Grid-Tie inverter áramkör tervezése

A rácskötő inverter ugyanúgy működik, mint egy hagyományos frekvenciaváltó, azonban az ilyen inverter kimenő teljesítményét táplálják és megkötik a hálózati hálózatról a közüzemi hálózatból.

Mindaddig, amíg a hálózati váltakozó áramú áramellátás rendelkezésre áll, az inverter hozzájárul a tápellátásához a meglévő hálózati tápellátáshoz, és leállítja a folyamatot, ha a hálózati ellátás meghibásodik.

A koncepció

A koncepció valóban nagyon érdekes, mivel lehetővé teszi mindannyiunk számára, hogy közüzemi áramszolgáltatóvá váljunk. Képzelje el, hogy minden ház részt vesz ebben a projektben, hogy elsöprő mennyiségű áramot termeljen a hálózaton, ami viszont passzív jövedelemforrást jelent a járulékos lakások számára. Mivel az input megújuló forrásokból származik, a jövedelem teljesen költségmentessé válik.

A rácshálózati inverter otthoni készítését nagyon nehéznek tartják, mivel a koncepció néhány szigorú kritériumot tartalmaz, amelyeket be kell tartani, és ennek be nem tartása veszélyes helyzetekhez vezethet.

A legfontosabb néhány szempont, amelyet be kell tartani:

Az inverter kimenetét tökéletesen szinkronizálni kell az AC hálózattal.

A fent említett kimeneti feszültség amplitúdójának és frekvenciájának mind meg kell felelnie a hálózat AC paramétereinek.

Az inverternek azonnal kikapcsolnia kell, ha a hálózati feszültség meghibásodik.

Ebben a bejegyzésben megpróbáltam bemutatni egy egyszerű rács-összekötő inverter áramkört, amely véleményem szerint gondoskodik a fenti követelmények teljesítéséről, és a keletkezett váltakozó áramot biztonságosan szállítja a hálózatba, anélkül, hogy bármilyen veszélyes helyzetet kialakítanánk.

Áramkör működtetése

Próbáljuk megérteni a javasolt tervezést (kizárólag én fejlesztettem) a következő pontok segítségével:

Ismét a legjobb barátunk szokásai szerint az IC555 az alkalmazás középpontjában áll. Valójában csak ennek az IC-nek köszönhetõen lehet, hogy a konfiguráció ennyire egyszerûvé válik.

A kapcsolási rajzra hivatkozva az IC1 és IC2 alapvetően feszültségszintetizátorként vagy ismertebb módon impulzuspozíció-modulátorként vannak bekötve.

Itt egy TR1 lépcsõs transzformátort használnak a szükséges mûködési feszültség ellátására az IC áramkörben, valamint a szinkronizációs adatok ellátására az IC felé, hogy az a kimenetet a hálózat paramétereinek megfelelõen tudja feldolgozni.

Mindkét IC # 2-es és 5-ös csapja a D1 utáni ponthoz, illetve a T3-on keresztül kapcsolódik, amely az AC hálózat frekvenciaszámát és amplitúdó adatait adja az IC-khez.

Az IC-k számára kapott fenti két információ arra készteti az IC-ket, hogy az adott érintkezőkön kimenetüket ezen információknak megfelelően módosítsák.

A kimenet eredménye ezeket az adatokat jól optimalizált PWM feszültséggé alakítja, amely nagyon szinkronban van a hálózati feszültséggel.

Az IC1-et pozitív PWM generálására használják, míg az IC2 negatív PWM-eket eredményez, mindkettő párhuzamosan működik, megteremtve a szükséges push pull hatást a mosfeteken.

A fenti feszültségeket a megfelelő mosfetekre táplálják, amelyek a fenti mintát gyakorlatilag nagy árammá változó egyenárammá alakítják át a transzformátor bemeneti tekercsében.

A transzformátor kimenete a bemenetet tökéletesen szinkron AC-vé alakítja, amely kompatibilis a meglévő hálózati AC-vel.

Miközben csatlakoztatja a TR2 kimenetet a rácshoz, csatlakoztasson egy 100 wattos izzót sorozatosan az egyik vezetékhez. Ha az izzó világít, ez azt jelenti, hogy az AC-k nem fázisban vannak, azonnal fordítsa meg a csatlakozásokat, és most az izzónak le kell állnia az izzadással, biztosítva az AC-k megfelelő szinkronizálását.

