7 zbadanych zmodyfikowanych obwodów falownika sinusoidalnego - 100W do 3kVA

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Kiedy falownik z wyjściem prądu przemiennego o przebiegu prostokątnym jest modyfikowany w celu generowania surowego sygnału wyjściowego prądu przemiennego o przebiegu sinusoidalnym, nazywa się go zmodyfikowanym falownikiem sinusoidalnym.

W poniższym artykule przedstawiono 7 interesujących zmodyfikowanych konstrukcji falowników sinusoidalnych wraz z wyczerpującymi opisami procedury konstrukcyjnej, schematem połączeń, wyjściem falowym oraz szczegółowymi listami części. Projekty są przeznaczone do nauki i budowania eksperymentalnych projektów przez inżynierów i studentów.



Tutaj omawiamy różne odmiany zmodyfikowanych konstrukcji, od skromnych 100 watów do masywnych modeli o mocy 3 Kva.

Jak działają zmodyfikowane falowniki

Osoby, które są nowicjuszami w elektronice, mogą być nieco zdezorientowane, jeśli chodzi o różnicę między falą prostokątną a zmodyfikowanym falownikiem prostokątnym. Można to zrozumieć poprzez następujące krótkie wyjaśnienie:



Jak wszyscy wiemy, falownik zawsze będzie generował prąd przemienny (AC) podobny do naszego domowego napięcia sieciowego AC, aby mógł go zastąpić podczas awarii zasilania. Prąd przemienny to w zasadzie wzrost i spadek napięcia o określonej wielkości.

Jednak najlepiej byłoby, gdyby ten prąd przemienny był jak najbliżej fali sinusoidalnej, jak pokazano poniżej:

obraz przebiegu sinusoidalnego

Podstawowa różnica między przebiegiem sinusoidalnym i prostokątnym

Ten wzrost i spadek napięcia następuje z określoną szybkością, tj. Z określoną liczbą razy na sekundę, zwaną częstotliwością. Na przykład prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz oznacza 50 cykli lub 50 wzlotów i upadków określonego napięcia w ciągu jednej sekundy.

W przypadku fali sinusoidalnej prądu przemiennego, jaka występuje w naszym normalnym domowym gniazdku sieciowym, powyższy wzrost i spadek napięcia ma postać krzywej sinusoidalnej, tj. Jego wzór zmienia się stopniowo w czasie, a zatem nie jest nagły ani gwałtowny. Takie płynne przejścia w przebiegu prądu przemiennego stają się bardzo odpowiednie i są zalecanym typem zasilania dla wielu popularnych gadżetów elektronicznych, takich jak telewizory, systemy muzyczne, lodówki, silniki itp.

Jednak w przypadku przebiegu prostokątnego wzrosty i spadki napięcia są natychmiastowe i nagłe. Taki natychmiastowy wzrost i spadek potencjału tworzy ostre skoki na krawędziach każdej fali, a zatem staje się bardzo niepożądany i nieodpowiedni dla wyrafinowanego sprzętu elektronicznego. Dlatego eksploatacja ich za pośrednictwem falownika o splocie kwadratowym jest zawsze niebezpieczna.

Zmodyfikowany przebieg

W zmodyfikowanym projekcie przebiegu prostokątnego, jak pokazano powyżej, kształt fali prostokątnej zasadniczo pozostaje taki sam, ale rozmiar każdej sekcji przebiegu jest odpowiednio zwymiarowany, tak aby jego średnia wartość była ściśle dopasowana do wartości średniej przebiegu prądu przemiennego.

Jak widać, pomiędzy poszczególnymi kwadratowymi blokami występuje proporcjonalna ilość luk lub zerowych obszarów, te luki ostatecznie pomagają przekształcić te fale prostokątne w sygnał wyjściowy przypominający sinusoidę (aczkolwiek prymitywnie).

A co jest odpowiedzialne za dostosowanie tych zwymiarowanych fal prostokątnych do cech podobnych do fali sinusoidalnej? Cóż, jest to nieodłączna cecha indukcji magnetycznej transformatora, która skutecznie rzeźbi przejścia `` czasu martwego '' między blokami fali prostokątnej w fale wyglądające na sinusoidalne, jak pokazano poniżej:

We wszystkich 7 projektach wyjaśnionych poniżej staramy się wdrożyć tę teorię i upewnić się, że wartość RMS fal prostokątnych jest odpowiednio kontrolowana przez cięcie szczytów 330 V do zmodyfikowanej wartości skutecznej 220 V. To samo można zastosować do 120 V AC, zmniejszając 160 szczytów.

Jak obliczyć za pomocą prostych formuł

Jeśli chcesz wiedzieć, jak obliczyć powyższy zmodyfikowany przebieg, aby uzyskać prawie idealną replikację fali sinusoidalnej, zapoznaj się z następującym postem, aby uzyskać pełny samouczek:


Oblicz zmodyfikowaną wartość RMS sinusoidy zmodyfikowanej fali kwadratowej


Projekt nr 1: Korzystanie z IC 4017

Przeanalizujmy pierwszy zmodyfikowany projekt falownika, który jest raczej prosty i używa pliku pojedynczy IC 4017 do przetwarzania wymaganego zmodyfikowanego przebiegu.

