3 parasta muuntajatonta invertteripiiriä

Kuten nimestä voi päätellä, invertteripiiriä, joka muuntaa DC-tulon vaihtovirraksi vaihtamatta induktorista tai muuntajasta, kutsutaan muuntajattomaksi invertteriksi.

Koska induktoripohjaista muuntajaa ei käytetä, DC-tulo on normaalisti yhtä suuri kuin invertterin ulostulossa generoidun vaihtovirran huippuarvo.

Posti auttaa meitä ymmärtämään 3 taajuusmuuttajapiiriä, jotka on suunniteltu toimimaan ilman muuntajaa ja käyttämällä täyden sillan IC-verkkoa ja SPWM-generaattoripiiriä.

Muuntajaton invertteri, joka käyttää IC 4047: tä

Aloitetaan H-Bridge-topologialla, joka on todennäköisesti muodoltaan yksinkertaisin. Teknisesti se ei kuitenkaan ole ihanteellinen eikä sitä suositella, koska se on suunniteltu käyttämällä p / n-kanavan mosfettejä. P-kanavan mosfettejä käytetään korkean sivun mosfeteinä ja n-kanavien matalana puolena.

Koska p-kanavan mosfettejä käytetään korkealla puolella, bootstrapping tulee tarpeettomaksi, ja tämä yksinkertaistaa suunnittelua paljon. Tämä tarkoittaa myös, että tämän suunnittelun ei tarvitse olla riippuvainen erityisistä ohjainpiireistä.

Vaikka muotoilu näyttää viileältä ja houkuttelevalta, sillä on muutama taustalla oleva haitta . Ja juuri siksi tätä topologiaa vältetään ammattimaisissa ja kaupallisissa yksiköissä.

Sanottu, jos se on rakennettu oikein, voi palvella matalataajuisten sovellusten tarkoitusta.

Tässä on täydellinen piiri, joka käyttää IC 4047: tä astmaattisen toteemipylvään taajuuden generaattorina

Osaluettelo

Kaikki vastukset ovat 1/4 wattia 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0,1 uF / PPC
• IC-nasta 10/11 vastus = 330 ohmia - 2nos
• MOSFET-porttivastukset = 100k - 2nos
• Opto-liittimet = 4N25 - 2 nos
• Ylemmän P-kanavan MOSFETit = FQP4P40 - 2nos
• Alemmat N-kanavaiset MOSFETit = IRF740 = 2nos
• Zener-diodit = 12 V, 1/2 wattia - 2 nos

Seuraava idea on myös h-siltapiiri, mutta tässä käytetään suositeltuja n-kanavan mosfettejä. Piirin pyysi Ralph Wiechert

Tärkeimmät tekniset tiedot

Terveisiä Missourin Saint Louisista.
Olisitko valmis tekemään yhteistyötä invertteriprojekti ? Maksaisin sinulle suunnittelusta ja / tai ajastasi, jos haluat.

Minulla on 2012 ja 2013 Prius, ja äidilläni on 2007 Prius. Prius on ainutlaatuinen siinä mielessä, että siinä on 200 VDC (nimellinen) korkeajänniteakku. Aikaisemmin Prius-omistajat ovat käyttäneet tätä akkua valmiilla inverttereillä antamaan natiivijännitteensä ja käyttämään työkaluja ja laitteita. (Täällä Yhdysvalloissa, 60 Hz, 120 ja 240 VAC, kuten varmasti tiedät). Ongelmana on, että inverttereitä ei enää valmisteta, mutta Prius on edelleen.

Tässä on pari vaihtosuuntaajaa, joita käytettiin aiemmin tähän tarkoitukseen:

1) PWRI2000S240VDC (Katso liite) Ei enää valmistettu!

2) Emerson Liebert Upstation S (Tämä on itse asiassa UPS, mutta poistat akun, jonka nimellisarvo oli 192 VDC.) (Katso liite.) Ei enää valmistettu!

Ihannetapauksessa aion suunnitella 3000 watin jatkuvan taajuusmuuttajan, puhtaan siniaallon, ulostulon 60 Hz, 120 VAC (jaetulla 240 VAC -vaiheella, jos mahdollista) ja muuntajattoman. Ehkä 4000-5000 watin huippu. Tulo: 180-240 VDC. Melko toivelista, tiedän.

Olen mekaaninen insinööri, jolla on jonkin verran kokemusta piirien rakentamisesta sekä Picaxe-mikro-ohjainten ohjelmoinnista. Minulla ei vain ole paljon kokemusta piirien suunnittelusta tyhjästä. Olen valmis yrittämään ja epäonnistumaan tarvittaessa!

Muotoilu

Tässä blogissa olen jo keskustellut enemmän kuin 100 invertterimallia ja -konseptia , yllä oleva pyyntö voidaan helposti toteuttaa muokkaamalla yhtä olemassa olevista malleistani ja kokeilemalla kyseistä sovellusta.

