacionais em sua
implementação. Será apresentado circuitos que suas saídas
serão ondas, onde serão comparadas no intuito de saber
qual será a forma de onda de saída dessas ondas com-
paradas, além da apresentação do circuito completo do
modulador.
I. IN TRO DUÇ ÃO
Os conversores são utilizados com bastante frequência
na industria automotiva e desenvolvimento de novas
tecnologias, onde seu uso cresce em novos projetos
eletrônicos. O equipamento tem como função otimizar o
controle e o desempenho de vários processos e sistemas.
Como muitos sistemas necessitam de controle da tensão
de saída ou a frequência, umas das ideias melhor apli-
cada é a técnica de modulação de largura de pulso, isto
é, trata-se da captação de dois sinais de onda da tensão,
no qual um sinal de alta e baixa frequência para assim
serem comparados para obter uma frequência fixa e ter
uma largura de pulso variável. Esse trabalho objetiva
captar os sinais de tensão e aplicar um comparador para
comparar esses dois sinais.
A. Modulador Senoidal PWM
Figura 1. Ondas geradas pelo SPWM
A modulação pode ser usada para controlar um inver-
sor monofásico, pois pode controlar diretamente a tensão
de saída e a frequência do inversor de acordo com a
função senoidal, por exemplo.
Nesse trabalho será usado para Modulação PWM para
a obtenção dos dois sinais no qual são comparados, um
sinal da portadora com amplitude e frequências fixas,
com três referências senoidal chamados de de sinais
moduladores. A saída PWM resultante segue a amplitude
a frequência do sinal de referência modulador, e deste
modo são gerados os sinais de comando que controlam
a comutação dos semi-condutores do conversor.
No uso da implementação digital(pois a
implementação analógica não é recomendável pois
existem problemas ao nível da sensibilidade dos
componentes que podem deteriorar a modulação,logo,
melhor a lógica por esses problemas), o sinal modulador
é amostrado à frequência de comutação. O valor da
forma senoidal de referência é mantido entre intervalos
de amostragem, pelo que o sinal modulador resulta
numa forma de onda discretizada O PWM resultante é
definido então pelas interseções entre a forma de onda
discretizada e o sinal triangular portador.
B. Modulação SPWM com Amplificador Operacional
Figura 2. Onda Triângular
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Modulador SPWM com Amplificadores

Operacionais simulado no Software Multisim

Mayk Willian Araújo De Sousa

Graduação - Engenharia Elétrica Universidade Federal de Acre - UFAC Rio Branco, Acre, Brasil

Resumo—O trabalho tem a finalidade de apresentar a simulação de um modulador senoidal com uso de controle de chamada PWM e amplificadores operacionais em sua implementação. Será apresentado circuitos que suas saídas serão ondas, onde serão comparadas no intuito de saber qual será a forma de onda de saída dessas ondas com- paradas, além da apresentação do circuito completo do modulador.

I. INTRODUÇÃO Os conversores são utilizados com bastante frequência na industria automotiva e desenvolvimento de novas tecnologias, onde seu uso cresce em novos projetos eletrônicos. O equipamento tem como função otimizar o controle e o desempenho de vários processos e sistemas. Como muitos sistemas necessitam de controle da tensão de saída ou a frequência, umas das ideias melhor apli- cada é a técnica de modulação de largura de pulso, isto é, trata-se da captação de dois sinais de onda da tensão, no qual um sinal de alta e baixa frequência para assim serem comparados para obter uma frequência fixa e ter uma largura de pulso variável. Esse trabalho objetiva captar os sinais de tensão e aplicar um comparador para comparar esses dois sinais.

A. Modulador Senoidal PWM

Figura 1. Ondas geradas pelo SPWM

A modulação pode ser usada para controlar um inver- sor monofásico, pois pode controlar diretamente a tensão de saída e a frequência do inversor de acordo com a função senoidal, por exemplo. Nesse trabalho será usado para Modulação PWM para a obtenção dos dois sinais no qual são comparados, um sinal da portadora com amplitude e frequências fixas, com três referências senoidal chamados de de sinais moduladores. A saída PWM resultante segue a amplitude a frequência do sinal de referência modulador, e deste modo são gerados os sinais de comando que controlam a comutação dos semi-condutores do conversor. No uso da implementação digital(pois a implementação analógica não é recomendável pois existem problemas ao nível da sensibilidade dos componentes que podem deteriorar a modulação,logo, melhor a lógica por esses problemas), o sinal modulador é amostrado à frequência de comutação. O valor da forma senoidal de referência é mantido entre intervalos de amostragem, pelo que o sinal modulador resulta numa forma de onda discretizada O PWM resultante é definido então pelas interseções entre a forma de onda discretizada e o sinal triangular portador.

B. Modulação SPWM com Amplificador Operacional

Figura 2. Onda Triângular

  1. Gerador Triangular: Os sinais triangulares é uma forma de onda na qual cresce e decresce de acordo com seus valores de máximos e mínimos em um certo período de tempo e essa descida e subida pode vim à acontecer em instantes diferentes. Trata-se de um oscilador com dois amplificadores operacionais capaz de gerar sinais retangulares e triangulares. A faixa de frequência vai de fração de hertz a algumas centenas de quilohertz e amplificadores operacionais equivalentes ao 741 podem ser usados. A fonte de alimentação deve ser simétrica e sua tensão depende dos amplificadores operacionais usados. R1 e determinam a frequência de operação. Na simulação usamos os dois canais do osciloscópio virtual do Multisim para observar as formas de onda dos sinais gerados. Está onda triangular foi obtida através do circuito implementado a seguir.

Figura 3. Circuito Da onda Triângular

O gerador de onda triangular implementado no cir- cuito PWM tem o papel de portador.

Figura 4. Onda Senoidal

  1. Gerador Senoidal: A onda senoidal ou também chamada sinusoidal obedece a uma função seno ou cosseno e é a forma de onda mais simples.È uma curva matemática que descreve uma oscilação repetitiva suave sem esta é uma onda contínua. Como essa forma de onda é umas das mais simples a mesma é bastante

usada.No trabalho foi usada utilizada como modulante do modulador SPWM. Para produzirmos uma onda se- noidal de baixa frequência utilizamos uma variação do circuito chamado “Ponte de Wien”, capaz de fornecer um sinal senoidal a partir de um sinal DC, com baixíssima distorção. o circuito a seguir o qual foi gerado a forma de onda senoidal.

Figura 5. Circuito da Onda Senoidal

O oscilador de duplo T apresentado acima é usado para gerar sinais senoidais de baixa frequência. O os- cilador de duplo T também pode produzir oscilações amortecidas que são especialmente úteis em projetos de instrumentos de percussão eletrônicos. A figura 5 mostra a configuração básica usando transistores NPN de uso geral para este tipo de oscilador. Como havíamos a necessidade de obter 60Hz na saída do circuito, com isso foi calculado os valeres dos resistores. Esse circuito teve a função de modulador. as formulas para termos esses valores foram. Sendo que escolhemos um certo valor para o capacitor.

F =

(2π)R 1 C 1

  1. Comparador: Com a a união dos circuitos da onda triangular e senoidal nas saídas para obtermos uma forma de onda quadrada. Tivemos na saída uma onda quadrada de acordo com esperado.