Random pulse-width modulation
રેન્ડમ પલ્સ-વિડ્થ મોડ્યુલેશન (આર. પી. ડબલ્યુ. એમ.) એ એક મોડ્યુલેશન તકનીક છે જે અવાજ સંકેતની ઊર્જાને વિશાળ બેન્ડવિડ્થ પર ફેલાવીને પાવર કન્વર્ટર્સના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફિયરન્સ (ઇ. એમ. આઇ.) ને ઘટાડવા માટે રજૂ કરવામાં આવી છે, જેથી અવાજની કોઈ નોંધપાત્ર ટોચ ન હોય. આ પલ્સ-વિડ્થ મોડ્યુલેશન સિગ્નલના મુખ્ય પરિમાણોને અવ્યવસ્થિત રીતે બદલીને પ્રાપ્ત થાય છે. વર્ણન વિદ્યુતચુંબકીય હસ્તક્ષેપ (ઇ. એમ. આઇ.) ગાળકોનો ઉપયોગ તેમના આગમનથી પાવર કન્વર્ટર્સ દ્વારા પેદા થતા સંચાલિત ઉત્સર્જનને ફિલ્ટર કરવા માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે. જો કે, જ્યારે વિમાન અને ઓટોમોબાઇલ એપ્લિકેશન્સની જેમ કદ ખૂબ જ ચિંતાનો વિષય છે, ત્યારે સંચાલિત ઉત્સર્જનને દબાવવાનો એક વ્યવહારુ ઉકેલ રેન્ડમ પલ્સ-વિડ્થ મોડ્યુલેશન (આર. પી. ડબલ્યુ. એમ.) નો ઉપયોગ કરવાનો છે. પરંપરાગત પલ્સ-વિડ્થ મોડ્યુલેશન (પીડબ્લ્યુએમ) યોજનાઓમાં, હાર્મોનિક્સ શક્તિ નોંધપાત્ર તીવ્રતા સાથે નિર્ધારિત અથવા જાણીતી આવર્તન પર કેન્દ્રિત હોય છે, જે યાંત્રિક કંપન, ઘોંઘાટ અને ઇ. એમ. આઇ. તરફ દોરી જાય છે. જો કે, પરંપરાગત પી. ડબલ્યુ. એમ. યોજનામાં અવ્યવસ્થિતતા લાગુ કરીને, હાર્મોનિક શક્તિ ફેલાઈ જશે જેથી નોંધપાત્ર માત્રામાં કોઈ હાર્મોનિક અસ્તિત્વમાં ન રહે અને અલગ આવર્તન પર ટોચનું હાર્મોનિક્સ નોંધપાત્ર રીતે ઘટશે. આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. માં, પી. ડબલ્યુ. એમ. સિગ્નલના સ્વિચિંગ પરિમાણોમાંથી એક, જેમ કે સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સી, પલ્સ પોઝિશન અને ડ્યુટી સાયકલ, પી. ડબલ્યુ. એમ. સિગ્નલની ઉર્જાને ફેલાવવા માટે અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાય છે. તેથી, જે પરિમાણને રેન્ડમ બનાવવામાં આવે છે તેના આધારે, આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. ને રેન્ડમ ફ્રિક્વન્સી મોડ્યુલેશન (આર. એફ. એમ.), રેન્ડમ પલ્સ-પોઝિશન મોડ્યુલેશન (આર. પી. પી. એમ.) અને રેન્ડમ ડ્યુટી-સાયકલ મોડ્યુલેશન (આર. ડી. સી. એમ.) તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. ના ગુણધર્મોની પાવર સ્પેક્ટ્રલ ડેન્સિટી (પી. એસ. ડી.) જોઈને વધુ તપાસ કરી શકાય છે. પરંપરાગત પી. ડબલ્યુ. એમ. માટે, પી. એસ. ડી. સીધા પી. ડબલ્યુ. એમ. સંકેતની ફોરિયર શ્રેણીના વિસ્તરણથી નક્કી કરી શકાય છે. જો કે, આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. સંકેતોના પી. એસ. ડી. ને વાઈડ-સેન્સ સ્ટેશનરી (ડબલ્યુ. એસ. એસ.) રેન્ડમ પ્રક્રિયાઓ જેવી સ્ટોકેસ્ટિક પ્રક્રિયાઓના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને માત્ર સંભવિત સ્તર દ્વારા વર્ણવી શકાય છે. વિવિધ આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. તકનીકોમાં, આર. એફ. એમ. (રેન્ડમ ફ્રિક્વન્સી મોડ્યુલેશન) એ ત્રણ મુખ્ય પ્રકારોની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે, જેનો