3 legjobb transzformátor nélküli inverter áramkör

Ahogy a neve is sugallja, egy inverter áramkört, amely egyenáramú bemenetet vált át váltóáramúvá, anélkül, hogy az induktortól vagy transzformátortól függene, transzformátor nélküli inverternek nevezzük.

Mivel induktor alapú transzformátort nem használnak, a DC bemenet általában megegyezik az inverter kimenetén keletkező AC csúcsértékével.

A bejegyzés segít megérteni 3 inverter áramkört, amelyek transzformátor használata nélkül, teljes híd IC hálózat és SPWM generátor áramkör használatával működnek.

Transzformátor nélküli inverter az IC 4047 segítségével

Kezdjük egy H-Bridge topológiával, amely valószínűleg a legegyszerűbb a formájában. Technikailag azonban nem ez az ideális, és nem is ajánlott, mivel p / n-csatornás mosfetek felhasználásával tervezték. P-csatornás mosfeteket használnak magas oldali mosfet-ként, és n-csatornás alsó oldalakként.

Mivel a p-csatornás mosfeteket a magas oldalon használják, a bootstrapping szükségtelenné válik, és ez nagyon leegyszerűsíti a kialakítást. Ez azt is jelenti, hogy ennek a kialakításnak nem kell külön meghajtó IC-ktől függnie.

Bár a design hűvösnek és csábítónak tűnik, van egy kevés mögöttes hátrány . És pontosan ezért kerülik el ezt a topológiát a szakmai és kereskedelmi egységekben.

Ennek ellenére, ha helyesen épül fel, akkor az alacsony frekvenciájú alkalmazások célját szolgálhatja.

Itt van a teljes áramkör, amely az IC 4047-et használja, mint a megmunkálható totem pólusfrekvencia-generátor

Alkatrész lista

Minden ellenállás 1/4 wattos, 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0,1uF / PPC
• IC tű 10/11 ellenállás = 330 ohm - 2nos
• MOSFET kapuellenállások = 100k - 2nos
• Opto-csatolók = 4N25 - 2 nos
• Felső P-csatornás MOSFET-ek = FQP4P40 - 2nos
• Alsó N-csatornás MOSFET-ek = IRF740 = 2nos
• Zener diódák = 12V, 1/2 watt - 2 nos

A következő ötlet szintén egy h-híd áramkör, de ez az ajánlott n-csatornás mosfeteket használja. A pályát Ralph Wiechert kérte

Fő specifikációk

Üdvözlet a Missouri-i Saint Louis-ból.
Hajlandó lenne együttműködni inverter projekt ? Ha szeretnéd, fizetnék neked a tervezésért és / vagy az idődért.

Nekem van egy 2012-es és 2013-as Priusom, anyámnak pedig egy 2007-es Priusom. A Prius egyedülálló, mivel 200 VDC (névleges) nagyfeszültségű akkumulátorral rendelkezik. A Prius tulajdonosai a múltban kihasznált inverterekkel rákattintottak erre az akkumulátorra, hogy kimenjenek a natív feszültségre, és működjenek szerszámok és készülékek. (Itt, az Egyesült Államokban, 60 Hz, 120 és 240 VAC, ahogy biztos vagyok benne, hogy tudja). A probléma az, hogy az invertereket már nem gyártják, de a Prius még mindig az.

Íme néhány inverter, amelyeket a múltban használtak erre a célra:

1) PWRI2000S240VDC (lásd a mellékletet) Már nem gyártott!

2) Emerson Liebert Upstation S (Ez valójában egy UPS, de eltávolítja az akkumulátort, amely 192 VDC névleges volt.) (Lásd a mellékletet.) Már nem gyártott!

Ideális esetben 3000 wattos folyamatos invertert tervezek, tiszta szinusz hullámot, 60 Hz-es kimenetet, 120 VAC-ot (ha lehetséges, 240 VAC-os osztott fázissal) és transzformátor nélküli. Talán 4000-5000 Wattos csúcs. Bemenet: 180-240 VDC. Elég kívánságlista, tudom.

Gépészmérnök vagyok, tapasztalatom van áramkörök építésében, valamint a Picaxe mikrovezérlők programozásában. Csak nincs sok tapasztalatom az áramkörök nulláról történő tervezésében. Szükség esetén hajlandó vagyok megpróbálni és kudarcot vallani!

A dizájn

Ebben a blogban már többet tárgyaltam 100 inverter terv és koncepció , a fenti kérés könnyen teljesíthető az egyik meglévő tervem módosításával, és kipróbálható az adott alkalmazáshoz.

Bármely transzformátor nélküli kialakításhoz néhány alapvető dolgot kell beépíteni a megvalósításba: 1) Az inverternek teljes híd inverternek kell lennie, teljes híd meghajtót használva, és 2) az előtolású bemeneti egyenáramnak egyenlőnek kell lennie a szükséges kimeneti csúcsfeszültséggel szint.

A fenti két tényező beépítésével egy alapvető 3000 wattos inverter kialakítás látható a következő ábrán, amelynek tiszta szinuszhullám kimeneti hullámforma funkció.

Az inverter működési részletei a következő pontok segítségével érthetők meg:

Az alap vagy a standard teljes híd inverter konfiguráció az IRS2453 teljes híd meghajtó és a hozzá tartozó mosfet hálózat alkotja.

Az inverter frekvenciájának kiszámítása

Ennek a szakasznak az a feladata, hogy a mosfetek közötti összekapcsolt terhelést az Rt / Ct hálózat értékei által meghatározott frekvenciasebességgel oszcillálják.

Ezen időzítő RC komponensek értékei a következő képlettel állíthatók be: f = 1 / 1,453 x Rt x Ct, ahol Rt Ohm-ban, és Ct Faradsban. Be kell állítani, hogy 60Hz-et érjen el a megadott 120V-os kimenet kiegészítéséhez, vagy 220V-os specifikációknál ezt 50Hz-re lehet változtatni.

Ez néhány gyakorlati próbával és hibával is elérhető, a frekvenciatartomány digitális frekvenciamérővel történő értékelésével.

A tiszta szinuszhullám kimenetelének elérése érdekében az alacsony oldali mosfet kapukat leválasztják a megfelelő IC betáplálásokról, és ugyanazokat alkalmazzák egy BJT puffer szakaszon keresztül, amely úgy van konfigurálva, hogy SPWM bemeneten keresztül működjön.

SPWM generálása

Az SPWM, amely szinuszhullám impulzusszélesség modulációt jelent, az egy opamp IC körül konfigurálva és egyetlen IC 555 PWM generátor.

Noha az IC 555 PWM-ként van konfigurálva, a # 3-as érintkező PWM-kimenetét soha nem használják, inkább az időzítő kondenzátorán keletkező háromszög hullámokat használják az SPWM-ek faragásához. Állítólag az egyik háromszög hullámminta frekvenciája sokkal lassabb és szinkronban van a fő IC frekvenciájával, míg a másiknak gyorsabb háromszög hullámoknak kell lennie, amelyek frekvenciája lényegében meghatározza az SPWM oszlopainak számát.

Az opamp összehasonlítóként van konfigurálva, és háromszög hullámmintákkal van ellátva a szükséges SPWM-ek feldolgozásához. Egy háromszög hullámot, amely lassabb, kivonják az IRS2453 fő IC Ct tűcsatornájából

A feldolgozást az opamp IC végzi a bemeneti nyílásokon lévő két háromszög hullámának összehasonlításával, és a létrehozott SPWM-et alkalmazzák a BJT puffer szakasz alapjaira.

A BJT pufferek az SPWM impulzusainak megfelelően kapcsolnak, és győződjön meg arról, hogy az alsó oldali mosfetek is ugyanazon a mintán vannak kapcsolva.

A fenti kapcsolás lehetővé teszi az AC kimenet SPWM mintázatú kapcsolását az AC frekvencia hullámforma mindkét ciklusához.

A mosfets kiválasztása

Mivel 3kva transzformátor nélküli inverter van megadva, a mosfeteket megfelelő besorolással kell kezelni ennek a terhelésnek a kezeléséhez.

Az ábrán feltüntetett 2SK 4124 számú mosfet száma valójában nem lesz képes fenntartani a 3kva terhelést, mert ezek maximálisan 2kva kezelésére alkalmasak.

A neten végzett néhány kutatás lehetővé teszi számunkra a mosfet megtalálását: IRFB4137PBF-ND amely jól néz ki 3kva terhelés felett, 300V / 38amp-os hatalmas névleges teljesítménye miatt.

Mivel egy transzformátor nélküli 3kva inverterről van szó, a transzformátor kiválasztásának kérdése kiküszöbölődik, azonban az akkumulátorokat megfelelő besorolásúnak kell lenniük ahhoz, hogy mérsékelt töltés mellett legalább 160 V-ot, teljesen feltöltött állapotban pedig körülbelül 190 V-ot hozzanak létre.

