500 watin invertteripiiri akkulaturilla

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tässä viestissä keskustelemme kattavasti siitä, miten rakennetaan 500 watin invertteripiiri integroidulla automaattisella akkulaturilla.

Artikkelissa opitaan myös, kuinka päivittää järjestelmä suuremmille kuormille ja kuinka parantaa sitä puhtaaksi siniaaltoversioksi.



Tämä 500 watin invertteri muuntaa lyijyhappoakusta 12 V DC: n tai 24 V DC: n 220 V: n tai 120 V AC: ksi, jota voidaan käyttää kaikentyyppisten kuormien virran syöttämiseen CFL-valoista, LED-lampuista, puhaltimista, lämmittimistä , moottorit, pumput, sekoittimet, tietokone ja niin edelleen.

Perussuunnittelu

An invertteri voidaan suunnitella monin eri tavoin yksinkertaisesti korvaamalla oskillaattorivaihe toisen tyyppisellä oskillaattorivaiheella käyttäjän mieltymysten mukaisesti.



Oskillaattorivaihe on pohjimmiltaan vakaa multivibraattori jotka voisivat käyttää IC: itä tai transistoreita.

Vaikka höyrypohjainen oskillaattori voidaan suunnitella monin tavoin, käytämme tässä IC 4047 -vaihtoehtoa, koska se on monipuolinen, tarkka ja erikoistunut astable-siru, joka on suunniteltu erityisesti sovelluksiin, kuten invertterit.

Käyttämällä IC 4047: tä

Minkä tahansa invertterin tekeminen käyttämällä IC 4047: tä on todennäköisesti suositeltavin vaihtoehto IC: n korkean tarkkuuden ja luettavuuden vuoksi. Laite on monipuolinen oskillaattori-IC, joka tarjoaa kaksois push- tai flip flop -lähdön pin10: n ja pin11: n poikki ja myös yhden neliöaaltolähdön tapissa13.

PERUSVIRTA

Neliöaaltolähdöllä varustettu 500 watin perusinvertteri voidaan rakentaa yhtä yksinkertaisesti kuin yllä. Jos haluat päivittää sen akkulaturilla, joudumme kuitenkin käyttämään laturimuuntajaa, joka on luokiteltu asianmukaisesti akun teknisten tietojen mukaan.

Ennen kuin opimme laturin kokoonpanon, tutustutaan ensin tähän projektiin vaadittaviin akun määrityksiin.

Eräästä edellisestä viestistämme tiedämme, että lyijyhappoakun sopivamman lataus- ja purkausnopeuden tulisi olla 0,1 C: n nopeudella tai syöttövirralla, joka on 10 kertaa pienempi kuin akun Ah-luokitus. Tämä tarkoittaa, että vähintään 7 tunnin varmuuskopiointi 500 watin kuormituksella akun Ah voitaisiin laskea seuraavalla tavalla

12 V: n akun 500 watin kuormalle tarvittava käyttövirta on noin 500/12 = 41 ampeeria

Tämän 41 ampeerin on kestettävä 7 tuntia, mikä tarkoittaa, että akun Ah on oltava = 41 x 7 = 287 Ah. Tosielämässä sen on kuitenkin oltava vähintään 350 Ah.

24 V: n akulla tämä voi laskea 50% vähemmän 200 Ah: n jännitteellä. Juuri siksi korkeampaa käyttöjännitettä suositellaan aina, kun taajuusmuuttajan teho nousee korkeammalle puolelle.

24 V: n akun käyttö

Jotta akku ja muuntajan koko olisivat pienempiä ja kaapelit ohuemmat, kannattaa käyttää 24 V: n akkua ehdotetun 500 watin mallin käyttämiseen.

Perussuunnittelu säilyisi sellaisenaan, paitsi a 7812 IC lisätään IC 4047 -piiriin alla olevan kuvan mukaisesti:

Kaaviokuva

Akkulaturi

Jotta suunnittelu olisi yksinkertainen mutta tehokas, olen välttänyt sen käyttöä automaattinen katkaisu akkulaturille ja ovat myös varmistaneet, että taajuusmuuttajaa ja laturia varten käytetään yhtä yhteistä muuntajaa.

Ehdotetun 500 watin taajuusmuuttajan ja latauslaitteen täydellinen kytkentäkaavio näkyy alla:

Samasta käsitteestä on jo keskusteltu yksityiskohtaisesti yhdessä muussa aiheeseen liittyvässä viestissä, johon voit viitata saadaksesi lisätietoja.

