Com el seu nom indica, un circuit inversor que converteix una entrada de CC en CA sense dependre d’un inductor o d’un transformador s’anomena inversor sense transformador.
Com que no s’utilitza un transformador basat en inductors, l’entrada CC és normalment igual al valor màxim de la CA generat a la sortida del convertidor.
La publicació ens ajuda a entendre 3 circuits inversors dissenyats per funcionar sense utilitzar un transformador i mitjançant una xarxa IC de pont complet i un circuit generador de SPWM.
Inversor sense transformador que utilitza IC 4047
Comencem per una topologia H-Bridge que probablement sigui la més senzilla en la seva forma. Tanmateix, tècnicament no és l'ideal i no es recomana, ja que està dissenyat amb mosfets de canal p / n. Els mosquetes de canal P s’utilitzen com a mosquetes de costat alt i el canal n com a costat baix.
Atès que els mosquetes de canal p s'utilitzen al costat alt, el arrencada esdevé innecessari i això simplifica molt el disseny. Això també significa que aquest disseny no ha de dependre d'IC de controladors especials.
Tot i que el disseny sembla atractiu i atractiu, té un pocs desavantatges subjacents . I és precisament per això que s’evita aquesta topologia en unitats professionals i comercials.
Dit això, si es construeix correctament pot servir per a aplicacions de baixa freqüència.
Aquí teniu el circuit complet que utilitza IC 4047 com a generador de freqüència de tòtem astable
Llista de peces
Totes les resistències són 1/4 watts al 5%
- R1 = 56 k
- C1 = 0,1uF / PPC
- IC pin10 / 11 resistència = 330 ohms - 2nos
- Resistències de porta MOSFET = 100k - 2nos
- Opto-couplers = 4N25 - 2 ens
- MOSFET de canal P superior = FQP4P40 - 2nos
- MOSFET de canal N inferiors = IRF740 = 2nos
- Diodos Zener = 12V, 1/2 watt - 2 núms
La següent idea també és un circuit de pont h, però aquest utilitza els mosfets recomanats de canal n. El circuit va ser sol·licitat pel senyor Ralph Wiechert
Especificacions principals
Salutacions des de Saint Louis, Missouri.
Estaria disposat a col·laborar-hi un projecte d’inversors ? Et pagaria per un disseny i / o el teu temps, si ho desitges.
Tinc un Prius del 2012 i el 2013 i la meva mare té un Prius del 2007. El Prius és únic perquè té un paquet de bateries d’alta tensió de 200 V CC (nominal). En el passat, els propietaris de Prius han aprofitat aquest paquet de bateries amb inversors disponibles per generar les seves tensions natives i fer funcionar eines i electrodomèstics. (Aquí als EUA, 60 Hz, 120 i 240 VCA, com estic segur que ho sabeu). El problema és que els inversors ja no es fabriquen, però el Prius encara ho és.
A continuació, es mostren un parell d’inversors que s’utilitzaven anteriorment amb aquest propòsit:
1) PWRI2000S240VDC (veure fitxer adjunt) Ja no es fabrica!
2) Emerson Liebert Upstation S (en realitat és un SAI, però traieu el paquet de bateries, que tenia 192 VDC nominal.) (Vegeu el fitxer adjunt.) Ja no es fabrica.
Idealment, estic buscant dissenyar un inversor continu de 3000 watts, ona sinusoïdal pura, sortida de 60 Hz, 120 VAC (amb fase dividida de 240 VCA, si és possible) i sense transformador. Potser 4000-5000 Watts pic. Entrada: 180-240 V CC. Tot una llista de desitjos, ho sé.
Sóc enginyer mecànic, amb experiència en la creació de circuits, a més de programar microcontroladors Picaxe. Simplement no tinc molta experiència dissenyant circuits des de zero. Estic disposat a provar i a fallar, si cal!
El disseny
En aquest bloc ja he comentat més que 100 dissenys i conceptes d’inversors , la sol·licitud anterior es pot fer fàcilment modificant un dels meus dissenys existents i provant-la per a l'aplicació indicada.