Jeśli szukasz łatwego do zbudowania zmodyfikowanego obwodu falownika sinusoidalnego, być może zainteresuje Cię następująca koncepcja. Wygląda zadziwiająco prosty i tani z wyjściem, które jest w dużym stopniu porównywalne z innymi, bardziej wyrafinowanymi odpowiednikami sinusoidy.

Wiemy, że kiedy wejście zegara jest przyłożone do jego pinu # 14, układ scalony wytwarza wysokie impulsy logiki zmiany biegów przez swoje 10 pinów wyjściowych.

Patrząc na schemat obwodu, stwierdzamy, że wyprowadzenia styków układu scalonego są zakończone, aby zasilać podstawę tranzystorów wyjściowych w taki sposób, że przewodzą po każdym naprzemiennym impulsie wyjściowym z układu scalonego.

Dzieje się tak po prostu dlatego, że podstawy tranzystorów są podłączone naprzemiennie do wyprowadzeń pinów układu scalonego, a pośrednie połączenia pinów są po prostu wyeliminowane lub pozostawione otwarte.

Uzwojenia transformatora, które są podłączone do kolektora tranzystora, odpowiadają na przemienne przełączanie tranzystora i wytwarzają podwyższony prąd przemienny na swoim wyjściu o przebiegu dokładnie takim, jak pokazano na schemacie.

Wyjście tego zmodyfikowanego falownika sinusoidalnego jest chociaż nie do końca porównywalne z wyjściem czystego falownika sinusoidalnego, ale z pewnością będzie znacznie lepsze niż zwykłego falownika prostokątnego. Ponadto pomysł jest bardzo łatwy i tani w budowie. Idealny zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego

UWAGA: DIODY OCHRONNE PROSZĘ PODŁĄCZYĆ PRZEZ KOLEKTOR EMITTER TRANZYSTORA TIP35 (KATODA DO KOLEKTORA, ANODA DO EMITERA)


AKTUALIZACJA: Zgodnie z obliczeniami przedstawionymi w Ten artykuł , piny wyjściowe IC 4017 mogą być idealnie skonfigurowane w celu uzyskania imponująco wyglądającego zmodyfikowanego falownika sinusoidalnego.

Zmodyfikowany obraz można zobaczyć poniżej:

Zmodyfikowany falownik sinusoidalny oparty na IC 4049

UWAGA: DIODY OCHRONNE PROSZĘ PODŁĄCZYĆ PRZEZ KOLEKTOR EMITTER TRANZYSTORA TIP35 (KATODA DO KOLEKTORA, ANODA DO EMITERA)


Demo wideo:

Minimalne specyfikacje

  • Wejście: 12 V z akumulatora kwasowo-ołowiowego, na przykład akumulator 12 V 7 Ah
  • Wyjście: 220 V lub 120 V w zależności od mocy transformatora
  • Waveform: zmodyfikowana sinusoida

Informacje zwrotne od jednej z oddanych przeglądarek tego bloga, pani Sarah

Cześć Swagatam,

To właśnie uzyskałem z wyjścia rezystorów końcowych IC2 R4 i R5. Jak powiedziałem wcześniej, spodziewałem się fali dwubiegunowej. Jeden pozytywny, a drugi negatywny. aby zasymulować cykl fal prądu przemiennego. Mam nadzieję, że to zdjęcie pomoże. Potrzebuję rozwiązania, proszę.

Dzięki

Moja odpowiedź:

Cześć Sarah,

Wyjścia IC nie będą pokazywać fal bipolarnych, ponieważ sygnały z tych wyjść są przeznaczone dla identycznych tranzystorów typu N i z jednego źródła ... to transformator jest odpowiedzialny za tworzenie fali bipolarnej na swoim wyjściu, ponieważ jest skonfigurowany z push -pull topologia przy użyciu środkowego zaczepu .... więc to, co widzisz na R4 i R5, jest prawidłowym przebiegiem. Proszę sprawdzić przebieg na wyjściu transformatora, aby zweryfikować dwubiegunowy charakter przebiegu.

Projekt nr 2: używanie NOT Gates

Ten drugi na liście to unikalna, zmodyfikowana koncepcja falownika sinusoidalnego, która również została zaprojektowana przeze mnie. Cała jednostka wraz ze stopniem oscylatora i stopniem wyjściowym może być łatwo zbudowana przez każdego entuzjastę elektroniki w domu. Obecnie zaprojektowany będzie w stanie bez problemu obsłużyć 500 VA obciążenia wyjściowego.

Spróbujmy szczegółowo zrozumieć działanie obwodu:

Stopień oscylatora:

Patrząc na powyższy schemat obwodu, widzimy sprytny projekt obwodu obejmujący zarówno oscylator, jak i funkcję optymalizacji PWM.

Tutaj bramki N1 i N2 są okablowane jako oscylator, który generuje na wyjściu przede wszystkim idealnie jednolite impulsy fali prostokątnej. Częstotliwość jest ustawiana przez dostosowanie wartości skojarzonego 100K i kondensatora 0,01 uF. W tej konstrukcji jest ustalona na około 50 Hz. Wartości można odpowiednio zmienić, aby uzyskać wyjście 60 Hz.

Sygnał wyjściowy z oscylatora podawany jest do stopnia buforowego składającego się z czterech równoległych i naprzemiennie rozmieszczonych bramek NOT. Bufory są używane do utrzymywania doskonałych impulsów i do unikania degradacji.