Periaatteessa invertteri käyttää sama muuntaja akun lataamiseen ja akun virran muuntamiseksi 220 V: n vaihtovirraksi. Operaatio toteutetaan releen vaihtoverkon kautta, joka vaihtaa muuntajan käämityksen vuorotellen lataustilaan ja invertteritilaan.

Kuinka se toimii

Kun verkkovirtaa ei ole saatavana, relekoskettimet sijoitetaan vastaaviin N / C-pisteisiin (normaalisti kiinni). Tämä yhdistää MOSFET-laitteiden viemärit muuntajan ensiöosaan ja laitteet tai kuorma yhdistävät muuntajaan.

Yksikkö siirtyy invertteritilaan ja alkaa tuottaa tarvittavaa 220 V: n tai 120 V: n vaihtovirtaa akusta.

Releen kelat saavat virtansa yksinkertaisesta raakaöljystä muuntajaton (kapasitiivinen) virtalähde käyttämällä 2uF / 400V pudotuskondensaattoria.

Syöttöä ei tarvitse vakauttaa tai säännellä hyvin, koska kuorma on relekelojen muodossa, jotka ovat melko raskaita ja kestävät helposti 2uF-kondensaattorin kytkemisen päälle.

RL1-releen kela, joka ohjaa muuntajan verkkovirtaa, voidaan nähdä kytkettynä ennen estodiodia, kun taas MOSFET-puolta ohjaava RL2-kela on sijoitettu diodin jälkeen ja yhdensuuntaisesti suuren kondensaattorin kanssa.

Tämä tehdään tarkoituksella pienen viiveefektin luomiseksi RL2: lle tai sen varmistamiseksi, että RL1 kytkeytyy päälle ja pois päältä ennen RL2: ta. Tämä koskee turvallisuutta koskevia huolenaiheita ja sen varmistamista, että MOSFET-laitteita ei koskaan altisteta käänteiselle lataussyötölle aina, kun rele siirtyy invertteritilasta lataustilaan.

Turvallisuusehdotuksia

Kuten tiedämme, missä tahansa taajuusmuuttajan piirissä muuntaja toimii kuin raskas induktiivinen kuorma. Kun tällainen raskas induktiivinen kuormitus kytketään taajuudella, se tuottaa varmasti valtavan määrän virtapiikkejä, jotka voivat olla vaarallisia herkälle elektroniikalle ja mukana oleville mikropiireille.

Sähköisen vaiheen asianmukaisen turvallisuuden varmistamiseksi voi olla tärkeää muuttaa 7812-osaa seuraavalla tavalla:

12 V: n sovelluksessa voit pienentää yllä olevan piikkisuojapiirin seuraavaan versioon:

Akku, MOSFET ja muuntaja määrittävät tehon

Olemme keskustelleet tästä monta kertaa eri viestien kautta, että muuntaja, akku ja MOSFET-luokitukset päättävät tosiasiallisesti, kuinka paljon tehoa invertteri voi tuottaa.

Olemme jo puhuneet paristolaskelmista edellisissä kappaleissa, nyt katsotaan miten muuntaja voidaan laskea tarvittavan tehon täydentämiseen.

Se on itse asiassa hyvin yksinkertaista. Koska jännitteen oletetaan olevan 24 V ja tehon 500 wattia, jakamalla 500 24: llä saadaan 20,83 ampeeria. Muuntajan vahvistimen nimellisarvon on oltava yli 21 ampeeria, mieluiten enintään 25 ampeeria.

Koska kuitenkin käytämme samaa muuntajaa sekä lataus- että invertteritiloissa, meidän on valittava jännite siten, että se sopii molempiin toimintoihin optimaalisesti.

Ensisijaisen puolen 20-0-20 V näyttää olevan hyvä kompromissi, itse asiassa se on ihanteellinen luokitus taajuusmuuttajan yleiseen toimintaan molemmissa moodeissa.

Koska akun lataamiseen käytetään vain puolikas käämi, muuntajan 20 V RMS-nimellisarvoa voidaan käyttää 20 x 1,41 = 28,2 V huippu-DC: n saamiseksi akun yli siihen liittyvän suodattimen kondensaattorin avulla, joka on kytketty akun yli terminaalit. Tämä jännite lataa akkua hyvällä nopeudella ja oikealla nopeudella.

