3 labākās beztransformatora invertoru shēmas

Kā norāda nosaukums, invertora ķēdi, kas pārveido līdzstrāvas ieeju maiņstrāvā, neatkarīgi no induktora vai transformatora, sauc par invertoru bez transformatora.

Tā kā uz induktora balstītu transformatoru neizmanto, ieejas līdzstrāva parasti ir vienāda ar maiņstrāvas maksimālo vērtību, kas ģenerēta invertora izejā.

Šis ziņojums palīdz mums saprast 3 invertora ķēdes, kas paredzētas darbam, neizmantojot transformatoru un izmantojot pilna tilta IC tīklu un SPWM ģeneratora shēmu.

Bez transformatora pārveidotājs, izmantojot IC 4047

Sāksim ar H-Bridge topoloģiju, kas, iespējams, ir visvienkāršākā tā formā. Tomēr tehniski tas nav ideāls un nav ieteicams, jo tas ir veidots, izmantojot p / n kanālu mosfetus. P-kanālu mosfets tiek izmantoti kā augstie sānu mosfets un n-channel kā zemie.

Tā kā p-kanālu mosfeti tiek izmantoti augstajā pusē, bootstrapping kļūst nevajadzīga, un tas ļoti vienkāršo dizainu. Tas arī nozīmē, ka šim dizainam nav jābūt atkarīgam no īpašām draiveru IC.

Lai gan dizains izskatās foršs un vilinošs, tam ir maz pamata trūkumu . Un tieši tāpēc no šīs topoloģijas izvairās profesionālās un komerciālās vienībās.

Tas nozīmē, ka, ja tas ir pareizi uzbūvēts, tas var kalpot zemas frekvences lietojumprogrammām.

Šeit ir visa shēma, izmantojot IC 4047 kā astable totema polu frekvences ģeneratoru

Detaļu saraksts

Visiem rezistoriem ir 1/4 vatu 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0,1 uF / PPC
• IC pin10 / 11 rezistors = 330 omi - 2nos
• MOSFET vārtu rezistori = 100k - 2nos
• Opto savienotāji = 4N25 - 2 nos
• Augšējā P kanāla MOSFET = FQP4P40 - 2nos
• Apakšējie N kanālu MOSFET = IRF740 = 2nos
• Zenera diodes = 12V, 1/2 vati - 2 nos

Nākamā ideja ir arī h-tilta ķēde, taču šajā tiek izmantoti ieteiktie n-kanālu mosfeti. Trasi pieprasīja Ralfs Vēherts

Galvenās specifikācijas

Sveicieni no Sentluisas, Misūri štatā.
Vai jūs būtu ar mieru sadarboties invertora projekts ? Es jums maksātu par dizainu un / vai jūsu laiku, ja vēlaties.

Man ir 2012. un 2013. gada Prius, un manai mātei ir 2007. gada Prius. Prius ir unikāls ar to, ka tam ir 200 VDC (nomināls) augstsprieguma akumulatoru bloks. 'Prius' īpašnieki agrāk ir izmantojuši šo akumulatoru ar invertoriem, kas nepieciešami, lai izvadītu viņu vietējo spriegumu un darbinātu instrumentus un ierīces. (Šeit, ASV, 60 Hz, 120 un 240 VAC, kā es esmu pārliecināts, ka jūs zināt). Problēma ir tāda, ka invertori vairs netiek ražoti, bet Prius joprojām ir.

Šeit ir pāris invertori, kas agrāk tika izmantoti šim nolūkam:

1) PWRI2000S240VDC (skat. Pielikumu) Vairs netiek ražots!

2) Emerson Liebert Upstation S (tas faktiski ir UPS, bet jūs izņemat akumulatoru, kas bija 192 VDC nomināls.) (Skatīt pielikumu.) Vairs netiek ražots!

Ideālā gadījumā es vēlos izstrādāt 3000 W nepārtrauktu invertoru, tīru sinusoidālu viļņu, izejas 60 Hz, 120 VAC (ja iespējams, ar 240 VAC sadalītu fāzi) un bez transformatoriem. Varbūt maksimums ir 4000–5000 vati. Ieeja: 180–240 VDC. Diezgan vēlmju saraksts, es zinu.

Es esmu mehāniķis, ar nelielu pieredzi shēmu veidošanā, kā arī Picaxe mikrokontrolleru programmēšanā. Man vienkārši nav lielas pieredzes ķēžu projektēšanā no jauna. Es esmu gatavs mēģināt un izgāzties, ja nepieciešams!