Sygnał wyjściowy z bufora jest doprowadzany do stopni sterownika, gdzie dwa tranzystory Darlingtona o dużej mocy są odpowiedzialne za wzmacnianie odbieranych impulsów, dzięki czemu można je ostatecznie doprowadzić do stopnia wyjściowego tej konstrukcji falownika 500 VA.

Do tego momentu częstotliwość jest zwykłą falą prostokątną. Jednak wprowadzenie etapu IC 555 całkowicie zmienia scenariusz.

IC 555 i związane z nim komponenty są skonfigurowane jako prosty generator PWM. Stosunek szerokości znaku PWM można dyskretnie regulować za pomocą potencjometru 100K.

Wyjście PWM jest zintegrowane z wyjściem stopnia oscylatora za pomocą diody. Taki układ zapewnia, że ​​generowane impulsy fali prostokątnej są dzielone na części lub przerywane zgodnie z ustawieniem impulsów PWM.

Pomaga to zredukować całkowitą wartość RMS impulsów fali prostokątnej i zoptymalizować je jak najbliżej wartości RMS fali sinusoidalnej.

Impulsy generowane na podstawach tranzystorów sterownika są zatem doskonale zmodyfikowane, aby technicznie przypominały przebiegi sinusoidalne.

łączenie równoległych tranzystorów do zastosowań inwerterowych

Stopień wyjściowy:

Stopień wyjściowy jest dość prosty w swojej konstrukcji. Dwa uzwojenia transformatora są skonfigurowane do dwóch oddzielnych kanałów, składających się z banków tranzystorów mocy.

Tranzystory mocy na obu ramionach są ułożone równolegle, aby zwiększyć całkowity prąd płynący przez uzwojenie i wytworzyć żądane 500 watów mocy.

Jednakże, aby ograniczyć sytuacje niekontrolowanego wzrostu temperatury przy połączeniach równoległych, tranzystory są połączone z ich emiterami za pomocą rezystora drutowego o niskiej wartości i dużej mocy. Zapobiega to przeciążeniu pojedynczego tranzystora i wpadnięciu w powyższą sytuację.

Podstawy zespołu są zintegrowane ze stopniem sterownika omówionym w poprzednim rozdziale.

IC 4049 zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego oparty na bramce NAND

Akumulator jest podłączony przez środkowy zaczep i uziemienie transformatora, a także do odpowiednich punktów w obwodzie.

Włączenie zasilania natychmiast uruchamia falownik, dostarczając na jego wyjściu bogatą, zmodyfikowaną sinusoidę prądu przemiennego, gotową do użycia przy dowolnym obciążeniu do 500 VA.

Szczegóły komponentów są podane w samym schemacie.

Powyższy projekt można również zmodyfikować w falownik sinusoidalny mosfet o mocy 500 W sterowany PWM, zastępując tranzystory sterownika po prostu kilkoma mosfetami. Konstrukcja pokazana poniżej zapewni około 150 watów mocy, aby uzyskać 500 watów, może być konieczne równoległe połączenie większej liczby mosfetów z istniejącymi dwoma mosfetami.

Projekt nr 3: użycie układu scalonego 4093 dla zmodyfikowanych wyników

Przedstawiony poniżej zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego sterowany PWM jest naszym trzecim konkurentem, używa tylko jednego 4093 dla określonych funkcji.

Układ scalony składa się z czterech bramek NAND, z których dwie są okablowane jako oscylatory, a pozostałe dwie jako bufory.

Oscylatory są zintegrowane w taki sposób, że wysoka częstotliwość jednego z oscylatorów współdziała z wyjściem drugiego, generując przerywane fale prostokątne, których wartość RMS może być dobrze zoptymalizowana, aby dopasować się do zwykłych przebiegów sinusoidalnych. Konstrukcje falowników nie zawsze są łatwe do wykonania. rozumieć lub budować, zwłaszcza gdy jest tak złożony, jak zmodyfikowane typy fal sinusoidalnych. Jednak omawiana tutaj koncepcja wykorzystuje tylko jeden układ IC 4093 do obsługi wszystkich wymaganych komplikacji. Nauczmy się, jak łatwo jest zbudować.

Części, które Ned zbuduje dla tego 200-watowego obwodu inwertera

Wszystkie rezystory mają moc 1/4 W, 5%, chyba że określono inaczej.

  • R1 = 1 M dla 50 Hz i 830 K dla 60 Hz
  • R2 = 1 K,
  • R3 = 1 M,
  • R4 = 1 K,
  • R5, R8, R9 = 470 omów,
  • R6, R7 = 100 omów, 5 Watów,
  • VR 1 = 100 K,
  • C1, C2 = 0,022 uF, płyta ceramiczna,
  • C3 = 0,1, tarcza ceramiczna
  • T1, T4 = WSKAZÓWKA 122
  • T3, T2 = 29 dni roboczych,
  • N1, N2, N3, N4 = IC 4093,
  • D1, D1, D4, D5 = 1N4007,
  • D3, D2 = 1N5408,
  • Transformator = 12-0-12 woltów, prąd od 2 do 20 amperów według potrzeb, napięcie wyjściowe może wynosić 120 lub 230 woltów, zgodnie ze specyfikacjami krajowymi.
  • Zalecany jest akumulator = 12 V, typowo 32 Ah, tak jak w samochodach.
Zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego o mocy 150 W wykorzystujący tylko tranzystory

Działanie obwodu

Proponowany projekt 200-watowego zmodyfikowanego falownika sinusoidalnego uzyskuje zmodyfikowaną moc wyjściową poprzez dyskretne „cięcie” podstawowych impulsów fali prostokątnej na mniejsze odcinki prostokątnych impulsów. Funkcja przypomina sterowanie PWM, zwykle związane z IC 555.

