Cele mai bune 3 circuite invertor fără transformator

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





După cum sugerează și numele, un circuit invertor care convertește o intrare de curent continuu în curent alternativ fără a depinde de un inductor sau un transformator se numește invertor fără transformator.

Deoarece nu este utilizat un transformator pe bază de inductor, DC-ul de intrare este în mod normal egal cu valoarea de vârf a AC generată la ieșirea invertorului.



Postarea ne ajută să înțelegem 3 circuite invertoare proiectate să funcționeze fără a utiliza un transformator și folosind o rețea IC cu punte completă și un circuit generator SPWM.

Invertor fără transformator folosind IC 4047

Să începem cu o topologie H-Bridge care este probabil cea mai simplă în forma sa. Cu toate acestea, din punct de vedere tehnic, nu este ideal și nu este recomandat, deoarece este proiectat folosind mosfete cu canal p / n. Mosfetele cu canal P sunt utilizate ca mosfete laterale înalte și canalul n ca parte joasă.



Deoarece, mosfetele cu canal p sunt utilizate pe partea înaltă, bootstrapping devine inutilă, iar acest lucru simplifică foarte mult designul. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că acest design nu trebuie să depindă de IC-uri de driver speciale.

Deși designul arată cool și atrăgător, are un puține dezavantaje subiacente . Și tocmai de aceea această topologie este evitată în unitățile profesionale și comerciale.

Acestea fiind spuse, dacă este construit corect, poate servi scopului pentru aplicații de joasă frecvență.

Iată circuitul complet care utilizează IC 4047 ca generator de frecvență al totemului astabil

Lista de componente

Toate rezistențele sunt 1/4 watt 5%

  • R1 = 56k
  • C1 = 0,1 uF / PPC
  • IC pin10 / 11 rezistor = 330 ohmi - 2nos
  • Rezistențe de poartă MOSFET = 100k - 2nos
  • Opto-cuplaje = 4N25 - 2 nr
  • MOSFET-uri cu canal P superior = FQP4P40 - 2nos
  • MOSFET-uri cu canal N inferior = IRF740 = 2nos
  • Diode Zener = 12V, 1/2 watt - 2 nr

Următoarea idee este, de asemenea, un circuit h-bridge, dar acesta folosește mosfetele recomandate cu canal n. Circuitul a fost solicitat de domnul Ralph Wiechert

Specificații principale

Salutări din Saint Louis, Missouri.
Ați fi dispus să colaborați la un proiect invertor ? V-aș plăti pentru un design și / sau timpul dvs., dacă doriți.

Am un Prius 2012 și 2013, iar mama mea are un Prius 2007. Prius este unic prin faptul că are un acumulator de 200 VDC (nominal) de înaltă tensiune. Proprietarii Prius au trecut în trecut la acest acumulator cu invertoare de la raft pentru a-și emite tensiunile native și a folosi scule și aparate. (Aici în SUA, 60 Hz, 120 și 240 VCA, așa cum sunt sigur că știți). Problema este că acele invertoare nu mai sunt fabricate, dar Prius este încă.

Iată câteva invertoare care au fost folosite în trecut în acest scop:

1) PWRI2000S240VDC (A se vedea atașamentul) Nu mai este fabricat!

2) Emerson Liebert Upstation S (Acesta este de fapt un UPS, dar scoateți acumulatorul, care era nominal de 192 VDC.) (A se vedea atașamentul.) Nu mai este fabricat!

În mod ideal, vreau să proiectez un invertor continuu de 3000 W, undă sinusoidală pură, ieșire 60 Hz, 120 VAC (cu fază divizată de 240 VCA, dacă este posibil) și fără transformator. Poate vârf de 4000-5000 de wați. Intrare: 180-240 VDC. O listă de dorințe, știu.

Sunt inginer mecanic, cu experiență în construirea circuitelor, precum și programarea microcontrolerelor Picaxe. Pur și simplu nu am prea multă experiență în proiectarea circuitelor de la zero. Sunt dispus să încerc și să eșuez, dacă este nevoie!

Design-ul

În acest blog am discutat deja mai mult decât 100 de concepte și concepte de invertoare , cererea de mai sus poate fi realizată cu ușurință prin modificarea unuia dintre proiectele mele existente și încercată pentru aplicația dată.