Per a qualsevol disseny sense transformador, cal incloure un parell de coses bàsiques per a la implementació: 1) L'inversor ha de ser un inversor de pont complet que utilitzi un controlador de pont complet i 2) el subministrament continu d'entrada alimentat ha de ser igual al voltatge màxim de sortida requerit nivell.
Incorporant els dos factors anteriors, es pot comprovar un disseny bàsic d’inversors de 3000 watts al següent diagrama, que té un forma d'ona de sortida d'ona sinusoïdal pura característica.
Els detalls de funcionament de l’inversor es poden entendre amb l’ajut dels punts següents:
El bàsic o el configuració estàndard d’inversors de pont complet està format pel controlador de pont complet IC IRS2453 i la xarxa mosfet associada.
Càlcul de la freqüència del convertidor
La funció d’aquesta etapa és oscil·lar la càrrega connectada entre els mosfets a una freqüència de freqüència determinada, determinada pels valors de la xarxa Rt / Ct.
Els valors d’aquests components RC de temporització es poden establir mitjançant la fórmula: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct on Rt és en ohms i Ct en Farads. S'hauria d'establir per assolir 60Hz per complementar la sortida de 120V especificada, o bé per a especificacions de 220V, es podria canviar a 50Hz.
Això també es pot aconseguir mitjançant proves i errors pràctics, avaluant el rang de freqüències amb un mesurador de freqüència digital.
Per aconseguir un resultat d'ona sinusoïdal pura, les portes de mosfets del costat baix es desconnecten de les seves respectives fonts IC i s'apliquen de la mateixa manera mitjançant una etapa de memòria intermèdia BJT, configurada per funcionar mitjançant una entrada SPWM.
Generant SPWM
El SPWM que significa modulació d'amplada de pols d'ona sinusoïdal és configurat al voltant d'un IC opamp i un sol IC 555 geneartor PWM.
Tot i que l'IC 555 es configura com PWM, la sortida PWM del pin 3 no s'utilitza mai, sinó que les ones triangulars generades a través del condensador de temporització s'utilitzen per a la talla dels SPWM. En aquest cas, una de les mostres d'ona triangular se suposa que és molt més lenta en freqüència i sincronitzada amb la freqüència de l'IC principal, mentre que l'altra necessita ser ones triangulars més ràpides, la freqüència de les quals determina essencialment el nombre de pilars que pot tenir el SPWM.
L'opamp es configura com un comparador i s'alimenta amb mostres d'ona triangular per processar els SPWM necessaris. Una ona triangular que és la més lenta s’extreu del pinout Ct de l’IC principal IRS2453
El processament es realitza mitjançant l'IC opamp comparant les dues ones triangulars en els seus pinouts d'entrada, i el SPWM generat s'aplica a les bases de l'etapa de memòria intermèdia BJT.
Els buffers BJT canvien segons els impulsos SPWM i asseguren que els mosfets laterals baixos també es commutin amb el mateix patró.
La commutació anterior permet que la sortida de CA també canviï amb un patró SPWM per als dos cicles de la forma d'ona de freqüència de CA.
Selecció dels mosfets
Atès que s’especifica un inversor sense transformador de 3 kva, els mosfets s’han de classificar adequadament per manejar aquesta càrrega.
El número de mosfet 2SK 4124 indicat al diagrama en realitat no serà capaç de suportar una càrrega de 3kva perquè es calcula que pot gestionar un màxim de 2kva.
Algunes investigacions a la xarxa ens permeten trobar el mosfet: IRFB4137PBF-ND que sembla bo per funcionar amb càrregues superiors a 3kva, a causa de la seva potència massiva a 300V / 38amps.
Com que es tracta d’un inversor de 3 kva sense transformador, s’elimina la qüestió de seleccionar el transformador, però les bateries han de tenir una classificació adequada per produir un mínim de 160 V mentre estan moderadament carregades i al voltant de 190 V quan estan completament carregades.
Correcció automàtica del voltatge.