Dizains

Šajā emuārā es jau esmu apspriedis vairāk nekā 100 invertora dizains un koncepcijas , iepriekš minēto pieprasījumu var viegli izpildīt, modificējot vienu no maniem esošajiem dizainparaugiem un izmēģinot konkrēto lietojumprogrammu.

Jebkuram beztransformatora projektam jāievieš pāris pamatlietas: 1) invertoram jābūt pilnam tilta invertoram, izmantojot pilnu tilta draiveri, un 2) padotās līdzstrāvas padevei jābūt vienādai ar nepieciešamo izejas maksimālo spriegumu. līmenī.

Iekļaujot iepriekš minētos divus faktorus, 3000 vatu invertora pamata konstrukciju var redzēt šajā diagrammā, kurai ir tīra sinewave izejas viļņu forma iezīme.

Invertera darbības detaļas var saprast, izmantojot šādus punktus:

Pamata vai standarta pilna tilta invertora konfigurācija veido pilns tilta draiveris IC IRS2453 un ar to saistītais mosfet tīkls.

Invertora frekvences aprēķināšana

Šī posma funkcija ir svārstīt savienoto slodzi starp mosfetiem ar noteiktu frekvences ātrumu, ko nosaka Rt / Ct tīkla vērtības.

Šo laika RC komponentu vērtības var iestatīt pēc formulas: f = 1 / 1,453 x Rt x Ct, kur Rt ir omos un Ct Farads. Tas būtu jāiestata, lai sasniegtu 60Hz, lai papildinātu norādīto 120V izeju, vai arī 220V specifikācijām to varētu mainīt uz 50Hz.

To var panākt arī ar dažu praktisku izmēģinājumu un kļūdu palīdzību, novērtējot frekvenču diapazonu ar digitālo frekvences mērītāju.

Lai sasniegtu tīru sinusa viļņu iznākumu, zemās puses mosfets vārti tiek atvienoti no to attiecīgajām IC plūsmām un tiek vienādi pielietoti, izmantojot BJT bufera posmu, kas konfigurēts darbībai, izmantojot SPWM ieeju.

SPWM ģenerēšana

SPWM, kas apzīmē sinewave impulsu platuma modulāciju, ir konfigurēts ap opamp IC un viens IC 555 PWM ģenerators.

Neskatoties uz to, ka IC 555 ir konfigurēts kā PWM, PWM izeju no tā tapas Nr. 3 nekad neizmanto, drīzāk trijstūra viļņi, kas ģenerēti visā tā laika kondensatorā, tiek izmantoti SPWM izciršanai. Šeit domājams, ka viens no trīsstūra viļņu paraugiem ir daudz lēnāks un sinhronizēts ar galvenā IC frekvenci, bet otram jābūt ātrākam trīsstūra viļņiem, kuru frekvence būtībā nosaka pīlāru skaitu, kāds SPWM var būt.

Opamp ir konfigurēts kā salīdzinātājs un tiek padots ar trīsstūra viļņu paraugiem nepieciešamo SPWM apstrādei. Vienu trīsstūra viļņu, kas ir lēnāks, iegūst no galvenā IC IRS2453 Ct pinout

Apstrādi veic opamp IC, salīdzinot divus trīsstūra viļņus pie tā ieejas pinouts, un ģenerētais SPWM tiek piemērots BJT bufera posma pamatnēm.

BJT buferi pārslēdzas saskaņā ar SPWM impulsiem un pārliecinieties, ka arī zemie sānu mosfeti tiek pārslēgti pēc tāda paša modeļa.

Iepriekšminētā pārslēgšana ļauj izejas maiņstrāvai pārslēgties arī ar SPWM modeli abiem maiņstrāvas frekvences viļņu cikliem.

Mosfetu izvēle

Tā kā ir norādīts 3kva invertors bez transformatora, šīs slodzes apstrādei mosfets ir atbilstoši jānovērtē.

Diagrammā norādītais mosfet numurs 2SK 4124 faktiski nespēs izturēt 3kva slodzi, jo tie ir paredzēti, lai tie varētu apstrādāt ne vairāk kā 2kva.

Daži pētījumi tīklā ļauj mums atrast mosfet: IRFB4137PBF-ND kas izskatās labi darbam virs 3kva slodzēm, pateicoties tā lielajai jaudas vērtībai pie 300V / 38amp.

Tā kā tas ir bezkontakta 3kva invertors, jautājums par transformatora izvēli tiek izslēgts, tomēr akumulatoriem jābūt atbilstoši novērtētiem, lai ražotu vismaz 160 V, kamēr mēreni uzlādēti, un aptuveni 190 V, ja tie ir pilnībā uzlādēti.

Automātiska sprieguma korekcija.

