3 En İyi Transformatörsüz İnvertör Devresi

Adından da anlaşılacağı gibi, bir DC girişini bir indüktöre veya bir transformatöre bağlı olmadan AC'ye dönüştüren bir inverter devresine transformatörsüz inverter denir.

İndüktör bazlı bir transformatör kullanılmadığından, DC girişi normalde, inverterin çıkışında üretilen AC'nin tepe değerine eşittir.

Yazı, bir transformatör kullanmadan ve tam bir köprü IC ağı ve bir SPWM jeneratör devresi kullanmadan çalışmak üzere tasarlanmış 3 invertör devresini anlamamıza yardımcı olur.

IC 4047 kullanan Transformatörsüz İnvertör

Bir H-Bridge topolojisi ile başlayalım, bu muhtemelen kendi biçiminde en basit olanıdır. Bununla birlikte, teknik olarak ideal olanı değildir ve p / n-kanallı mosfetler kullanılarak tasarlandığından tavsiye edilmez. P-kanallı mosfetler yüksek taraf camları olarak ve n-kanal düşük taraf olarak kullanılır.

Yüksek tarafta p-kanallı mosfetler kullanıldığından, önyükleme gereksiz hale gelir ve bu da tasarımı çok basitleştirir. Bu aynı zamanda bu tasarımın özel sürücü IC'lerine bağlı olması gerekmediği anlamına gelir.

Tasarım havalı ve çekici görünse de, birkaç temel dezavantaj . İşte tam da bu yüzden profesyonel ve ticari birimlerde bu topolojiden kaçınılır.

Bununla birlikte, doğru bir şekilde inşa edilirse, düşük frekanslı uygulamalar için amaca hizmet edebilir.

Kararsız totem kutuplu frekans üreteci olarak IC 4047'yi kullanan tam devre burada

Parça listesi

Tüm dirençler 1/4 watt% 5'tir

• R1 = 56k
• C1 = 0.1uF / PPC
• IC pin10 / 11 direnç = 330 ohm - 2nos
• MOSFET geçit dirençleri = 100k - 2nos
• Opto-kuplörler = 4N25 - 2 adet
• Üst P-kanal MOSFET'leri = FQP4P40 - 2nos
• Alt N Kanallı MOSFET'ler = IRF740 = 2nos
• Zener diyotları = 12V, 1/2 watt - 2 adet

Bir sonraki fikir aynı zamanda bir h-köprü devresidir, ancak bu önerilen n-kanallı mosfetleri kullanır. Devre, Bay Ralph Wiechert tarafından talep edildi.

Ana Özellikler

Saint Louis, Missouri'den selamlar.
Üzerinde işbirliği yapmaya istekli olur muydunuz? bir invertör projesi ? İsterseniz bir tasarım ve / veya zamanınız için size ödeme yaparım.

2012 ve 2013 Prius'um var ve annemin 2007 Prius'u var. Prius, 200 VDC (nominal) yüksek voltajlı pil paketine sahip olmasıyla benzersizdir. Geçmişte Prius sahipleri, yerel voltajlarını çıkarmak ve alet ve cihazları çalıştırmak için hazır invertörlerle bu pil paketini kullandılar. (Burada ABD'de, 60 Hz, 120 & 240 VAC, bildiğinizden eminim). Sorun şu ki, bu inverterler artık üretilmiyor, ancak Prius hala öyle.

İşte geçmişte bu amaçla kullanılmış birkaç inverter:

1) PWRI2000S240VDC (Eke bakın) Artık üretilmiyor!

2) Emerson Liebert Upstation S (Bu aslında bir UPS'dir, ancak 192 VDC nominal olan pil takımını çıkarırsınız.) (Eke bakın.) Artık üretilmiyor!

İdeal olarak, 3000 Watt'lık bir sürekli invertör, saf sinüs dalgası, 60 Hz çıkış, 120 VAC (mümkünse 240 VAC ayrık fazlı) ve transformatörsüz tasarlamak istiyorum. Belki 4000-5000 Watt tepe noktası. Giriş: 180-240 VDC. Oldukça bir dilek listesi, biliyorum.

Ben bir makine mühendisiyim ve Picaxe mikro denetleyicileri programlamanın yanı sıra devreler oluşturma konusunda da deneyime sahibim. Sıfırdan devre tasarlama konusunda pek tecrübem yok. Gerekirse denemeye ve başarısız olmaya hazırım!

Dizayn

Bu blogda, bundan daha fazlasını tartıştım 100 invertör tasarımı ve konsepti Yukarıdaki istek, mevcut tasarımlarımdan biri değiştirilerek kolayca yerine getirilebilir ve verilen uygulama için denenebilir.