Es pot aconseguir una correcció automàtica connectant una xarxa de retroalimentació entre els terminals de sortida i el pinout Ct, però és possible que això no sigui necessari perquè els pots IC 555 es poden utilitzar eficaçment per fixar el RMS del voltatge de sortida i, un cop configurat, es pot esperar que la tensió de sortida sigui absolutament fixa i constant independentment de les condicions de càrrega, però només sempre que la càrrega no superi la capacitat màxima de potència de l’inversor.
2) Inversor sense transformador amb carregador de bateria i control de retroalimentació
A continuació es descriu el segon diagrama de circuits d’un inversor compacte sense transformador sense incorporar un transformador de ferro voluminós. En lloc d’un transformador de ferro pesat, utilitza un inductor de nucli de ferrita com es mostra a l’article següent. L’esquema no l’he dissenyat jo, me l’ha proporcionat un dels àvids lectors d’aquest bloc, el senyor Ritesh.
El disseny és una configuració completa i inclou la majoria de funcions com detalls de bobinatge del transformador de ferrita , etapa indicadora de baixa tensió, instal·lació de regulació de tensió de sortida, etc.
L'explicació del disseny anterior encara no s'ha actualitzat, intentaré actualitzar-la aviat, mentrestant podeu consultar el diagrama i aclarir els dubtes a través d'un comentari, si n'hi ha.
Disseny inversor compacte sense transformadors de 200 watts # 3
Un tercer disseny a continuació mostra un circuit inversor de 200 watts sense transformador (sense transformador) que utilitza una entrada de 310V CC. És un disseny compatible amb ona sinusoïdal.
Introducció
Els inversors, com sabem, són dispositius que converteixen o més aviat inverteixen una font de CC de baixa tensió en una sortida de CA d’alta tensió.
La sortida de CA d'alta tensió produïda sol ser de l'ordre dels nivells de tensió de la xarxa local. No obstant això, el procés de conversió de baixa tensió a alta tensió necessita invariablement la inclusió de transformadors pesats i voluminosos. Tenim alguna opció per evitar-los i crear un circuit inversor sense transformador?
Sí, hi ha una manera bastant senzilla d'implementar un disseny d'inversors sense transformador.
Bàsicament, l’inversor que utilitza bateria de baixa tensió de CC requereix augmentar la tensió de CA més elevada prevista, cosa que al seu torn fa imprescindible la inclusió d’un transformador.
Això significa que si només poguéssim substituir la CC de baixa tensió d'entrada per un nivell de CC igual al nivell de sortida de CA previst, la necessitat d'un transformador es podria eliminar simplement.
El diagrama del circuit incorpora una entrada de corrent continu d’alta tensió per al funcionament d’un simple circuit inversor de mosfet i podem veure clarament que no hi ha cap transformador implicat.
Funcionament del circuit
El corrent continu d’alta tensió igual a la sortida de corrent altern necessària derivat de l’organització de 18 bateries petites de 12 volts en sèrie.
La porta N1 és de l'IC 4093, N1 s'ha configurat com a oscil·lador aquí.
Com que l'IC requereix una tensió de funcionament estricta entre 5 i 15 volts, l'entrada necessària es pren d'una de les bateries de 12 volts i s'aplica a les sortides de pin IC pertinents.
Per tant, tota la configuració esdevé molt senzilla i eficient i elimina completament la necessitat d’un transformador pesat i voluminós.
Les bateries tenen una potència de 12 volts, 4 AH, bastant petites i fins i tot connectades entre elles no sembla que cobreixin gaire espai. Es poden apilar fortament per formar una unitat compacta.
La sortida serà de 110 V CA a 200 watts.
Llista de peces
- Q1, Q2 = MPSA92
- Q3 = MJE350
- Q4, Q5 = MJE340
- Q6, Q7 = K1058,
- Q8, Q9 = J162
- IC NAND = 4093,
- D1 = 1N4148
- Bateria = 12V / 4AH, 18 núms.
