¿Cómo diseñar un filtro LC para suavizar la onda sinusoidal del seno PWM?

Normalmente, un buen punto de partida para el filtro LC es elegir la frecuencia de corte y se puede encontrar al encontrar el punto medio logarítmico entre 50 Hz y 15 kHz (en su ejemplo). Numéricamente es \ $ \ sqrt {50 \ cdot 15000} \ $ = 866 Hz. No es una regla difícil, pero es algo para que comiences.

Entonces, esto restringe algo a L y C, pero los efectos de carga pueden reducir la Q del circuito LC y probablemente se haga mejor usando un simulador como micro-cap 11 o LTSpice (ambos gratuitos). Simplemente modele el circuito con las cargas más altas y más bajas y vea qué sucede con la forma de la onda sinusoidal y su amplitud.

Consideraría comenzar con L = 10 mH y C = 3.3 uF (876 Hz) con una pequeña resistencia en serie con el inductor para evitar que el factor Q aumente demasiado en las corrientes de salida bajas.

Primero te enfocas en la conducción de la compuerta PWM. La corriente de salida ya debe coincidir con el seno de 50Hz lo suficientemente cerca. Su filtro LC nunca se filtrará a 50 HZ para hacer que su salida sea sinusoidal pura.

Su filtro LC de salida está ahí para filtrar el PWM lo suficiente como para que logre la corriente de ondulación o el voltaje que desea. Así que necesitas una especificación para la ondulación. Si no tiene una especificación, entonces hay algunas reglas básicas, ya que en la corriente de rizado es el 10% de la corriente pico. Hablo de actual como puedas, incluso sin carga. Su filtro LC hará posible la corriente de salida (desde el puente FET).

A partir de ahí solo es cálculo. La frecuencia de -3db del filtro LC está en 1 / (2.pi.sqrt (L.C)). A partir de ahí rueda a 40db / década. Comience con un capacitor fácil de encontrar que pueda manejar la corriente de rizado y calcular el inductor. Podría ser un proceso iterativo para encontrar un inductor realista. El punto real de -3db tampoco tiene que ser preciso. Si calculó una fluctuación del 10%, no se trata de un error si llega a ser del 5% o del 20%.

Otros filtros que seguramente necesitarás son amortiguadores en los FET's.

Use un filtro Ott para convertir su forma de onda de salida PWM en una onda sinusoidal. La entrada del filtro Ott siempre será capacitiva, lo que su inversor puede tolerar. Otros filtros de paso bajo permiten una impedancia de entrada inductiva que puede dañar su inversor.