Jednak w tym przypadku cykle pracy nie mogą być zmieniane oddzielnie i są równe w całym dostępnym zakresie zmienności. Ograniczenie to nie wpływa zbytnio na funkcję PWM, ponieważ tutaj zależy nam tylko na utrzymaniu wartości RMS wyjścia w pobliżu licznika przebiegu sinusoidalnego, co jest wykonywane w sposób zadowalający w istniejącej konfiguracji.

Nawiązując do schematu obwodu, widzimy, że cała elektronika unosi się wokół jednej aktywnej części - układu IC 4093.

Składa się z czterech pojedynczych bramek NAND Schmitt, wszystkie z nich zostały wykorzystane do wymaganych funkcji.

N1 wraz z R1, R2 i C1 tworzy klasyczny oscylator typu CMOS Schmitt trgger, w którym bramka jest zwykle skonfigurowana jako falownik lub bramka NOT.

Impulsy generowane z tego stopnia oscylatora są falami prostokątnymi, które tworzą podstawowe impulsy sterujące obwodu. N3 i N4 są okablowane jako bufory i są używane do sterowania urządzeniami wyjściowymi w tandemie.

Są to jednak zwykłe impulsy o przebiegu prostokątnym i nie stanowią zmodyfikowanej wersji układu.

Możemy z łatwością wykorzystać powyższe impulsy wyłącznie do napędzania naszego falownika, ale wynikiem byłby zwykły falownik prostokątny, nieodpowiedni do obsługi wyrafinowanych gadżetów elektronicznych.

Powodem tego jest to, że fale prostokątne mogą znacznie różnić się od przebiegów sinusoidalnych, zwłaszcza jeśli chodzi o ich wartości RMS.

Dlatego pomysł polega na zmodyfikowaniu generowanych przebiegów prostokątnych tak, aby ich wartość RMS była ściśle zgodna z przebiegiem sinusoidalnym. Aby to zrobić, musimy zwymiarować poszczególne przebiegi prostokątne za pomocą jakiejś zewnętrznej interwencji.

Sekcja zawierająca N2, wraz z innymi powiązanymi częściami C2, R4 i VR1, tworzy inny podobny oscylator, taki jak N1. Jednak ten oscylator wytwarza wyższe częstotliwości, które mają wysoki prostokątny kształt.

Prostokątne wyjście z N2 jest podawane do podstawowego źródła wejściowego N3. Dodatnie ciągi impulsów nie mają wpływu na impulsy wejściowe źródła ze względu na obecność D1, która blokuje dodatnie wyjścia z N2.

Jednak ujemne impulsy są dopuszczane przez D1 i skutecznie obniżają one odpowiednie sekcje podstawowej częstotliwości źródła, tworząc w nich rodzaj prostokątnych wycięć w regularnych odstępach czasu, w zależności od częstotliwości oscylatora ustawionej przez VR1.

Te wycięcia lub raczej prostokątne impulsy z N2 mogą być optymalizowane według potrzeb poprzez regulację VR1.

Powyższa operacja tnie podstawowy przebieg prostokątny z N1 na dyskretne wąskie odcinki, obniżając średnią skuteczną RMS przebiegów. Zaleca się ustawienie przy pomocy miernika RMS.

Urządzenia wyjściowe przełączają odpowiednie uzwojenia transformatora w odpowiedzi na te zwymiarowane impulsy i wytwarzają odpowiednie przełączane przebiegi wysokiego napięcia na uzwojeniu wyjściowym.

Rezultatem jest napięcie, które jest równoważne jakości fali sinusoidalnej i jest bezpieczne dla wszystkich typów domowych urządzeń elektrycznych.

Moc inwertera można zwiększyć z 200 watów do 500 watów lub w razie potrzeby po prostu przez dodanie większej liczby numerów T1, T2, R5, R6 i T3, T4, R7, R8 równolegle w odpowiednich punktach.

Istotne cechy falownika

Układ jest naprawdę wydajny, a ponadto jest zmodyfikowaną wersją sinusoidalną, dzięki czemu jest wyjątkowy pod własnym względem.

Obwód wykorzystuje bardzo zwyczajne, łatwe do zdobycia typy komponentów, a także jest bardzo tani w budowie.

Proces modyfikacji fal prostokątnych na sinusoidalne można przeprowadzić zmieniając pojedynczy potencjometr lub raczej ustawienie wstępne, co sprawia, że ​​operacje są dość proste.

Koncepcja jest bardzo prosta, ale oferuje wysoką moc wyjściową, którą można zoptymalizować zgodnie z własnymi potrzebami, dodając kilka dodatkowych urządzeń wyjściowych równolegle i wymieniając baterię i transformator na odpowiednie rozmiary.

Projekt nr 4: w pełni zmodyfikowana fala sinusoidalna oparta na tranzystorach

W tym artykule omówiono bardzo interesujący obwód zmodyfikowanego falownika sinusoidalnego, który zawiera zwykłe tranzystory dla proponowanych implementacji.