Herhangi bir transformatörsüz tasarım için, uygulama için birkaç temel şey dahil edilmelidir: 1) İnverter, tam köprü sürücüsü kullanan tam köprü invertörü olmalıdır ve 2) beslenen DC girişi, gerekli çıkış tepe voltajına eşit olmalıdır. seviyesi.

Yukarıdaki iki faktörü içeren temel bir 3000 watt invertör tasarımına, aşağıdaki diyagramda tanık olunabilir. saf sinüs dalgası çıkış dalga formu özelliği.

Eviricinin çalışma detayları aşağıdaki noktaların yardımı ile anlaşılabilir:

Temel veya standart tam köprü invertör konfigürasyonu tam köprü sürücüsü IC IRS2453 ve ilişkili mosfet ağı tarafından oluşturulur.

İnvertör Frekansının Hesaplanması

Bu aşamanın işlevi, Rt / Ct ağının değerleri tarafından belirlenen belirli bir frekans oranında mosfetler arasındaki bağlı yükü salınım yapmaktır.

Bu zamanlama RC bileşenlerinin değerleri aşağıdaki formülle ayarlanabilir: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct burada Rt Ohm cinsinden ve Ct Faradlarda Ct'dir. Belirtilen 120V çıkışını tamamlamak için 60Hz elde edecek şekilde ayarlanmalıdır, alternatif olarak 220V özellikler için bu 50Hz olarak değiştirilebilir.

Bu, frekans aralığını dijital bir frekans ölçer ile değerlendirerek bazı pratik deneme yanılma yoluyla da başarılabilir.

Saf bir sinüs dalgası sonucu elde etmek için, alçak taraftaki mosfet kapıları ilgili IC beslemelerinden çıkarılır ve aynı şekilde bir SPWM girişi aracılığıyla çalışmak üzere yapılandırılmış bir BJT tampon aşaması aracılığıyla uygulanır.

SPWM oluşturma

Sinüs dalgası darbe genişlik modülasyonu anlamına gelen SPWM, bir opamp IC etrafında yapılandırılmış ve tek IC 555 PWM üreteci.

IC 555, PWM olarak yapılandırılmış olmasına rağmen, pin # 3'ten gelen PWM çıkışı hiçbir zaman kullanılmaz, bunun yerine zamanlama kapasitöründe üretilen üçgen dalgalar, SPWM'lerin oyulması için kullanılır. Burada üçgen dalga örneklerinden birinin frekansta çok daha yavaş olduğu ve ana IC'nin frekansı ile senkronize olduğu varsayılırken, diğerinin frekansı esasen SPWM'nin sahip olabileceği sütun sayısını belirleyen daha hızlı üçgen dalgalar olması gerekir.

Opamp, bir karşılaştırıcı gibi yapılandırılır ve gerekli SPWM'leri işlemek için üçgen dalga örnekleriyle beslenir. Daha yavaş olan bir üçgen dalga, ana IC IRS2453'ün Ct pinout'undan çıkarılır.

İşlem, opamp IC tarafından giriş pin çıkışlarında iki üçgen dalgayı karşılaştırarak yapılır ve oluşturulan SPWM, BJT tampon aşamasının tabanlarına uygulanır.

BJT'lerin tamponları, SPWM darbelerine göre geçiş yapar ve alçak taraftaki mosfetlerin de aynı düzende değiştirilmesini sağlar.

Yukarıdaki anahtarlama, AC çıkışının, AC frekans dalga biçiminin her iki döngüsü için de bir SPWM modeli ile anahtarlanmasını sağlar.

Mosfetleri seçmek

3kva trafosuz bir inverter belirtildiğinden, mosfetlerin bu yükün taşınması için uygun şekilde derecelendirilmesi gerekir.

Şemada gösterilen 2SK 4124 numaralı mosfet, 3 kva yükünü kaldıramaz çünkü bunlar maksimum 2 kva'yı kaldıracak şekilde derecelendirilmiştir.

İnternetteki bazı araştırmalar, mosfet'i bulmamızı sağlar: IRFB4137PBF-ND 300V / 38amps'deki devasa güç oranı nedeniyle 3kva yükün üzerinde çalışmak için iyi görünüyor.

Transformatörsüz bir 3kva invertör olduğu için, transformatör seçme sorunu ortadan kalkar, ancak piller, orta derecede şarj edildiğinde minimum 160V ve tam şarj olduğunda yaklaşık 190V üretmek için uygun şekilde derecelendirilmelidir.

Otomatik Voltaj Düzeltme.