Pentru orice proiectare fără transformator, trebuie să existe câteva elemente de bază incluse în implementare: 1) Invertorul trebuie să fie un invertor full bridge care utilizează un driver full bridge și 2) alimentarea DC alimentată cu intrare trebuie să fie egală cu tensiunea de vârf necesară pentru ieșire nivel.

Încorporând cei doi factori de mai sus, un invertor de bază de 3000 de wați poate fi asistat în următoarea diagramă, care are un forma de undă de ieșire cu undă sinusoidală pură caracteristică.

invertor 3kva fără transformator cu undă sinusoidală circuit complet punte

Detaliile de funcționare ale invertorului pot fi înțelese cu ajutorul următoarelor puncte:

De bază sau configurație standard a invertorului cu punte completă este format din driverul de pod complet IC IRS2453 și rețeaua mosfet asociată.

Calculul frecvenței invertorului

Funcția acestei etape este de a oscila sarcina conectată între mosfete la o rată de frecvență dată, determinată de valorile rețelei Rt / Ct.

Valorile acestor componente RC de sincronizare pot fi setate prin formula: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct unde Rt este în ohmi și Ct în Farads. Ar trebui să fie setat pentru a atinge 60Hz pentru a completa ieșirea specificată de 120V, alternativ pentru specificațiile de 220V, aceasta ar putea fi schimbată la 50Hz.

Acest lucru poate fi realizat și printr-o încercare și eroare practică, prin evaluarea domeniului de frecvență cu un contor de frecvență digital.

Pentru a obține un rezultat pur în sine sinusoidal, porțile mosfetelor din partea de jos sunt deconectate de la alimentările IC respective și sunt aplicate la fel printr-o etapă tampon BJT, configurată pentru a funcționa printr-o intrare SPWM.

Generarea SPWM

SPWM, care înseamnă modulația lățimii impulsului cu undă sinusoidală, este configurat în jurul unui IC opamp și un singur IC 555 geneartor PWM.

Deși IC 555 sunt configurate ca PWM, ieșirea PWM de la pinul său 3 nu este niciodată utilizată, mai degrabă undele triunghiulare generate pe condensatorul său de sincronizare sunt utilizate pentru sculptarea SPWM-urilor. Aici, una dintre probele de undă triunghiulară ar trebui să fie mult mai lentă în frecvență și sincronizată cu frecvența IC principală, în timp ce cealaltă trebuie să fie unde triunghiulare mai rapide, a căror frecvență determină în esență numărul de stâlpi pe care SPWM le poate avea.

Opamp-ul este configurat ca un comparator și este alimentat cu probe de undă triunghiulară pentru procesarea SPWM-urilor necesare. O undă triunghiulară, care este cea mai lentă, este extrasă din pin-ul Ct al IC-ului principal IRS2453

Procesarea se face de către IC-ul opamp prin compararea celor două unde triunghiulare la pinout-urile sale de intrare, iar SPWM generat este aplicat la bazele etapei tampon BJT.

Tampoanele BJT se comută în funcție de impulsurile SPWM și se asigură că mosfetele laterale joase sunt, de asemenea, comutate la același model.

Comutarea de mai sus permite ieșirii AC să treacă și cu un model SPWM pentru ambele cicluri ale formei de undă de frecvență AC.

Selectarea mosfetelor

Deoarece este specificat un invertor fără transformator de 3 kva, mosfetele trebuie să fie evaluate corespunzător pentru manipularea acestei sarcini.

Numărul de mosfet 2SK 4124 indicat în diagramă de fapt nu va putea suporta o sarcină de 3kva, deoarece acestea sunt evaluate pentru a gestiona maximum 2kva.

Unele cercetări pe net ne permit să găsim mosfetul: IRFB4137PBF-ND care arată bine pentru a opera peste 3kva de sarcini, datorită puterii sale masive de 300V / 38amps.

Deoarece este un invertor de 3kva fără transformator, problema selectării transformatorului este eliminată, totuși bateriile trebuie să fie evaluate corespunzător pentru a produce un minim de 160V în timp ce sunt încărcate moderat și în jur de 190V când sunt complet încărcate.

Corectarea automată a tensiunii.