Muuntajattomaan suunnitteluun on sisällytettävä muutama perusasia toteutukseen: 1) Taajuusmuuttajan on oltava täyssilta-invertteri, joka käyttää täyssillan ohjainta, ja 2) syötetyn DC-syötteen on oltava yhtä suuri kuin vaadittu lähtöjännite taso.

Edellä mainitut kaksi tekijää sisältävä 3000 watin taajuusmuuttajan perussuunnittelu voidaan nähdä seuraavasta kaaviosta, jolla on puhdas siniaallon ulostulon aaltomuoto ominaisuus.

Taajuusmuuttajan toiminnalliset yksityiskohdat voidaan ymmärtää seuraavien kohtien avulla:

Perus- tai vakiona täyssilta-taajuusmuuttajan kokoonpano muodostaa täyssiltaohjain IC IRS2453 ja siihen liittyvä mosfet-verkko.

Taajuusmuuttajan taajuuden laskeminen

Tämän vaiheen tehtävänä on värähtelemään yhdistetty kuorma mosfettien välillä tietyllä taajuudella määritettynä Rt / Ct-verkon arvoilla.

Näiden ajoitus-RC-komponenttien arvot voidaan asettaa kaavalla: f = 1 / 1,453 x Rt x Ct, jossa Rt on ohmina ja Ct Faradissa. Se olisi asetettava 60 Hz: n saavuttamiseksi määritetyn 120 V: n lähdön täydentämiseksi, vaihtoehtoisesti 220 V: n spesifikaatioille tämä voidaan muuttaa 50 Hz: ksi.

Tämä voidaan saavuttaa myös käytännön kokeilla ja erehdyksillä arvioimalla taajuusalue digitaalisella taajuusmittarilla.

Puhtaan siniaaltotuloksen saavuttamiseksi matalapuoliset mosfets-portit irrotetaan vastaavista IC-syötteistä ja niitä käytetään samalla tavalla BJT-puskurivaiheen kautta, joka on konfiguroitu toimimaan SPWM-tulon kautta.

SPWM: n luominen

SPWM, joka tarkoittaa siniaaltopulssin leveyden modulointia, on määritetty opamp IC: n ympärille ja yksi IC 555 PWM -geneartori.

Vaikka IC 555 on konfiguroitu PWM: ksi, sen nastasta # 3 tulevaa PWM: ää ei koskaan käytetä, pikemminkin sen ajoituskondensaattorin yli syntyviä kolmioaaltoja käytetään SPWM: ien veistämiseen. Tällöin yhden kolmion aallon näytteistä oletetaan olevan paljon hitaampaa taajuudella ja synkronoituna pääpiirin taajuuden kanssa, kun taas toisen on oltava nopeammia kolmioaaltoja, joiden taajuus määrää olennaisesti SPWM: n mahdollisesti saamien pylväiden lukumäärän.

Opamp on konfiguroitu vertailijan tavoin ja syötetään kolmion aallonäytteillä tarvittavien SPWM: ien käsittelemiseksi. Yksi hitaampi kolmion aalto erotetaan pääpiirin IRS2453 Ct-pinoutista

Käsittely tapahtuu opamp-IC: llä vertaamalla kahta kolmioaalloa sen tuloliittimissä, ja luotu SPWM käytetään BJT-puskurivaiheen pohjaan.

BJT-puskurit kytkeytyvät SPWM-pulssien mukaan ja varmista, että myös matalien sivujen mosfetit kytketään samalla kaavalla.

Yllä oleva kytkentä mahdollistaa myös lähtö-AC: n vaihtamisen SPWM-kuviolla molempien vaihtotaajuuden aaltomuodon jaksoille.

Mosfettien valinta

Koska 3 kva muuntajaton invertteri on määritelty, mosfetit on luokiteltava asianmukaisesti tämän kuorman käsittelemiseksi.

Kaaviossa esitetty mosfet-numero 2SK 4124 ei todellakaan pysty ylläpitämään 3 kVA: n kuormitusta, koska niiden on arvioitu käsittelevän enintään 2 kva: ta.

Jotkut tutkimukset verkossa antavat meille mahdollisuuden löytää mosfet: IRFB4137PBF-ND joka näyttää hyvältä yli 3 kVA: n kuormitukselle, johtuen sen massiivisesta teholuokasta 300 V / 38 ampeeria.

Koska kyseessä on muuntajaton 3 kVA -taajuusmuuttaja, kysymys muuntajan valinnasta on poistettu, mutta akut on kuitenkin luokiteltava tuottamaan vähintään 160 V, kun taas kohtuullisesti ladattu, ja noin 190 V, kun ne on ladattu täyteen.

Automaattinen jännitteen korjaus.