Zastosowanie tranzystorów zazwyczaj sprawia, że ​​obwód jest łatwiejszy do zrozumienia i bardziej przyjazny dla nowych entuzjastów elektroniki. Włączenie sterowania PWM w obwodzie sprawia, że ​​konstrukcja jest bardzo wydajna i pożądana, jeśli chodzi o działanie zaawansowanych urządzeń na wyjściu falownika. Schemat obwodu pokazuje, jak zbudowany jest cały obwód. Widzimy wyraźnie, że w grę wchodzą tylko tranzystory, a mimo to obwód można wykonać tak, aby wytwarzał dobrze zwymiarowany przebieg kontrolowany PWM do generowania wymaganych zmodyfikowanych przebiegów ścięgien lub raczej zmodyfikowanych fal prostokątnych, aby być bardziej precyzyjnym.

Całą koncepcję można zrozumieć, studiując obwód za pomocą następujących punktów:

Niesamowite jak oscylatory

Zasadniczo możemy być świadkami dwóch identycznych etapów, które są połączone w standardowej konfiguracji astabilnego multiwibratora.

Ze względu na swój charakter konfiguracje są specjalnie przeznaczone do generowania swobodnie przebiegających impulsów lub fali prostokątnej na ich odpowiednich wyjściach.

Jednak górny stopień AMV jest ustawiony do generowania normalnych fal prostokątnych 50 Hz (lub 60 Hz), które są używane do działania transformatora i wymaganych działań falownika, w celu uzyskania pożądanej mocy sieciowej AC na wyjściu.

Dlatego nie ma nic zbyt poważnego ani interesującego w górnym stopniu, zazwyczaj składa się on z centralnego stopnia AMV składającego się z T2, T3, następnie następuje stopień sterujący składający się z tranzystorów T4, T5 i wreszcie stopnie wyjściowe odbiorcze składające się z T1 i T6.

Jak działa stopień wyjściowy

Stopień wyjściowy napędza transformator za pośrednictwem akumulatora, aby uzyskać pożądane działania falownika.

Powyższy etap jest odpowiedzialny tylko za generowanie impulsów fali prostokątnej, które są bezwzględnie wymagane do zamierzonych normalnych działań odwracających.

Scena AMV PWM Chopper

Obwód w dolnej połowie to sekcja, która faktycznie dokonuje modyfikacji fali sinusoidalnej poprzez przełączanie górnego AMV zgodnie z jego ustawieniami PWM.

Dokładniej, kształt impulsu górnego stopnia AMV jest kontrolowany przez dolny obwód AMV i implementuje modyfikację fali prostokątnej poprzez cięcie podstawowych prostokątnych fal prostokątnych z górnego AMV na dyskretne sekcje.

Powyższe cięcie lub wymiarowanie jest wykonywane i definiowane przez ustawienie wstępnie ustawionego R12.

R12 służy do regulacji współczynnika przestrzeni znaczników impulsów generowanych przez dolny AMV.

Zgodnie z tymi impulsami PWM, podstawowa fala prostokątna z górnego AMV jest dzielona na sekcje, a średnia wartość RMS generowanego przebiegu jest optymalizowana tak blisko, jak to możliwe, do standardowego przebiegu sinusoidalnego.

cyfrowy zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego

Pozostałe wyjaśnienia dotyczące obwodu są dość zwyczajne i można je przeprowadzić, postępując zgodnie ze standardową praktyką, która jest zwykle stosowana podczas budowania inwerterów, lub w tym celu można odnieść się do mojego innego powiązanego artykułu w celu uzyskania odpowiednich informacji.

Lista części

  • R1, R8 = 15 omów, 10 WATÓW,
  • R2, R7 = 330 OHMS, 1 WAT,
  • R3, R6, R9, R13, R14 = 470 OHMS ½ WATTS,
  • R4, R5 = 39K
  • R10, R11 = 10 tys.,
  • R12 = 10K PRESET,
  • C1 ----- C4 = 0,33 Uf,
  • D1, D2 = 1N5402,
  • D3, D4 = 1N40007
  • T2, T3, T7, T8 = 8050,
  • T9 = 8550
  • T5, T4 = WSKAZÓWKA 127
  • T1, T6 = BDY29
  • TRANSFORMATOR = 12-0-12 V, 20 A.
  • T1, T6, T5, T4 POWINNY BYĆ MONTOWANE NA ODPOWIEDNIM NAGRZEWNICY.
  • AKUMULATOR = 12V, 30AH

Projekt nr 5: cyfrowy zmodyfikowany obwód falownika

Ten piąty projekt klasycznego zmodyfikowanego falownika jest kolejnym projektem opracowanym przeze mnie, chociaż jest to zmodyfikowana fala sinusoidalna, można ją również nazwać cyfrowym obwodem falownika sinusoidalnego.

Koncepcja ponownie została zainspirowana potężnym wzmacniaczem audio opartym na mosfecie.

Patrząc na projekt głównego wzmacniacza mocy, możemy zobaczyć, że w zasadzie jest to potężny wzmacniacz audio o mocy 250 W, zmodyfikowany do aplikacji inwerterowej.

Wszystkie etapy mają na celu umożliwienie odpowiedzi częstotliwościowej od 20 do 100 kHz, chociaż tutaj nie będziemy potrzebować tak wysokiego stopnia odpowiedzi częstotliwościowej, nie wyeliminowałem żadnego z etapów, ponieważ nie zaszkodzi to obwodowi .