O corecție automată poate fi realizată prin conectarea unei rețele de feedback între terminalele de ieșire și pin-ul Ct, dar acest lucru nu poate fi de fapt necesar, deoarece poturile IC 555 pot fi utilizate în mod eficient pentru fixarea RMS a tensiunii de ieșire și, odată setată, se poate aștepta ca tensiunea de ieșire să fie absolut fixă ​​și constantă, indiferent de condițiile de încărcare, dar numai atât timp cât sarcina nu depășește capacitatea maximă de putere a invertorului.

2) Invertor fără transformator cu încărcător de baterie și control de feedback

A doua schemă de circuit a unui invertor compact fără transformatoare fără încorporarea unui transformator voluminos de fier este discutată mai jos. În loc de un transformator de fier greu, folosește un inductor de miez de ferită așa cum se arată în articolul următor. Schema nu este concepută de mine, mi-a fost furnizată de unul dintre cititorii avizi ai acestui blog, domnul Ritesh.

Designul este o configurație completă, care include majoritatea caracteristicilor, cum ar fi detalii despre înfășurarea transformatorului de ferită , etapa indicator de joasă tensiune, instalație de reglare a tensiunii de ieșire etc.

Circuit invertor cu miez de ferită fără transformator, cu baterie descărcată, control automat de feedback

Explicația pentru designul de mai sus nu a fost încă actualizată, voi încerca să o actualizez în curând, între timp puteți consulta diagrama și vă puteți clarifica îndoielile prin comentarii, dacă există.

Design de invertor compact fără transformator de 200 wați # 3

Un al treilea design de mai jos prezintă un circuit invertor de 200 wați fără transformator (fără transformator) care utilizează o intrare de 310V DC. Este un design compatibil cu unde sinusoidale.

Introducere

După cum știm, invertoarele sunt dispozitive care convertesc sau mai degrabă inversează o sursă de curent continuu de joasă tensiune într-o ieșire de curent alternativ de înaltă tensiune.

Ieșirea de curent alternativ produsă de înaltă tensiune este în general în ordinea nivelurilor de tensiune la rețeaua locală. Cu toate acestea, procesul de conversie de la o tensiune scăzută la o tensiune înaltă necesită invariabil includerea transformatoarelor puternice și voluminoase. Avem o opțiune pentru a le evita și a crea un circuit invertor fără transformator?

Da, există o modalitate destul de simplă de a implementa un invertor fără transformator.

Practic, invertorul care utilizează o baterie de joasă tensiune continuă necesită creșterea tensiunii de curent alternativ mai mari, ceea ce face ca la rândul său să fie necesară includerea unui transformator.

Asta înseamnă că, dacă am putea înlocui doar tensiunea redusă de intrare DC cu un nivel continuu egal cu nivelul de ieșire dorit de curent alternativ, necesitatea unui transformator ar putea fi pur și simplu eliminată.

Diagrama circuitului încorporează o intrare de înaltă tensiune DC pentru operarea unui circuit invertor simplu MOSFET și putem vedea clar că nu este implicat niciun transformator.

Funcționarea circuitului

DC de înaltă tensiune egal cu ieșirea AC necesară derivat prin aranjarea a 18 baterii mici de 12 volți în serie.

Poarta N1 este de la IC 4093, N1 a fost configurat aici ca oscilator.

Deoarece IC necesită o tensiune de funcționare strictă între 5 și 15 volți, intrarea necesară este preluată de la una dintre bateriile de 12 volți și aplicată la ieșirile de pin IC relevante.

Întreaga configurație devine astfel foarte simplă și eficientă și elimină complet necesitatea unui transformator voluminos și greu.

Bateriile sunt toate de 12 volți, 4 AH, care sunt destul de mici și chiar și atunci când sunt conectate între ele nu pare să acopere prea mult spațiu. Pot fi stivuite strâns pentru a forma o unitate compactă.

Ieșirea va fi de 110 V c.a. la 200 wați.

circuit invertor PWM fără transformator

Lista de componente

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

Trecerea la o versiune Sinewave

Circuitul invertor simplu de 220V, fără transformare, discutat mai sus, ar putea fi actualizat într-un invertor cu undă sinusoidală pură sau adevărată pur și simplu prin înlocuirea oscilatorului de intrare cu un circuit generator de unde sinusoidale, după cum se arată mai jos:

Circuit invertor fără undă sinusoidală de 200 wați

Lista pieselor pentru oscilatorul cu undă sinusoidală poate fi găsită în această postare

Circuit invertor solar fără transformator

Soarele este o sursă majoră și nelimitată de energie brută care este disponibilă pe planeta noastră absolut gratuit. Această putere este fundamental sub formă de căldură, cu toate acestea oamenii au descoperit metode de exploatare a luminii și din această sursă uriașă de fabricare a energiei electrice.