Çıkış terminalleri ile Ct pin çıkışı arasına bir geri besleme ağı bağlanarak otomatik bir düzeltme elde edilebilir, ancak bu aslında gerekli olmayabilir çünkü IC 555 potları çıkış voltajının RMS'sini sabitlemek için etkili bir şekilde kullanılabilir ve bir kez çıkış voltajının, yük koşullarından bağımsız olarak, mutlak olarak sabit ve sabit olması beklenebilir, ancak yalnızca yük, sürücünün maksimum güç kapasitesini aşmadığı sürece.

2) Akü Şarj Cihazı ve Geri Besleme Kontrollü Transformatörsüz İnvertör

Hacimli demir transformatör içermeyen kompakt transformatörsüz bir invertörün ikinci devre şeması aşağıda tartışılmaktadır. Bir ağır demir transformatörü yerine, aşağıdaki makalede gösterildiği gibi bir ferrit çekirdekli indüktör kullanır. Şematik benim tarafımdan tasarlanmadı, bana bu blogun hevesli okuyucularından biri olan Bay Ritesh tarafından sağlandı.

Tasarım, aşağıdaki gibi özelliklerin çoğunu içeren tam teşekküllü bir konfigürasyondur. ferrit transformatör sargı detayları , alçak gerilim gösterge kademesi, çıkış gerilimi düzenleme tesisi vb.

Yukarıdaki tasarımın açıklaması henüz güncellenmedi, yakında güncellemeye çalışacağım, bu arada şemaya başvurabilir ve varsa yorum yoluyla şüphelerinizi netleştirebilirsiniz.

200 watt Kompakt Trafosuz İnvertör Tasarım # 3

Aşağıdaki üçüncü bir tasarım, 310V DC giriş kullanan bir transformatörsüz (transformatörsüz) 200 watt'lık bir invertör devresini göstermektedir. Sinüs dalgasına uyumlu bir tasarımdır.

Giriş

Bildiğimiz gibi invertörler, düşük voltajlı bir DC kaynağını yüksek voltajlı bir AC çıkışına dönüştüren veya tersine çeviren cihazlardır.

Üretilen yüksek voltajlı AC çıkışı, genellikle yerel şebeke voltaj seviyeleri sırasındadır. Bununla birlikte, düşük voltajdan yüksek voltaja dönüştürme süreci her zaman ağır ve hacimli transformatörlerin dahil edilmesini gerektirir. Bunlardan kaçınmak ve transformatörsüz bir invertör devresi yapmak için bir seçeneğimiz var mı?

Evet, transformatörsüz bir invertör tasarımını uygulamanın oldukça basit bir yolu var.

Temel olarak, düşük DC voltajlı pil kullanan invertör, bunları amaçlanan daha yüksek AC voltajına yükseltmeyi gerektirir ve bu da bir transformatörün dahil edilmesini zorunlu kılar.

Bu, düşük voltajlı DC girişini, amaçlanan AC çıkış seviyesine eşit bir DC seviyesi ile değiştirebilirsek, bir transformatör ihtiyacının basitçe ortadan kaldırılabileceği anlamına gelir.

Devre şeması, basit bir mosfet invertör devresini çalıştırmak için yüksek voltajlı bir DC girişi içerir ve hiçbir transformatörün dahil olmadığını açıkça görebiliriz.

Devre Çalışması

Yüksek voltajlı DC, 18 küçük, 12 volt pilin seri olarak düzenlenmesiyle elde edilen gerekli AC çıkışına eşittir.

N1 kapısı IC 4093'tendir, N1 burada osilatör olarak yapılandırılmıştır.

IC, 5 ile 15 volt arasında sıkı bir çalışma voltajı gerektirdiğinden, gerekli giriş 12 voltluk pillerden birinden alınır ve ilgili IC pin çıkışlarına uygulanır.

Böylece tüm konfigürasyon çok basit ve verimli hale gelir ve hacimli ve ağır bir transformatör ihtiyacını tamamen ortadan kaldırır.

Akülerin tümü 12 volt, 4 AH derecelendirmeli olup oldukça küçüktür ve birbirine bağlandığında bile çok fazla yer kaplamaz. Kompakt bir ünite oluşturmak için sıkıca istiflenebilirler.

Çıkış, 200 watt'ta 110 V AC olacaktır.

Parça listesi

• S1, Q2 = MPSA92
• S3 = MJE350
• S4, S5 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• S8, Q9 = J162
• NAND IC = 4093,
• D1 = 1N4148
• Pil = 12V / 4AH, 18 adet.