Automatikus feszültségkorrekció.

Automatikus korrekció érhető el egy visszacsatoló hálózat összekapcsolásával a kimeneti terminálok és a Ct csatlakozó között, de erre valójában nincs szükség, mert az IC 555-ös edényeket hatékonyan lehet használni a kimeneti feszültség effektív értékének rögzítéséhez, és miután beállította a a kimeneti feszültség várhatóan teljesen rögzített és állandó lesz, függetlenül a terhelés körülményeitől, de csak addig, amíg a terhelés nem haladja meg az inverter maximális teljesítményét.

2) Transzformátor nélküli inverter akkumulátortöltővel és visszacsatolás vezérléssel

Az alábbiakban egy kompakt transzformátor nélküli inverter második kapcsolási rajzát tárgyaljuk anélkül, hogy terjedelmes vastranszformátort tartalmazna. Nehéz vastranszformátor helyett ferritmag induktivitást használ, amint az a következő cikkben látható. A vázlatot nem én terveztem, ezt a blog egyik lelkes olvasója adta nekem, Mr. Ritesh.

A kialakítás teljes értékű konfiguráció, amely magában foglalja a legtöbb funkciót, mint pl ferritranszformátor tekercselésének részletei , kisfeszültségű indikátor fokozat, kimeneti feszültségszabályozó berendezés stb

A fenti terv magyarázatát még nem frissítettük, megpróbálom hamarosan frissíteni, addig is hivatkozhat a diagramra, és kétségeit tisztázhatja, ha van ilyen.

200 wattos kompakt transzformátor nélküli inverter kialakítás # 3

Az alábbi harmadik kiviteli alak egy 200 wattos inverter áramkört mutat transzformátor nélkül (transzformátor nélküli) 310 V DC bemenet segítségével. Szinuszos kompatibilis kialakítás.

Bevezetés

Az inverterek, mint tudjuk, olyan eszközök, amelyek átalakítják vagy inkább invertálják az alacsony feszültségű egyenáramú forrást nagyfeszültségű váltakozó áramú kimenetté.

Az előállított nagyfeszültségű AC kimenet általában a helyi hálózati feszültségszintek sorrendjében van. Az alacsony feszültségről nagyfeszültségűre történő átalakítás azonban mindig szükségessé teszi a tetemes és terjedelmes transzformátorok bevonását. Van-e lehetőségünk ezek elkerülésére és transzformátor nélküli inverter áramkör létrehozására?

Igen, a transzformátor nélküli inverter kialakításának meglehetősen egyszerű módja van.

Alapvetően az alacsony egyenfeszültségű akkumulátort használó invertereknek meg kell növelniük őket a tervezett magasabb váltakozó feszültségig, ami viszont elengedhetetlenné teszi a transzformátor beépítését.

Ez azt jelenti, hogy ha a bemenő kisfeszültségű DC-t csak a tervezett kimeneti AC-szinttel egyenértékű DC-szintre cserélhetnénk, akkor egyszerűen megszüntethető lenne a transzformátor szükségessége.

A kapcsolási rajz nagyfeszültségű egyenáramú bemenetet tartalmaz egy egyszerű mosfet inverter áramkör működtetéséhez, és egyértelműen láthatjuk, hogy nincs transzformátor.

Áramkör működtetése

A nagy kimeneti váltakozó áramú egyenfeszültség egyenlő, amely 18 kicsi, 12 voltos akkumulátor soros elrendezéséből származik.

Az N1 kapu az IC 4093-ból származik, itt N1 van beállítva oszcillátorként.

Mivel az IC-nek szigorú üzemi feszültségre van szüksége 5 és 15 V között, a szükséges bemenetet a 12 voltos elemek egyikéből veszik, és a megfelelő IC tűkimenetekre vezetik.

A teljes konfiguráció így nagyon egyszerűvé és hatékonnyá válik, és teljesen kiküszöböli a terjedelmes és nehéz transzformátor szükségességét.

Az akkumulátorok mind 12 voltos, 4 AH névlegesek, amelyek meglehetősen kicsiek, és úgy tűnik, hogy még összekapcsolt állapotban sem fednek le túl sok helyet. Lehet, hogy szorosan egymásra rakják a kompakt egységet.

A kimenet 110 V AC lesz 200 watton.