Prezentare generală

Astăzi, electricitatea a devenit linia de viață a tuturor orașelor și chiar a zonelor rurale. Odată cu epuizarea combustibilului fosil, lumina solară promite să fie una dintre sursele majore de energie regenerabilă, care poate fi accesată direct de oriunde și în toate circumstanțele de pe această planetă, gratuit. Să învățăm una dintre metodele de conversie a energiei solare în energie electrică pentru beneficiile noastre personale.

Într-una din postările mele anterioare am discutat despre un circuit invertor solar care avea mai degrabă o abordare simplă și a încorporat o topologie obișnuită a invertorului folosind un transformator.

După cum știm cu toții, transformatoarele sunt voluminoase, grele și pot deveni destul de incomode pentru unele aplicații.
În prezentul design am încercat să elimin utilizarea unui transformator prin încorporarea de mosfete de înaltă tensiune și prin intensificarea tensiunii prin conectarea în serie a panourilor solare. Să studiem întreaga configurație cu ajutorul următoarelor puncte:

Cum functioneaza

Privind diagrama de mai jos a circuitului invertorului fără transformator pe bază de solar, putem vedea că acesta constă în esență din trei etape principale, și anume. treapta oscilatorului formată din versatilul IC 555, treapta de ieșire constând dintr-o pereche de mosfete de înaltă tensiune și treapta de furnizare a puterii care utilizează banca panoului solar, care este alimentată la B1 și B2.

Diagrama circuitului

circuit invertor fără transformator solar

Deoarece IC nu poate funcționa cu tensiuni mai mari de 15V, este bine protejat printr-un rezistor de cădere și o diodă zener. Dioda zener limitează tensiunea înaltă de la panoul solar la tensiunea zener conectată de 15V.

Cu toate acestea, mosfet-urile sunt permise să funcționeze cu tensiunea de ieșire solară completă, care poate fi între 200 și 260 volți. În condiții acoperite de tensiune, tensiunea ar putea scădea mult sub 170V, deci probabil un stabilizator de tensiune poate fi utilizat la ieșire pentru reglarea tensiunii de ieșire în astfel de situații.

Mosfetele sunt de tip N și P care formează o pereche pentru implementarea acțiunilor push pull și pentru generarea AC necesară.

Mosfeturile nu sunt specificate în diagramă, în mod ideal trebuie să fie evaluate la 450V și 5 amperi, veți întâlni multe variante, dacă faceți un pic google pe net.

Panourile solare utilizate trebuie să aibă strict o tensiune în circuit deschis de aproximativ 24V la lumina soarelui și de aproximativ 17V în perioadele luminoase de amurg.

Cum se conectează panourile solare

panouri solare în serie pentru utilizarea invertorului fără transformator

Lista de componente

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1uF
Diodele = sunt 1N4148
R3 = 10K, 10 wați,
R4, R5 = 100 Ohmi, 1/4 wați
B1 și B2 = din panoul solar
Z1 = 5,1 V 1 watt

Folosiți aceste formule pentru calcularea R1, R2, C1 ....

Actualizați:

Design-ul 555 IC de mai sus poate să nu fie atât de fiabil și eficient, un design mult mai fiabil poate fi văzut mai jos sub forma unui circuit invertor full-bridge . Acest proiect poate fi de așteptat să ofere rezultate mult mai bune decât circuitul IC de mai sus 555

4 invertoare fără transformator bazate pe MOSFET

Un alt avantaj al utilizării circuitului de mai sus este că nu veți avea nevoie de un aranjament dublu de panouri solare, mai degrabă o singură serie conectată la sursa solară ar fi suficientă pentru a opera circuitul de mai sus pentru a obține o ieșire de 220V.




Precedent: Sistem de alertă bazat pe SMS Următorul: Cum se repară o sursă de alimentare cu comutare (SMPS)