Pierwszy stopień składający się z tranzystorów BC556 to różnicowy stopień wzmacniacza, następnie dobrze zbalansowany stopień sterownika składający się z tranzystorów BD140 / BD139 i wreszcie stopień wyjściowy, który składa się z potężnych mosfetów.

Wyjście z mosfetów jest podłączone do transformatora mocy dla wymaganych operacji falownika.

To uzupełnia stopień wzmacniacza mocy, jednak ten stopień wymaga dobrze zwymiarowanego wejścia, a raczej wejścia PWM, które ostatecznie pomogłoby w stworzeniu proponowanego projektu cyfrowego falownika sinusoidalnego.

Stopień oscylatora

Następny SCHEMAT OBWODU przedstawia prosty stopień oscylatora, który został odpowiednio zoptymalizowany do zapewnienia regulowanych wyjść sterowanych PWM.

Układ scalony IC 4017 staje się główną częścią obwodu i generuje fale prostokątne, które są bardzo zbliżone do wartości RMS standardowego sygnału AC.

Jednak w celu precyzyjnej regulacji, wyjście z IC 4017 zostało wyposażone w funkcję dyskretnej regulacji poziomu napięcia przy użyciu kilku diod 1N4148.

Jedna z diod na wyjściu może być wybrana w celu zmniejszenia amplitudy sygnału wyjściowego, co ostatecznie pomogłoby w regulacji poziomu RMS wyjścia transformatora.

Częstotliwość zegara, którą należy ustawić na 50 Hz lub 60 Hz zgodnie z wymaganiami, jest generowana przez pojedynczą bramkę z układu IC 4093.

P1 można ustawić do wytwarzania wyżej wymaganej częstotliwości.

Aby uzyskać 48-0-48 woltów, użyj 4 nos. Akumulatory 24V / 2AH połączone szeregowo, jak pokazano na ostatnim rysunku.

Obwód falownika

Zmodyfikowany projekt fali sinusoidalnej przy użyciu 3nos IC 555

Obwód oscylatora ekwiwalentu fali sinusoidalnej

Poniższy rysunek przedstawia różne przebiegi wyjściowe, zgodnie z wyborem liczby diod na wyjściu stopnia oscylatora, przebiegi mogą mieć różne odpowiednie wartości RMS, które należy starannie dobrać do zasilania obwodu falownika.

Jeśli masz jakiekolwiek problemy ze zrozumieniem powyższych obwodów, prosimy o komentarze i zapytania.

Projekt # 6: użycie tylko 3 IC 555

W poniższej sekcji omówiono szósty najlepiej zmodyfikowany obwód falownika sinusoidalnego z obrazami przebiegu, potwierdzając wiarygodność projektu. Koncepcja została zaprojektowana przeze mnie, przebieg został potwierdzony i przesłany przez pana Robina Petera.

Omawiana koncepcja została zaprojektowana i zaprezentowana w kilku moich wcześniej opublikowanych postach: obwód falownika sinusoidalnego o mocy 300 W i obwód falownika 556, jednak ponieważ przebieg fal nie został przeze mnie potwierdzony, obwody te nie były całkowicie niezawodne. i przebieg zweryfikowany przez Robina Petera, procedura ujawniła jeden ukryty błąd w projekcie, który, miejmy nadzieję, został tutaj rozwiązany.

Przejdźmy przez następującą rozmowę e-mail między mną a panem Robinem Peterem.

Zbudowałem prostszą, zmodyfikowaną wersję alternatywną fali sinusoidalnej IC555, bez tranzystora. Zmieniłem niektóre wartości rezystorów i dekielków i nie używałem [D1 2v7, BC557, R3 470ohm]

Połączyłem ze sobą Pin2 i 7 IC 4017, aby uzyskać wymagany przebieg. IC1 wytwarza impulsy cyklu pracy 200 Hz 90% (1 obraz), które synchronizują IC2 (2 obrazy), a zatem IC3 (2 obrazy, minimalny cykl pracy i maks. D / C). Czy są to oczekiwane wyniki, martwię się, że tak jest zmodyfikowany sinus, w którym można zmieniać

RMS, a nie czysty sinus

pozdrowienia

Rudzik

Hi Robin,

Twój zmodyfikowany schemat obwodu sinusoidalnego wygląda poprawnie, ale przebieg nie jest, myślę, że będziemy musieli użyć oddzielnego stopnia oscylatora do taktowania 4017 z częstotliwością ustaloną na 200 Hz i zwiększyć częstotliwość najwyższego 555 IC do wielu kHz, następnie sprawdź przebieg. Pozdrawiam.

Cześć Swagatam

Dołączyłem nowy schemat obwodu ze zmianami, które zasugerowałeś wraz z wynikowymi kształtami fal. Co sądzisz o przebiegu PWM, impulsy nie wydają się schodzić do ziemi

poziom.

pozdrowienia

potwierdzenie zmodyfikowanego przebiegu sinusoidalnego

Hi Robin,

To świetnie, dokładnie to, czego się spodziewałem, więc oznacza to, że dla zamierzonych wyników należy zastosować oddzielny astable dla środkowego IC 555 ... przy okazji, czy zmieniłeś ustawienie RMS i sprawdziłeś przebiegi, zaktualizuj, wykonując więc.