Te is szeretnéd látni ezt egyszerűsített rács-összekötő áramkör kialakítása

Feltételezett PWM hullámforma (alsó nyom) az IC kimeneteinél

Alkatrész lista

Minden ellenállás = 2K2
C1 = 1000uF / 25V
C2, C4 = 0,47 uF
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10 AMP,
IC1,2 = 555
MOSFETS = ALKALMAZÁSI ELŐÍRÁSOK SZERINT.
TR1 = 0-12V, 100mA
TR2 = ALKALMAZÁSI SPECSONKÉNT
T3 = BC547
BEMENET DC = ALKALMAZÁSI TÍPUSOK SZERINT.

FIGYELMEZTETÉS: AZ ÖTLET KIZÁRÓLAG AZ ÖTLETKÉPES SZIMULÁCIÓN ALAPUL, A VIZSGÁLÓK SZERKESZTÉSE SZIGORÚAN TANÁCSADIK.

Miután kapott egy helyesbítő javaslatot a blog egyik olvasójától, Mr. Darren-től, és némi elmélkedést, kiderült, hogy a fenti áramkör sok hibával rendelkezik, és valójában nem fog működni.

Az átdolgozott tervezés

Az alábbiakban a felülvizsgált terv látható, amely sokkal jobb és megvalósíthatóbb ötletnek tűnik.

Itt egyetlen IC 556-at építettek be a PWM impulzusok létrehozására.
Az IC egyik fele nagyfrekvenciás generátorként van konfigurálva a másik IC áramellátására, amely impulzusszélesség-modulátorként van felszerelve.

A minta moduláló frekvenciája a TR1-ből származik, amely pontos frekvenciaadatokat szolgáltat az IC-nek, így a PWM tökéletesen méretezhető a hálózati frekvenciának megfelelően.

A magas frekvencia biztosítja, hogy a kimenet képes a fenti modulációs információk pontosságára feldarabolni, és a mosfeteknek a hálózat fő RMS-ekvivalensét adja meg.

Végül a két tranzisztor gondoskodik arról, hogy a mosfetek soha ne vezessenek együtt, csak egyszerre, a hálózati 50 vagy 60 Hz-es rezgések szerint.

Alkatrész lista

• R1, R2, C1 = 1 kHz körüli frekvencia létrehozása
• R3, R4, R5, R6 = 1K
• C2 = 1nF
• C3 = 100uF / 25V
• D1 = 10 amp dióda
• D2, D3, D4, D5 = 1N4007
• T1, T2 = a követelmények szerint
• T3, T4 = BC547
• IC1 = IC 556
• TR1, TR2 = az előző szakaszterv szerint javasolt

A fenti áramkört Selim úr elemezte, és érdekes hibákat talált az áramkörben. A fő hiba az AC félciklusok hiányzó negatív PWM impulzusai. A második hibát a tranzisztoroknál észlelték, amelyek a jelek szerint nem izolálták a két mosfet kapcsolását az 50 Hz-es frekvenciának megfelelően.

A fenti ötletet Selim úr módosította, itt vannak a hullámalak részletei a módosítások után. módosítások:

Hullámforma kép:

A CTRL a 100 Hz-es jel az egyenirányító után, az OUT mindkét fél hullám PWM-től származik, Vgs a FET kapufeszültsége, Vd a másodlagos tekercs felszedése, amely szinkronban a CTRL / 2-vel.

Hagyja figyelmen kívül a frekvenciákat, mivel azok alacsony mintavételi sebesség miatt helytelenek (különben túl lassú lesz az ipadon). Nagyobb mintavételi frekvencián (20Mhz) a PWM meglehetősen lenyűgözőnek tűnik.

Ahhoz, hogy a működési ciklust 50% -ra állítsam 9kHz körül, diódát kellett tennem.

Üdvözlettel,

Selim

Módosítások

A negatív félciklusok detektálásának lehetővé tételéhez az IC vezérlő bemenetét be kell táplálni az AC mindkét félciklusával, ezt hidas egyenirányító konfiguráció alkalmazásával lehet elérni.
Így kell kinéznie szerintem a véglegesített áramkörnek.

A tranzisztor bázis mostantól egy zener diódával van összekötve, amely remélhetőleg lehetővé teszi a tranzisztorok számára, hogy elszigeteljék a mosfet vezetését úgy, hogy felváltva végezzék el a T4 bázis 50 Hz-es impulzusait.