Automaattinen korjaus voidaan saavuttaa kytkemällä takaisinkytkentäverkko lähtöliittimien ja Ct-liitännän väliin, mutta tätä ei välttämättä tarvita, koska IC 555 -astioita voidaan tehokkaasti käyttää lähtöjännitteen RMS: n kiinnittämiseen, ja kun ne ovat asettaneet lähtöjännitteen voidaan odottaa olevan ehdottomasti kiinteä ja vakio kuormitustilanteista riippumatta, mutta vain niin kauan kuin kuorma ei ylitä taajuusmuuttajan maksimitehoa.

2) Muuntajaton invertteri akkulaturilla ja palautteen ohjauksella

Kompaktin muuntajantaajuusmuuttajan toista kytkentäkaaviota, jossa ei ole tilaa vievää rautamuuntajaa, käsitellään jäljempänä. Raskaan rautamuuntajan sijasta se käyttää ferriittisydämen induktoria, kuten seuraavassa artikkelissa on esitetty. Kaaviota ei ole suunnitellut minä, sen toimitti minulle yksi tämän blogin innokkaista lukijoista Mr. Ritesh.

Suunnittelu on täysimittainen kokoonpano, joka sisältää suurimman osan ominaisuuksista, kuten ferriittimuuntajan käämityksen yksityiskohdat , matalajännitteen indikaattorin vaihe, lähtöjännitteen säätölaite jne.

Yllä olevan mallin selitystä ei ole vielä päivitetty, yritän päivittää sen pian, sillä välin voit viitata kaavioon ja selvittää epäilyt kommentin kautta, jos sellaisia ​​on.

200 watin kompakti muuntajaton invertterisuunnittelu # 3

Kolmas alla oleva malli esittää 200 watin invertteripiiriä ilman muuntajaa (muuntajatonta) 310 V: n DC-tuloa käyttäen. Se on siniaaltoyhteensopiva muotoilu.

Johdanto

Taajuusmuuttajat, kuten tiedämme, ovat laitteita, jotka muuntavat tai pikemminkin kääntävät matalajännitteisen DC-lähteen suurjännitevirtalähdöksi.

Tuotettu suurjännitevirtalähtö on yleensä paikallisten verkkojännitetasojen mukaisessa järjestyksessä. Muuntamisprosessi matalasta jännitteestä suurjännitteeksi edellyttää kuitenkin aina mittavien ja suurten muuntajien sisällyttämistä. Onko meillä mahdollisuutta välttää nämä ja tehdä muuntajaton invertteripiiri?

Kyllä, on olemassa melko yksinkertainen tapa toteuttaa muuntajaton invertterisuunnittelu.

Pohjimmiltaan matalavirtajänniteparistoa käyttävä taajuusmuuttaja vaatii nostamaan ne haluttuun korkeampaan vaihtojännitteeseen, mikä puolestaan ​​tekee muuntajan sisällyttämisestä välttämätöntä.

Tämä tarkoittaa, että jos voisimme vain korvata pienen syöttöjännitteen tasavirtatasolla, joka on yhtä suuri kuin suunniteltu lähtö AC-taso, muuntajan tarve voitaisiin yksinkertaisesti poistaa.

Piirikaavio sisältää suurjännitteisen DC-tulon yksinkertaisen mosfet-invertteripiirin käyttämiseksi, ja voimme selvästi nähdä, ettei muuntajaa ole mukana.

Piirin käyttö

Suurjännite DC, joka on yhtä suuri kuin vaadittu lähtö AC, saadaan järjestämällä 18 pientä 12 voltin paristoa sarjaan.

Portti N1 on IC 4093: sta, N1 on konfiguroitu oskillaattoriksi tässä.

Koska IC vaatii tiukan käyttöjännitteen välillä 5-15 volttia, vaadittu tulo otetaan yhdestä 12 voltin paristoista ja syötetään vastaaviin IC-nastojen ulostuloihin.

Koko kokoonpano muuttuu siten hyvin yksinkertaiseksi ja tehokkaaksi ja poistaa kokonaan tilaa vievän ja raskaan muuntajan.

Kaikki paristot ovat 12 voltin, 4 AH: n luokituksia, jotka ovat melko pieniä, eikä edes yhdistettynä näytä peittävän liikaa tilaa, vaan ne voivat pinota tiukasti muodostaen pienikokoisen yksikön.

Lähtö on 110 V AC 200 watin teholla.

Osaluettelo

• Q1, Q2 = MPSA92
• Q3 = MJE350
• Q4, Q5 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• Q8, Q9 = J162
• NAND IC = 4093,
• D1 = 1N4148
• Akku = 12V / 4AH, 18 nos.