Więc teraz wygląda znacznie lepiej i możesz kontynuować projekt falownika, podłączając mosfety.

.... nie dochodzi do ziemi ze względu na spadek diody 0,6V, zakładam .... Bardzo dziękuję

Właściwie można zbudować znacznie łatwiejszy obwód z podobnymi wynikami jak powyżej, jak omówiono w tym poście: https: //homemade-circuits.com/2013/04/how-to-modify-square-wave-inverter-into.html

Więcej informacji od pana Robina

Cześć Swagatam

Zmieniłem ustawienie RMS i oto załączone przebiegi. Chciałbym zapytać, jaką amplitudę fali trójkątnej można zastosować do pinu 5 i jak zsynchronizować ją, aby gdy pin 2 lub 7 idzie + szczyt jest w środkowy

pozdrowienia Robin

Oto kilka lepiej zmodyfikowanych przebiegów sinusoidalnych, może facet łatwiej je zrozumie. Od Ciebie zależy, czy je opublikujesz.

Nawiasem mówiąc, wziąłem czapkę 10uf z pin2 na rezystor 10k do końcówki .47uf do masy. I trójkątna fala wyglądała tak (dołączona) .Nie za trójkątna, 7v p-p.

Zbadam opcję 4047

pozdrawiam Robin

Kształt fali wyjściowej na wyjściu sieciowym transformatora (220 V) Poniższe obrazy przedstawiają różne obrazy przebiegów pobrane z uzwojenia wyjściowego transformatora.

Dzięki uprzejmości - Robin Peter

Bez PWM, bez obciążenia

Bez PWM, z obciążeniem

Z PWM, bez obciążenia

Z PWM, z obciążeniem

Powyższy obraz został powiększony

Powyższe obrazy fal wyglądały na nieco zniekształcone i nie przypominały fal sinusoidalnych. Dodanie kondensatora 0,45 uF / 400 V na wyjściu drastycznie poprawiło wyniki, co można zobaczyć na poniższych ilustracjach.

Bez obciążenia, przy włączonym PWM, dodano kondensator 0,45 uF / 400 V.

Obwód filtra LC dla zmodyfikowanego wyjścia transformatora falownika sinusoidalnego

Z PWM, z obciążeniem i kondensatorem wyjściowym wygląda to bardzo podobnie do autentycznej fali sinusoidalnej.

Wszystkie powyższe testy i weryfikacje zostały przeprowadzone przez Robina Petersa.

Więcej raportów od pana Robina

Ok, zrobiłem trochę więcej testów i eksperymentów zeszłej nocy i stwierdziłem, że jeśli zwiększę napięcie bat do 24v, fala sinusoidalna nie zniekształciła się, gdy zwiększyłem pracę / cykl. (Ok, odzyskałem pewność) Dodałem, że 2200uf cap między c / tapp a masą, ale to nie miało wpływu na przebieg wyjściowy.

Zauważyłem kilka rzeczy, które miały miejsce, jak podniosłem D / C trafo wydaje hałaśliwy buczący dźwięk (jakby przekaźnik bardzo szybko wibruje tam iz powrotem), IRFZ44N nagrzewają się bardzo szybko nawet bez obciążenia wydaje się, że system jest mniej obciążony. Buczenie nie jest takie złe, a Z44n nie nagrzewają się tak bardzo. [oczywiście bez fali sinusoidalnej}

Czapka znajduje się w poprzek wyjścia trafo, a nie szeregowo z jedną nogą. Z zasilacza impulsowego wyjąłem (3 różne uzwojenia) cewki okrągłe {myślę, że są toriodalne}. Rezultatem była brak poprawy fali wyjściowej (brak zmian),

Spadło również napięcie wyjściowe trafo.

Dodanie funkcji automatycznej korekcji obciążenia do powyższej zmodyfikowanej koncepcji obwodu falownika sinusoidalnego:

Przedstawiony powyżej prosty obwód dodatkowy może służyć do automatycznej korekcji napięcia na wyjściu falownika.

Podane napięcie przez mostek jest prostowane i doprowadzane do podstawy tranzystora NPN. Ustawienie wstępne jest regulowane w taki sposób, że bez obciążenia napięcie wyjściowe ustala się na określonym normalnym poziomie.

Mówiąc dokładniej, początkowo powyższy preset powinien być utrzymywany na poziomie masy, aby tranzystor mówił, że jest wyłączony.

Następnie należy wyregulować ustawienie 10k RMS na pinie nr 5 układu scalonego PWM 555, aby generowało około 300 V na wyjściu transformatora.

Wreszcie, ustawienie wstępne korekcji obciążenia 220K powinno zostać ponownie wyregulowane, aby obniżyć napięcie do około 230V.

Gotowy! Miejmy nadzieję, że powyższe dostosowania wystarczyłyby do ustawienia obwodu dla zamierzonych automatycznych korekt obciążenia.

Ostateczny projekt może wyglądać następująco:

Obwód filtra

Następujący obwód filtra może być zastosowany na wyjściu powyższego falownika do kontrolowania harmonicznych i do ulepszania czystszego sygnału sinusoidalnego

zmodyfikowany raport z testu sinusoidy

Więcej wejść:

Powyższy projekt został przestudiowany i udoskonalony przez pana Theofanakisa, który jest również zapalonym czytelnikiem tego bloga.