ઉપયોગ વિદ્યુતચુંબકીય સુસંગતતા (ઇ. એમ. સી.) પરીક્ષણ પાસ કરવા માટે ઘણા પાવર કન્વર્ટર ટોપોલોજીમાં થાય છે. આ પ્રકારના મોડ્યુલેશનમાં, PWM સિગ્નલની સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સી અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાય છે જેથી તે જે પાવર કન્વર્ટરમાં લાગુ થાય છે તેના ઉત્સર્જિત અવાજને ફેલાવી શકાય. આરએફએમ અમલમાં મૂકવું ખૂબ જ સરળ છે અને તે પરંપરાગત પીડબ્લ્યુએમની તુલનામાં ઘોંઘાટના શિખરોમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો પ્રદાન કરે છે. જો કે, ઉપયોગ પાવર કન્વર્ટર્સ સુધી મર્યાદિત છે જેને તેમની સામાન્ય કામગીરી માટે નિશ્ચિત સ્વિચિંગ આવર્તનની જરૂર નથી. સ્વિચિંગ આવર્તનમાં વધુ તફાવત પાવર કન્વર્ટર સર્કિટની અંદર ઉપકરણો અને ઘટકોની યોગ્ય કામગીરીને અસર કરી શકે છે. આરપીપીએમ આરપીપીએમ પણ સામાન્ય રીતે ઇએમસી પાલન પરીક્ષણો પાસ કરવા માટે પાવર કન્વર્ટર્સમાં તૈનાત કરવામાં આવે છે. આ મોડ્યુલેશન તકનીક સંચાલિત ઉત્સર્જનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો પણ પ્રદાન કરે છે અને પરિણામે, પાવર કન્વર્ટર્સનું વિકિરિત ઉત્સર્જન. જોકે, આર. એફ. એમ. ની સરખામણીમાં, આર. પી. પી. એમ. ઈ. એમ. આઈ. ઘટાડામાં ઓછી અસરકારક છે. આનું કારણ એ છે કે આર. પી. પી. એમ. ના પી. એસ. ડી. માં ઘનતા અને હાર્મોનિક ઘટકો બંને હોય છે, અને સ્પેક્ટ્રમને આર. એફ. એમ. થી વિપરીત સંપૂર્ણ રીતે ફેલાવી શકાતું નથી જ્યાં સ્પેક્ટ્રમમાં માત્ર ઘનતા ઘટક હોય છે. જો કે, આ મોડ્યુલેશન યોજનામાં, સ્વિચિંગ આવર્તન અને પલ્સની પહોળાઈ બંને નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે જેથી ઇન્ડક્ટર્સ અને કેપેસિટર્સ જેવા કન્વર્ટર ઘટકો યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી શકે. આર. ડી. સી. એમ. આર. ડી. સી. એમ. માં, અવાજ વર્ણપટ ફેલાવવા માટે પલ્સની પહોળાઈ અથવા પી. ડબલ્યુ. એમ. સંકેતની ફરજ ચક્ર અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાય છે. અગાઉની સરખામણીમાં આ પ્રકારનું મોડ્યુલેશન ઓછું સામાન્ય છે. આનું કારણ એ છે કે અવાજ ફેલાવવામાં આર. ડી. સી. એમ. ઓછી અસરકારક છે. તદુપરાંત, ફરજ ચક્રમાં અવ્યવસ્થિત રીતે ફેરફાર કરવાથી આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં વધઘટ અને તરંગો થઈ શકે છે. આ ઉપરાંત, કેટલીક પાવર કન્વર્ટર ટોપોલોજીમાં, બંધ લૂપ નિયંત્રણ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને ઇનપુટ-આઉટપુટ વોલ્ટેજ અને પ્રવાહોને નિયંત્રિત કરવા માટે ફરજ ચક્રની વિવિધતા એ પ્રાથમિક માધ્યમ છે. આનું ઉદાહરણ બ્રશ કરેલ ડીસી મોટર માટેનું ડ્રાઇવ હોઈ શકે છે. વોલ્ટેજ અને કરંટને બદલવા માટે ચોક્કસ આવર્તન પર મોટરની શક્તિ પહેલેથી જ "કાપવામાં" આવી રહી હોવાથી, પ્રક્રિયામાં રેન્ડમાઇઝેશન દાખલ કરવાથી સિસ્ટમની કામગીરીમાં નુકસાન થઈ શકે છે. વેરિયેબલ-ફ્રિક્વન્સી ઇન્વર્ટર પ્રણાલીઓમાં આ પ્રકારનું મોડ્યુલેશન તમામ કદ અને એપ્લિકેશનોના વેરિયેબલ-ફ્રિક્વન્સી ડ્રાઇવ્સમાં વધુ સામાન્ય બની રહ્યું છે. ગ્રાહક-કદના વી. એફ. ડી. માં કે જે તેને એક સુવિધા તરીકે સામેલ કરે છે, તે વપરાશકર્તા-પસંદ કરી શકાય તેવા પરિમાણ તરીકે રજૂ કરે છે, ઘણીવાર વિવિધ ઓપરેટિંગ સ્તરો સાથે. કેટલીક ડ્રાઇવ્સ એક જ સમયે એકથી વધુ પદ્ધતિનો ઉપયોગ પણ કરી શકે છે. જો કે, જ્યારે "આર. પી. ડબલ્યુ. એમ". શબ્દનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આ પ્રકારના મોડ્યુલેશનને તકનીકી અર્થમાં લેબલ કરવા માટે થાય છે, ત્યારે આ તકનીકમાં હજુ સુધી વી. એફ. ડી. પરિમાણ નામોની દુનિયામાં લેબલ નથી. ઉદાહરણ તરીકે, ફુજી ઇલેક્ટ્રિક તેના ઘોંઘાટ-ઘટાડાના પરિમાણને "મોટર ટોન" તરીકે લેબલ કરે છે, જ્યારે મિત્સુબિશી ઇલેક્ટ્રિક અને ટેકો વેસ્ટિંગહાઉસ બંને તેને "સોફ્ટ પીડબ્લ્યુએમ" તરીકે લેબલ કરે છે. "સોફ્ટ પીડબ્લ્યુએમ" શબ્દનો ઉપયોગ સંભવિત રીતે આ તકનીકથી પરિચિત ન હોય તેવા લોકો માટે મૂંઝવણનું કારણ બની શકે છે, કારણ કે ઝીરો ક્રોસિંગ કંટ્રોલને કેટલીકવાર "સોફ્ટ સ્વિચિંગ" તરીકે લેબલ કરવામાં આવે છે. એક શબ્દ કે જેનો સંભવિત રીતે પ્રમાણભૂત લેબલ તરીકે ઉપયોગ થઈ શકે છે તે "સ્ક્રેમ્બલડ પીડબ્લ્યુએમ" અથવા "કેરિયર સ્ક્રેમ્બલિંગ" હોઈ શકે છે, કારણ કે આ અર્થમાં "સ્ક્રેમ્બલ" શબ્દ વપરાયેલી આરપીડબ્લ્યુએમની પદ્ધતિ માટે અચોક્કસ છે, તેમ છતાં વપરાશકર્તાને જાણ કરે છે કે ખરેખર એક વિશિષ્ટ પ્રક્રિયા છે જે આઉટપુટ વેવફોર્મના આકાર અને ગુણધર્મોને અસર કરે છે. વધુમાં, આ શબ્દ ટેલિકોમ્યુનિકેશન ક્ષેત્રમાં ઘર ધરાવે છે, જ્યાં સ્ક્રેમ્બલર એ કોઈપણ ઉપકરણ (સામાન્ય રીતે એનાલોગ) છે જેનો ઉપયોગ સંકેતને એન્કોડ કરવા માટે થાય છે જેથી જો તે યોગ્ય રીતે ટ્યુન કરેલા ડી-સ્ક્રેમ્બલર વિના ઇચ્છિત પ્રાપ્તકર્તા સુધી પહોંચી શકે તે પહેલાં તેને અટકાવવામાં આવે તો તે સમજાય નહીં. તેનો અર્થ એ છે કે જો વધુ સામાન્ય અર્થમાં આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. ને લેબલ કરવા માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે તો "મૂંઝવણ" અયોગ્ય રહેશે નહીં. લેબલને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ગ્રાહક-કદના વી. એફ. ડી. માં મેન્યુઅલના નિરીક્ષણ પર, જેમાં તેનો સમાવેશ થાય છે, પરિમાણ વર્ણનનું ધ્યાન ઇ. એમ. આઈ. ઘટાડા અને મોટર આરોગ્યને બદલે ધ્વનિ અવાજ ઘટાડા પર હોય તેવું લાગે છે. આધુનિક રેલ ટ્રેક્શન કન્વર્ટર્સમાં, આ પદ્ધતિ અવાજમાં ફેરફાર રજૂ કરે છે જે મોટર જ્યારે ઇન્વર્ટર દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે જે તેનો ઉપયોગ કરે છે. ક્લાસિક એસ. પી. ડબલ્યુ. એમ. કન્વર્ટરની સામાન્ય રીતે સ્થિર, વાહક-આધારિત અવાજથી વિપરીત, અવાજ સફેદ અવાજ જેવો જ હોય છે. કારણ કે રેલ ટ્રેક્શન કન્વર્ટર્સ આવા ઉચ્ચ પાવર સ્તરો પર કામ કરે છે, આવી સિસ્ટમોમાં ઇ. એમ. આઇ. વધુ સરળતાથી બનાવવામાં આવે છે. આ કાર્યક્રમોમાં આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. મોટરના સ્વાસ્થ્ય અને ઉત્સર્જિત ઇ. એમ. આઈ. ના સ્તર માટે ખૂબ ફાયદાકારક છે. સહઅસ્તિત્વ મુદ્દો આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. તકનીકો પાવર કન્વર્ટરના ઇ. એમ. આઈ. ને ઘટાડવામાં ખૂબ જ અસરકારક છે. જો કે, જ્યારે આ વિશેષ પ્રકારના મોડ્યુલેશન સાથેના પાવર કન્વર્ટર સંચાર પ્રણાલીઓ સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે, ત્યારે પાવર સિસ્ટમ અને સંચાર પ્રણાલી વચ્ચે ગંભીર વિદ્યુતચુંબકીય હસ્તક્ષેપ સંઘર્ષ થઈ શકે છે. આ હાનિકારક અસર પાવર લાઇન કોમ્યુનિકેશન (પી. એલ. સી.) પ્રણાલીઓમાં જોઇ શકાય છે, જ્યાં પાવર કન્વર્ટર્સ અને કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ બંને સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે. ખરેખર, તાજેતરના અભ્યાસોએ પુષ્ટિ કરી છે કે સંચાલિત ઉત્સર્જનને ઘટાડવા માટે પાવર કન્વર્ટર્સ પર લાગુ કરાયેલ આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. પી. એલ. સી. પ્રણાલીમાં નુકસાનકારક રીતે દખલ કરી શકે છે. જ્યારે પીએલસી સિસ્ટમની સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સી અને બેન્ડવિડ્થ પાવર સિસ્ટમ સાથે ઓવરલેપ થાય છે ત્યારે દખલગીરી વધુ ખરાબ થઈ શકે છે. મોટાભાગના પાવર કન્વર્ટર્સ સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સીનો ઉપયોગ કરે છે જે 150 કિલોહર્ટઝની નીચે હોય છે, જે ઓછી ફ્રિક્વન્સી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા શ્રેણીમાં હોય છે. આ મુખ્યત્વે સાંકડી બેન્ડ પી. એલ. સી. પ્રણાલીઓમાં સહઅસ્તિત્વની સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે, (વિશિષ્ટ પી. એલ. સી. પ્રોટોકોલ જેનો ઉપયોગ સ્માર્ટ ગ્રીડ એપ્લિકેશન માટે કરવામાં આવે છે, જેમ કે પ્રાઇમ પી. એલ. સી. અને જી. 3-પી. એલ. સી., 150 કિલોહર્ટ્ઝથી ઓછી આવર્તનમાં). પરંપરાગત પી. ડબલ્યુ. એમ. માં, પાવર કન્વર્ટરનો અવાજ પી. એલ. સી. ફ્રિક્વન્સી બેન્ડ સાથે માત્ર સ્વિચિંગ ફ્રિક્વન્સીના અલગ ગુણાંક પર ઓવરલેપ થાય છે. આ પી. એલ. સી. પ્રણાલીમાં ઓછી દખલગીરીનું પરિણામ છે. જો કે, આર. પી. ડબલ્યુ. એમ. માં, ઘોંઘાટ વધુ ફેલાય છે અને પી. એલ. સી. અને પાવર કન્વર્ટરમાંથી અવાજ બંને વિશાળ બેન્ડવિડ્થ વહેંચે છે. આ પી. એલ. સી. પ્રણાલીમાં વધુ વિક્ષેપ પેદા કરે છે. તેથી, સહઅસ્તિત્વ ધરાવતી પી. એલ. સી. પ્રણાલી સાથે ઓવરલેપ ન કરતા રેન્ડમલી મોડ્યુલેટેડ પાવર કન્વર્ટર્સ માટે સ્વિચિંગ આવર્તન પસંદ કરવા માટે કોઈપણ સહઅસ્તિત્વ ધરાવતી પ્રણાલીઓના ગુણધર્મોનું કાળજીપૂર્વક નિરીક્ષણ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. આ પણ જુઓ સંચાલિત ઉત્સર્જન વિદ્યુતચુંબકીય સુસંગતતા વિદ્યુતચુંબકીય હસ્તક્ષેપ પાવર-લાઇન સંચાર સ્પ્રેડ સ્પેક્ટ્રમ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ https://www.analog.com/en/technical-articles/spread-spectrum-frequency-modulation-reduces-emi.html https://www.analog.com/en/technical-articles/easy-to-use-spread-spectrum-clock-generator-reduces-emi-and-more.html સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