Selim úr legújabb frissítései

Helló Swag,

Folyamatosan olvasom a blogjaidat, és folytatom a kísérleteket a kenyérlapon.
Kipróbáltam a zener-dióda megközelítést (no-luck), a CMOS kapuk és még jobb, ha az op erősítők működtek a legjobban. Van 5VDC-ből 90VAC és 50Hz-en 9VDC-ből 170VAC, azt hiszem, hogy szinkronban van a hálózattal (nem tudom megerősíteni, mivel nincs oszcilloszkóp). Btw a zaj akkor megy, ha egy 0,15 u-os kupakkal rögzíti. a másodlagos tekercsen.

Amint megterhelem a szekunder tekercset, a feszültség 0 VAC-ra csökken, és csak kis mértékben növekszik a bemeneti DC amper. A Mosfets nem is próbál meg több erősítőt húzni. Talán néhány mosfet illesztőprogram, például az IR2113 (lásd alább) segíthet?

Bár jó hangulatban vagyok, úgy érzem, hogy a PWM nem biztos, hogy olyan előre megy, mint remélték. Határozottan jó az egyenáramú motorok nyomatékának szabályozása alacsony pwm frekvencián. Azonban, ha az 50 Hz-es jel nagyobb frekvencián felszakad, akkor valamilyen oknál fogva elveszíti az energiát, vagy a PWMd mosfet nem tudja a szükséges magas ampert leadni az elsődleges tekercsre, hogy a 220 VAC terhelés alatt maradjon.

Találtam egy másik vázlatot, amely nagyon szorosan kapcsolódik a tiédhez, a PWM kivételével. Lehet, hogy látta már ezt.
A link a https: // www (dot) electro-tech-online (dot) com / alternative-energy / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html oldalon található.

Az áramkezelő áramkör egy H meghajtó IGBT-vel (használhatnánk helyette mosfeteket). Úgy tűnik, hogy képes átadni az erőt.
Bonyolultnak tűnik, de valójában nem is túl rossz, mit gondolsz? Megpróbálom szimulálni a vezérlő áramkört és közölni, hogyan néz ki.
Üdvözlettel,

Selim

az ipademről küldve

További módosítások

Nagyon érdekes módosításokat és információkat nyújtott Miss Nuvem, a blog egyik elkötelezett olvasója. Tanuljuk meg őket alább:

Szia Mr. Swagatam,

Miss Nuvem vagyok, és egy csoportban dolgozom, amely néhány áramkörét felépíti egy Brazíliában és Katalóniában fenntartható életet bemutató esemény során. Valamelyik nap meg kell látogatnia.

Szimuláltam a Grid-Tie inverter áramkörét, és szeretnék néhány módosítást javasolni a hozzászólásodon található legutóbbi tervhez.

Először is problémáim voltak, amikor a PWM kimeneti jel (IC1 9. tű) csak kitakarodott és abbahagyta az oszcillálást. Ez akkor történt, amikor a vezérlőfeszültség a 11. érintkezőnél nagyobb lett, mint a Vcc feszültség, a D4-es átesés miatt. Megoldásom az volt, hogy két 1n4007 diódát adtam sorba az egyenirányító és a vezérlő feszültség közé. Lehet, hogy csak egy diódával lehet megúszni, de én kettőt használok csak a biztonság kedvéért.

Egy másik problémám az volt, hogy a T1 és T2 Vgs nem voltak nagyon szimmetrikusak. A T1 rendben volt, de a T2 nem oszcillált egészen a Vcc értékekig, mert valahányszor a T3 be volt kapcsolva, 0,7 V-ot tett a T4-re, ahelyett, hogy hagyta volna R6-nak felhúzni a feszültséget. Ezt úgy javítottam ki, hogy egy 4,7 kohm ellenállást tettem a T3 és a T4 közé. Szerintem bármelyik ennél magasabb érték működik, de én 4,7kohm-ot használtam.

Remélem ennek van értelme. Csatolok egy képet az áramkörről ezekkel a módosításokkal és azokkal a szimulációs eredményekkel, amelyeket az LTspice-vel kapok.
Ezen és más áramkörökön dolgozunk a következő héten. Tájékoztatni fogunk a fejleményekről.

Meleg üdvözlettel.
Miss Cloud

Waveform Images