Cómo decidir la frecuencia de corte de un filtro LC para un ancho de pulso onda sinusoidal modulada con frecuencia fundamental de 50Hz y frecuencia de frecuencia de conmutación de 10Khz?
Lo primero que hay que reconocer es que un filtro LC de paso bajo se convierte en un filtro sintonizado en serie en la resonancia y esto creará todo tipo de problemas si tu frecuencia PWM (o los 50 Hz que estás tratando de reconstruir) están alineados con la resonancia. ¡Manténgase alejado del punto de resonancia!
Así que la regla simple es colocar el punto de 3 dB del filtro LC de paso bajo a distancias espectrales iguales de 50 Hz y 50 kHz. Matemáticamente eso es \$\sqrt{50\times 10000}\$ = 707 Hz.
Pero hay mucha indulgencia en este valor y, por ejemplo, bajarlo a (digamos) 150 Hz no será un gran problema. Por supuesto, habrá algunas corrientes de 50 Hz que fluyan hacia el cable de retorno que no pasen por la carga y esto representa una pérdida, pero tienes que decidir lo importantes que son para ti.
¿Por qué no se va a 707 Hz?
Dado que el LC le dará una atenuación por encima de 707 Hz de 40 dB por década, eso significa que su señal PWM de 10 kHz se atenúa al menos 40 dB. Aquí hay una herramienta en línea que he configurado con algunos valores: -
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He puesto la resistencia de carga a 10 ohmios (una carga pesada) y es importante modelar esto en el sistema. También he ajustado la posición del cursor para que esté a unos 10 kHz y la atenuación es de 45 dB.
45 dB es una reducción de voltaje de 178, por lo que si su amplitud PWM es (digamos) 100 voltios pico a pico, en la salida se suprimirá a 0,56 voltios pico a pico.
Quiero saber los factores que hay que tener en cuenta en el diseño de un filtro que se va a implementar con un inversor de onda sinusoidal pura.
Pero, cuidado con las cargas ligeras y los efectos transitorios que pueden tener. Por ejemplo, si su carga aumenta su resistencia de 10 ohmios a (digamos) 100 ohmios, verá un pico en la respuesta de frecuencia como este: -
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Ahora el efecto que tiene esto puede ser problemático. Seguro que no estás generando ninguna frecuencia alrededor de 700 Hz, pero algunos efectos de carga variable pueden interactuar con la resonancia y darte un voltaje de salida más estropeado.
Por eso es importante modelar el circuito LC y la carga en un simulador. No es necesario que modeles la generación de PWM (a menos que quieras hacerlo), pero todo ello ayuda a comprender mejor lo que puede ocurrir. Además, ten en cuenta que el filtro LC introduce un desplazamiento de fase de 180 grados desde menos de 700 Hz hasta más de 700 Hz - esto puede causar estragos en los lazos de control, así que ten en cuenta esto y la necesidad de introducir una compensación si se utiliza el control de lazo cerrado.