Päivittäminen Sinewave-versioon

Edellä käsitelty yksinkertainen 220 V: n muuntajantaajuusmuuttajapiiri voitaisiin päivittää puhtaaksi tai tosi siniaaltoinvertteriksi yksinkertaisesti korvaamalla tulooskillaattori siniaaltogeneraattoripiirillä alla olevan kuvan mukaisesti:

Sinewave-oskillaattorin osaluettelo löytyy tässä viestissä

Muuntajaton aurinkosuuntaajapiiri

Aurinko on merkittävä ja rajoittamaton raaka energian lähde, jota on saatavilla planeetallamme täysin ilmaiseksi. Tämä teho on pohjimmiltaan lämmön muodossa, mutta ihmiset ovat löytäneet menetelmiä valon hyödyntämiseksi myös tästä valtavasta lähteestä sähköenergian valmistamiseksi.

Yleiskatsaus

Nykyään sähköstä on tullut kaikkien kaupunkien ja jopa maaseutujen elämänlinja. Vähentyneen fossiilisen polttoaineen ansiosta auringonvalo lupaa olla yksi tärkeimmistä uusiutuvista energialähteistä, joihin pääsee suoraan mistä tahansa ja missään olosuhteissa tällä planeetalla ilmaiseksi. Oppitaan yksi menetelmä muuntaa aurinkoenergia sähköksi henkilökohtaisten hyötyjemme vuoksi.

Yhdessä edellisistä viesteistä olen keskustellut aurinkosuuntaajapiiristä, jolla oli pikemminkin yksinkertainen lähestymistapa ja sisällytetty tavallinen invertterin topologia muuntajan avulla.

Muuntajat, kuten me kaikki tiedämme, ovat isoja, painavia ja niistä voi tulla melko hankalia joissakin sovelluksissa.
Tässä suunnittelussa olen yrittänyt poistaa muuntajan käytön sisällyttämällä suurjännitemosfetteja ja lisäämällä jännitettä aurinkopaneelien sarjaliitännällä. Tutkitaan koko kokoonpanoa seuraavien kohtien avulla:

Kuinka se toimii

Kun tarkastellaan alla olevaa aurinkopohjaista muuntajatonta invertteripiirikaaviota, voimme nähdä, että se koostuu periaatteessa kolmesta päävaiheesta, nimittäin. oskillaattorivaihe, joka koostuu monipuolisesta IC 555: stä, lähtövaihe, joka koostuu parista suurjännitemoottoreista, ja virransyöttövaihe, joka käyttää aurinkopaneelipankkia, jota syötetään B1 ja B2.

Piirikaavio

Koska IC ei voi toimia yli 15 V: n jännitteillä, se on hyvin suojattu pudotusvastuksella ja zener-diodilla. Zener-diodi rajoittaa aurinkopaneelin korkeaa jännitettä kytkettyyn 15 V: n zener-jännitteeseen.

Mosfettejä saa kuitenkin käyttää täydellä aurinkolähtöjännitteellä, joka voi olla missä tahansa välillä 200 - 260 volttia. Pilvisissä olosuhteissa jännite saattaa pudota selvästi alle 170 V: n, joten luultavasti jännitteiden stabilointiainetta voidaan käyttää lähdössä lähtöjännitteen säätämiseen tällaisissa tilanteissa.

Mosfetit ovat N- ja P-tyyppejä, jotka muodostavat parin työntövoimien toteuttamiseksi ja vaaditun vaihtovirran muodostamiseksi.

Mosfettejä ei ole määritelty kaaviossa, mieluiten niiden on oltava nimellisarvoltaan 450 V ja 5 ampeeria, törmäät moniin muunnelmiin, jos googletat hieman verkon kautta.

Käytettyjen aurinkopaneelien avoimen virtapiirin jännitteen on ehdottomasti oltava noin 24 V täydellä auringonvalolla ja noin 17 V kirkkaalla hämärässä.

Kuinka kytkeä aurinkopaneelit

Osaluettelo

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1 uF
Diodit = ovat 1N4148
R3 = 10 K, 10 wattia,
R4, R5 = 100 ohmia, 1/4 wattia
B1 ja B2 = aurinkopaneelista
Z1 = 5,1 V 1 watti

Käytä näitä kaavoja laskettaessa R1, R2, C1 ....

Päivittää:

Yllä oleva 555 IC -rakenne ei välttämättä ole niin luotettava ja tehokas, paljon luotettava malli voidaan nähdä alla a-muodossa täysi H-sillan invertteripiiri . Tämän rakenteen voidaan odottaa tarjoavan paljon parempia tuloksia kuin yllä oleva 555 IC -piiri

Toinen etu edellä mainitun piirin käytöstä on, että et tarvitse kaksois aurinkopaneelijärjestelyä, pikemminkin yksi sarjaan kytketty aurinkosyöttö riittäisi yllä olevan piirin käyttämiseen 220 V: n ulostulon saavuttamiseksi.