Alkatrész lista

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

Frissítés Sinewave verzióra

A fent tárgyalt egyszerű, 220 V-os transzformátor nélküli inverter áramkör átalakítható tiszta vagy valós szinuszhullámú inverterré egyszerűen a bemeneti oszcillátor szinuszhullám-generátor áramkörrel történő cseréjével, az alábbiak szerint:

A szinuszhullámú oszcillátor alkatrészlistája megtalálható ebben a bejegyzésben

Transzformátor nélküli szolár inverter áramkör

A Nap a nyers erő fő és korlátlan forrása, amely bolygónkon teljesen ingyenesen elérhető. Ez az erő alapvetően hő formájában van, azonban az emberek felfedezték a fényforrás ebből a hatalmas forrásból történő felhasználásának módszereit is az elektromos áram előállításához.

Áttekintés

Ma a villamos energia minden város, sőt a vidéki térségek életvonala lett. A kimerülő fosszilis tüzelőanyagok miatt a napfény az egyik legnagyobb megújuló energiaforrásnak ígérkezik, amelyhez bárhonnan és minden körülmények között közvetlenül hozzáférhetünk ezen a bolygón, ingyenesen. Tanuljuk meg a napenergia villamos energiává alakításának egyik módszerét személyes előnyeink érdekében.

Az egyik korábbi bejegyzésemben egy szolár inverter áramkört tárgyaltam, amely inkább egyszerű megközelítéssel rendelkezett, és egy transzformátor segítségével beépített egy szokásos inverter topológiát.

A transzformátorok, amint mindannyian tudjuk, terjedelmesek, nehézek és egyes alkalmazásoknál meglehetősen kényelmetlenek lehetnek.
Jelen konstrukcióban megpróbáltam kiküszöbölni a transzformátor használatát nagyfeszültségű mosfetek beépítésével és a feszültség fokozásával a napelemek soros csatlakoztatásával. Tanulmányozzuk a teljes konfigurációt a következő pontok segítségével:

Hogyan működik

Az alább bemutatott szolár alapú transzformátor nélküli inverter kapcsolási rajzát nézve láthatjuk, hogy alapvetően három fő szakaszból áll, ti. az oszcillátor fokozat, amely a sokoldalú IC 555-ből áll, a kimeneti fokozat néhány nagyfeszültségű mosfetből és az áramellátó fokozatból áll, amely a B1 és B2 tápfeszültségű napelem bankot használja.

Kördiagramm

Mivel az IC nem képes 15 V-nál nagyobb feszültséggel működni, jól esett egy ellenállással és egy zener-diódával. A zener dióda korlátozza a napelem magas feszültségét a csatlakoztatott 15 V zener feszültségnél.

A mosfeteket azonban teljes szolár kimeneti feszültséggel lehet üzemeltetni, amely 200 és 260 volt között lehet. Borús körülmények között a feszültség jóval 170 V alá csökkenhet. Tehát valószínűleg feszültségstabilizátort lehet használni a kimeneten a kimeneti feszültség szabályozására ilyen helyzetekben.

A mosfetek N és P típusúak, amelyek párot alkotnak a push pull műveletek végrehajtásához és a szükséges AC generálásához.

A mosfetek nem szerepelnek az ábrán, ideális esetben 450 V-os és 5 amperes besorolásúaknak kell lenniük, sok változattal találkozhatsz, ha kicsit neten guglizol.

A használt napelemeknek nyitott áramkör feszültségének szigorúan 24 V körül kell lennie teljes napfénynél, és 17 V körül kell lennie világos alkonyatkor.

A napelemek csatlakoztatása

Alkatrész lista

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1uF
Diódák = 1N4148
R3 = 10K, 10 watt,
R4, R5 = 100 ohm, 1/4 watt
B1 és B2 = napelemről
Z1 = 5,1 V 1 watt

Használja ezeket a képleteket az R1, R2, C1 kiszámításához.

Frissítés:

A fenti 555 IC kialakítás nem biztos, hogy olyan megbízható és hatékony, sokkal megbízhatóbb konstrukció látható alább a formájában teljes H-híd inverter áramkör . Ez a kialakítás várhatóan sokkal jobb eredményeket nyújt, mint a fenti 555 IC áramkör

A fenti áramkör használatának további előnye, hogy nem lesz szüksége kettős napelemes elrendezésre, inkább egyetlen sorozatba kapcsolt szolárellátás lenne elegendő a fenti áramkör működtetéséhez a 220 V kimenet eléréséhez.