Actualització a una versió de Sinewave
El simple circuit inversor sense transformador de 220V que es va comentar anteriorment es podria actualitzar a un inversor d’ona sinusoïdal pura o veritable simplement substituint l’oscil·lador d’entrada per un circuit generador d’ona sinusoïdal, tal com es mostra a continuació:
Es pot trobar la llista de peces per a l’oscil·lador d’ona sinusoïdal en aquest post
Circuit d’inversors solars sense transformador
El Sol és una font important i il·limitada d’energia bruta que està disponible al nostre planeta de forma totalment gratuïta. Aquesta potència es troba fonamentalment en forma de calor, però els humans hem descobert mètodes d’explotació de la llum també a partir d’aquesta enorme font de fabricació d’energia elèctrica.
Visió general
Avui l’electricitat s’ha convertit en la línia de vida de totes les ciutats i fins i tot de les zones rurals. Amb l’esgotament dels combustibles fòssils, la llum solar promet ser una de les principals fonts d’energia renovables a les quals es pot accedir directament des de qualsevol lloc i sota totes les circumstàncies d’aquest planeta. Aprenem un dels mètodes per convertir l’energia solar en electricitat per als nostres beneficis personals.
En una de les meves publicacions anteriors he parlat d’un circuit d’inversors solars que, més aviat, tenia un enfocament senzill i incorporava una topologia d’inversors ordinària mitjançant un transformador.
Els transformadors, com tots sabem, són voluminosos, pesats i poden resultar força incòmodes per a algunes aplicacions.
En el present disseny, he intentat eliminar l’ús d’un transformador incorporant mosquetes d’alta tensió i augmentant el voltatge mitjançant la connexió en sèrie de plaques solars. Estudiem tota la configuració amb l'ajut dels punts següents:
Com funciona
Observant el diagrama del circuit inversor sense transformador basat en solar que es mostra a continuació, podem veure que bàsicament consta de tres etapes principals, a saber. l’etapa de l’oscil·lador formada pel versàtil IC 555, l’etapa de sortida que consisteix en un parell de mosfets de potència d’alta tensió i l’etapa de subministrament de potència que fa servir el banc de panells solars, que s’alimenta a B1 i B2.
Esquema de connexions
Com que l'IC no pot funcionar amb tensions superiors a 15V, està ben protegit a través d'una resistència de caiguda i d'un díode zener. El díode zener limita l’alta tensió del panell solar a la tensió zener de 15V connectada.
No obstant això, es permet que els mosquetets funcionin amb la tensió de sortida solar total, que pot estar entre 200 i 260 volts. En condicions ennuvolades, la tensió pot caure fins a molt per sota de 170V, de manera que probablement es pot utilitzar un estabilitzador de tensió a la sortida per regular la tensió de sortida en aquestes situacions.
Els mosfets són de tipus N i P que formen un parell per implementar les accions push pull i generar la CA necessària.
Els mosquetets no s’especifiquen al diagrama, idealment haurien d’estar classificats a 450V i 5 amperes; trobareu moltes variants, si feu una mica de google a la xarxa.
Els panells solars usats haurien de tenir estrictament un voltatge de circuit obert d’uns 24 V a plena llum solar i d’uns 17 V durant els períodes de vespre brillant.
Com connectar els panells solars
Llista de peces
R1 = 6K8
R2 = 140.000
C1 = 0,1uF
Els díodes = són 1N4148
R3 = 10K, 10 watts,
R4, R5 = 100 ohms, 1/4 de watt
B1 i B2 = del panell solar
Z1 = 5,1 V 1 watt
Utilitzeu aquestes fórmules per calcular R1, R2, C1 ...
Actualització:
És possible que el disseny IC 555 anterior no sigui tan fiable i eficient, a continuació es pot veure un disseny molt fiable en forma de circuit inversor de pont H complet . Es pot esperar que aquest disseny proporcioni resultats molt millors que el circuit IC 555 anterior
Un altre avantatge d'utilitzar el circuit anterior és que no necessiteu una disposició de panells solars dobles, sinó que només n'hi hauria prou amb un subministrament solar connectat d'una sola sèrie per fer funcionar el circuit anterior per aconseguir una sortida de 220 V.
Anterior: sistema d'alerta de subministrament d'aigua basat en SMS Següent: Com reparar un commutador de mode d'alimentació (SMPS)