Sinewave Sürümüne Yükseltme

Yukarıda tartışılan basit 220V transformatörsüz invertör devresi, giriş osilatörünü aşağıda gösterildiği gibi bir sinüs dalgası üreteci devresi ile değiştirerek saf veya gerçek bir sinüs dalgası invertörüne yükseltilebilir:

Sinüs dalgası osilatörü için Parça Listesi bulunabilir bu yazıda

Trafosuz Güneş İnvertör Devresi

Güneş, gezegenimizde tamamen ücretsiz olarak bulunan büyük ve sınırsız bir ham güç kaynağıdır. Bu güç temelde ısı biçimindedir, ancak insanlar ışığı elektrik enerjisi üretmek için bu devasa kaynaktan da yararlanmanın yöntemlerini keşfettiler.

Genel Bakış

Bugün elektrik, tüm şehirlerin ve hatta kırsal alanların yaşam çizgisi haline geldi. Fosil yakıtının tükenmesiyle birlikte güneş ışığı, bu gezegendeki her yerden ve her koşulda ücretsiz olarak doğrudan erişilebilen başlıca yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olmayı vaat ediyor. Kişisel çıkarlarımız için güneş enerjisini elektriğe dönüştürme yöntemlerinden birini öğrenelim.

Önceki gönderilerimden birinde, daha çok basit bir yaklaşımı olan ve bir transformatör kullanarak sıradan bir inverter topolojisini içeren bir solar inverter devresini tartışmıştım.

Hepimizin bildiği gibi transformatörler hantal, ağırdır ve bazı uygulamalar için oldukça rahatsız edici olabilir.
Mevcut tasarımda, yüksek voltajlı mosfetler ekleyerek ve güneş panellerinin seri bağlanmasıyla voltajı artırarak bir transformatör kullanımını ortadan kaldırmaya çalıştım. Aşağıdaki noktaların yardımıyla tüm konfigürasyonu inceleyelim:

Nasıl çalışır

Aşağıda gösterilen güneş tabanlı trafosuz inverter devre şemasına baktığımızda, temelde üç ana aşamadan oluştuğunu görebiliriz, yani. osilatör kademesi, çok yönlü IC 555'ten oluşur, çıkış aşaması birkaç yüksek voltajlı güç mosfetinden oluşur ve B1 ve B2'de beslenen güneş paneli bankasını kullanan güç sağlama aşaması.

Devre şeması

IC, 15V'den daha yüksek voltajlarda çalışamayacağı için, bir düşme direnci ve bir zener diyotu ile iyi korunur. Zener diyot, bağlı 15V zener geriliminde güneş panelinden gelen yüksek gerilimi sınırlar.

Bununla birlikte, mosfetlerin, 200 ila 260 volt arasında herhangi bir yerde bulunabilen tam güneş çıkış voltajıyla çalıştırılmasına izin verilir. Bulutlu koşullarda voltaj 170V'nin çok altına düşebilir, Bu nedenle, bu gibi durumlarda çıkış voltajını düzenlemek için muhtemelen çıkışta bir voltaj dengeleyici kullanılabilir.

Mosfetler, itme çekme eylemlerini uygulamak ve gerekli AC'yi oluşturmak için bir çift oluşturan N ve P tipleridir.

Mosfetler diyagramda belirtilmemiştir, ideal olarak 450V ve 5 amperde derecelendirilmeleri gerekir, eğer net üzerinden biraz google'a bakarsanız birçok varyantla karşılaşacaksınız.

Kullanılan güneş panelleri, tam gün ışığında 24V civarında ve parlak gün batımı dönemlerinde 17V civarında kesinlikle açık devre voltajına sahip olmalıdır.

Güneş Panelleri Nasıl Bağlanır

Parça listesi

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0.1uF
Diyotlar = 1N4148
R3 = 10K, 10 watt,
R4, R5 = 100 Ohm, 1/4 watt
B1 ve B2 = güneş panelinden
Z1 = 5,1V 1 watt

R1, R2, C1 .... hesaplamak için bu formülleri kullanın.

Güncelleme:

Yukarıdaki 555 IC tasarımı o kadar güvenilir ve verimli olmayabilir, aşağıda çok güvenilir bir tasarım bir şekilde görülebilir. tam H-köprü inverter devresi . Bu tasarımın yukarıdaki 555 IC devresinden çok daha iyi sonuçlar sağlaması beklenebilir.

Yukarıdaki devreyi kullanmanın bir başka avantajı da, çift güneş paneli düzenlemesine ihtiyaç duymayacağınızdır, bunun yerine tek seri bağlı bir güneş enerjisi kaynağı, 220V çıkış elde etmek için yukarıdaki devreyi çalıştırmak için yeterli olacaktır.