Ślad oscyloskopu przedstawia zmodyfikowany przebieg falownika na rezystorze 10k podłączonym do wyjścia sieciowego transformatora.

wyjście transformatora wtórnego zmodyfikowane

Powyższa zmodyfikowana konstrukcja falownika firmy Theofanakis została przetestowana i zatwierdzona przez jednego z zagorzałych zwolenników tego bloga, pana Odona. Poniższe obrazy testowe autorstwa Odona potwierdzają sinusoidalny charakter powyższego obwodu falownika.

Projekt nr 7: Zmodyfikowana konstrukcja falownika o dużej wytrzymałości 3Kva

Poniższe wyjaśnione treści dotyczą prototypu obwodu falownika sinusoidalnego o mocy 3 kVA wykonanego przez pana Marcelina, przy użyciu tylko BJT zamiast konwencjonalnych mosfetów. Obwód sterowania PWM został zaprojektowany przeze mnie.

W jednym z moich poprzednich postów omówiliśmy obwód falownika odpowiadający czystej fali sinusoidalnej 555, który został wspólnie zaprojektowany przez pana Marcelina i mnie.

Jak powstał obwód

W tym projekcie użyłem mocnych kabli, aby wytrzymać wysokie prądy, użyłem odcinków 70 mm2 lub więcej mniejszych odcinków równolegle. Transformator 3 KVA jest w rzeczywistości w stanie stałym waży 35 kg. Wymiary i objętość nie są dla mnie wadą. Zdjęcia załączone do transformatora i instalacja w toku.

Poniższy montaż na ukończeniu, oparty na 555 (SA 555) i CD 4017

Podczas mojej pierwszej próby z mosfetami, na początku tego roku, użyłem IRL 1404, którego Vdss wynosi 40 woltów. Moim zdaniem niewystarczające napięcie. Byłoby lepiej użyć mosfetów z Vdss co najmniej równym lub większym niż 250 woltów.

W tej nowej instalacji przewiduję dwie diody na uzwojeniach transformatora.

Będzie również wentylator do chłodzenia.

TIP 35 zostanie zamontowany po 10 w każdej gałęzi, na przykład:

Pełne obrazy prototypów

Sfinalizowany obwód falownika 3 kVA

Ostateczny projekt obwodu zmodyfikowanego falownika sinusoidalnego 3 kVA powinien wyglądać następująco:

Lista części

Wszystkie rezystory mają moc 1/4 W 5%, chyba że podano inaczej.

  • 100 Ohm - 2nos (wartość może wynosić od 100 omów do 1K)
  • 1K - 2nos
  • 470 omów - 1 nie (może mieć dowolną wartość do 1 K)
  • 2K2 - 1nos (zadziała również nieco wyższa wartość)
  • Preset 180K - 2nos (każda wartość od 200K do 330K będzie działać)
  • Preset 10K - 1 nie (zamiast tego należy ustawić 1k, aby uzyskać lepszy wynik)
  • 10 Ohm 5 W - 29nos

Kondensatory

  • 10nF - 2nos
  • 5nF - 1 nr
  • 50nF - 1 nr
  • 1uF / 25V - 1 nr

Półprzewodniki

  • Dioda Zenera 2,7V - 1no (można zastosować do 4,7V)
  • 1N4148 - 2nos
  • Dioda 6A4 - 2nos (w pobliżu transformatora)
  • IC NE555 - 3 nr
  • IC 4017 - 1 nr
  • TIP142 - 2nos
  • TIP35C - 20 nn
  • Transformator 9-0-9V 350 amperów lub 48-0-48V / 60 amperów
  • Akumulator 12 V / 3000 Ah lub 48 V 600 Ah

Jeśli używane jest zasilanie 48 V, upewnij się, że regulujesz je na 12 V dla stopni IC i dostarczaj 48 V tylko do środkowego zaczepu transformatora.

Jak zabezpieczyć tranzystory

Uwaga: Aby zabezpieczyć tranzystory przed niekontrolowanym wzrostem temperatury, należy zamontować poszczególne kanały nad zwykłymi radiatorami, co oznacza, że ​​należy użyć długiego radiatora z pojedynczym żebrowaniem dla układu górnego tranzystora i innego podobnego pojedynczego wspólnego radiatora dla układu dolnego tranzystora.

Izolacja miki na szczęście nie byłaby wymagana, ponieważ kolektory są ze sobą połączone, a korpus będący kolektorem zostałby skutecznie połączony przez sam radiator. W rzeczywistości zaoszczędziłoby to dużo ciężkiej pracy.

Aby uzyskać maksymalną sprawność energetyczną, zalecany jest przeze mnie następujący stopień wyjściowy i musi być stosowany z opisanymi powyżej stopniami PWM i 4017.

Schemat obwodu

Uwaga: Zamontuj całą górną końcówkę TIP36 na większym wspólnym radiatorze żebrowanym, NIE używaj izolatora mikowego podczas wykonywania tego.

To samo należy zrobić z dolnymi tablicami TIP36.

Ale upewnij się, że te dwa radiatory nigdy się nie stykają.

Tranzystory TIP142 muszą być zamontowane na oddzielnych pojedynczych, dużych radiatorach żebrowanych.




Poprzedni: Jak zrobić bezprzewodowe ramię robota za pomocą Arduino Dalej: 3 inteligentne ładowarki akumulatorów litowo-jonowych wykorzystujące TP4056, IC LP2951, IC LM3622