Taajuusmuuttajatilassa, kun akun jännite on noin 26 V, invertterilähtö on 24/26 = 220 / Out

Lähtö = 238 V

Tämä näyttää hyvältä, kun akku on ladattu optimaalisesti, ja vaikka akku putoaa 23 V: iin, sen voidaan odottaa ylläpitävän terveellistä 210 V

Lasketaan MOSFET : MOSFET-laitteet toimivat periaatteessa kuin kytkimet, jotka eivät saa palaa nimellisvirran vaihtamisen aikana, eivätkä ne saa myöskään lämmetä lisääntyneen vastuksen kytkentävirtoja vastaan.

Edellä mainittujen näkökohtien tyydyttämiseksi meidän on varmistettava, että MOSFETin nykyinen käsittelykapasiteetti tai ID-spesifikaatio on reilusti yli 25 ampeeria 500 watin invertterillemme. Myös MOSFETin RDSon-spesifikaation on oltava mahdollisimman matala, jotta vältetään suuri hajaantuminen ja tehoton kytkentä.

Kaaviossa esitetty laite on IRF3205 , jonka tunnus on 110 ampeeria ja RDSon 8 milliohmia (0,008 ohmia), mikä näyttää todella vaikuttavalta ja sopii täydellisesti tähän invertteriprojektiin.

Osaluettelo

Edellä mainitun 500 watin taajuusmuuttajan valmistamiseksi akkulaturilla tarvitset seuraavan materiaaliluettelon:

  • IC 4047 = 1
  • Vastukset
  • 56K = 1
  • 10 ohmia = 2
  • Kondensaattori 0,1uF = 1
  • Kondensaattori 4700uF / 50 V = 1 (akun napojen yli)
  • MOSFETit IRF3205 = 2
  • Diodi 20 ampeeria = 1
  • Jäähdytyslevy MOSFET-laitteille = Suuri Finned-tyyppi
  • Diodin esto MOSFET-laitteissa Drain / Source = 1N5402 (Liitä ne jokaisen MOSFET-laitteen tyhjennyksen / lähteen yli suojaamaan muuntajan primääristä käänteistä EMF: ää vastaan. Katodi menee tyhjennystappiin.
  • Rele DPDT 40 ampeeria = 2 nos

Päivittäminen muokattuun Sinewave-muuntimeen

Edellä käsitelty neliöaaltoversio voidaan muuntaa tehokkaasti a muokattu siniaalto 500 watin invertteripiiri, jossa on paljon parempi lähtöaaltomuoto.

Tätä varten käytämme ikää vanha IC 555 ja IC 741 yhdistelmä aiotun siniaaltomuodon valmistamiseksi.

Koko piiri akkulaturilla on annettu alla:

Ajatus on sama, jota on käytetty muutamissa muissa tämän verkkosivuston siniaaltoinvertterimalleissa. Se on pilkkoa teho-MOSFETien portti lasketulla SPWM: llä siten, että replikoitu korkeavirtainen SPWM värähtelee muuntajan ensiöpuolen työntövetokäämityksen poikki.

IC 741: ää käytetään vertailijana, joka vertaa kahta kolmioaalloa sen kahden tulon poikki. Hidas peruskolmioaalto saadaan IC 4047 Ct -tapista, kun taas nopea kolmion aalto on johdettu ulkoisesta IC 555 -astaportaasta. Tuloksena on laskettu SPWM IC 741: n nastassa 6. Tämä SPWM pilkotaan teho-MOSFET-porttien portteihin, joita muuntaja kytkee samalla SPWM-taajuudella.

Tuloksena on toissijainen puoli, jolla on puhdas siniaaltolähtö (jonkin suodatuksen jälkeen).

Koko sillan suunnittelu

Yllä olevan konseptin koko silta-versio voidaan rakentaa käyttämällä alla olevaa kokoonpanoa:

Yksinkertaisuuden vuoksi automaattinen akun katkaisu ei sisälly toimitukseen, joten on suositeltavaa katkaista virta heti, kun akun jännite saavuttaa täyden lataustason. Tai vaihtoehtoisesti voit lisätä asianmukaisesti hehkulamppu sarjassa akun latauslinjan kanssa akun turvallisen latauksen varmistamiseksi.

Jos sinulla on kysyttävää tai epäilyksiä yllä olevasta konseptista, alla oleva kommenttikenttä on sinun.




Pari: 3 kiinteän jännitteen säätimet - työ- ja sovelluspiirit Seuraava: Kuinka tehdä piirilevy kotona