Automātisku korekciju var panākt, savienojot atgriezeniskās saites tīklu starp izejas spailēm un Ct kontaktu, taču tas faktiski var nebūt vajadzīgs, jo IC 555 podus var efektīvi izmantot izejas sprieguma RMS fiksēšanai un pēc tam, kad ir iestatīts var sagaidīt, ka izejas spriegums būs absolūti nemainīgs un nemainīgs neatkarīgi no slodzes apstākļiem, bet tikai tik ilgi, kamēr slodze nepārsniedz invertora maksimālo jaudas jaudu.

2) Bez transformatora pārveidotājs ar akumulatora lādētāju un atgriezeniskās saites kontroli

Kompaktā transformatora invertora otrā shēma, neietverot lielgabarīta dzelzs transformatoru, ir aplūkota turpmāk. Smagā dzelzs transformatora vietā tas izmanto ferīta serdes induktoru, kā parādīts nākamajā rakstā. Shēmu neesmu veidojis es, to man sagādāja viens no šī emuāra dedzīgajiem lasītājiem Ritesh kungs.

Dizains ir pilnvērtīga konfigurācija, kas ietver lielāko daļu funkciju, piemēram, ferīta transformatora tinumu detaļas , zemsprieguma indikatora posms, izejas sprieguma regulēšanas iekārta utt.

Iepriekš minētā dizaina skaidrojums vēl nav atjaunināts, es mēģināšu to drīz atjaunināt, tikmēr jūs varat atsaukties uz diagrammu un noskaidrot savas šaubas komentārā, ja tāds ir.

200 vatu kompakts bez transformatora pārveidotāja dizains Nr. 3

Trešais zemāk redzamais dizains parāda 200 vatu invertora ķēdi bez transformatora (bez transformatora), izmantojot 310 V līdzstrāvas ieeju. Tas ir ar sinusa viļņiem saderīgs dizains.

Ievads

Invertori, kā mēs zinām, ir ierīces, kas pārveido vai drīzāk pārveido zemsprieguma līdzstrāvas avotu par augstsprieguma maiņstrāvas izeju.

Izgatavotā augstsprieguma maiņstrāvas izeja parasti ir vietējā tīkla sprieguma līmeņu secībā. Tomēr pārveidošanas process no zemsprieguma uz augstspriegumu vienmēr prasa iekļaut lielus un apjomīgus transformatorus. Vai mums ir iespēja no tiem izvairīties un izveidot bez transformatora invertora ķēdi?

Jā, ir diezgan vienkāršs veids, kā ieviest beztransformatora invertora dizainu.

Būtībā invertoram, kas izmanto zemas līdzstrāvas sprieguma akumulatoru, nepieciešams tos palielināt līdz paredzētajam augstākajam maiņstrāvas spriegumam, kas savukārt padara transformatora iekļaušanu obligātu.

Tas nozīmē, ka, ja mēs varētu vienkārši aizstāt ieejas zemsprieguma līdzstrāvu ar līdzstrāvas līmeni, kas vienāds ar paredzēto izejas maiņstrāvas līmeni, transformatora nepieciešamību varētu vienkārši novērst.

Shēmas shēmā ir iekļauta augstsprieguma līdzstrāvas ieeja vienkāršas mosfet invertora ķēdes darbināšanai, un mēs skaidri redzam, ka tajā nav iesaistīts transformators.

Ķēdes darbība

Augstsprieguma līdzstrāva, kas vienāda ar nepieciešamo izejas maiņstrāvu, kas iegūta, sērijveidā sakārtojot 18 mazas, 12 voltu baterijas.

Vārti N1 ir no IC 4093, N1 šeit ir konfigurēts kā oscilators.

Tā kā IC ir nepieciešams stingrs darba spriegums no 5 līdz 15 voltiem, vajadzīgā ieeja tiek ņemta no vienas no 12 voltu baterijām un tiek piemērota attiecīgajiem IC kontaktu izvadiem.

Tādējādi visa konfigurācija kļūst ļoti vienkārša un efektīva un pilnībā novērš lielgabarīta un smagā transformatora nepieciešamību.

Baterijas ir 12 voltu un 4 AH vērtībā, kas ir diezgan mazas, un pat tad, ja tās ir savienotas kopā, šķiet, ka tās neaptver pārāk daudz vietas. Tās var cieši sakraut, veidojot kompaktu vienību.

Izeja būs 110 V maiņstrāva pie 200 vatiem.

Detaļu saraksts

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

Jaunināšana uz Sinewave versiju

Iepriekš apspriesto vienkāršo 220 V beztransformatora invertora ķēdi varētu uzlabot par tīru vai patiesu sinusoidālo invertoru, vienkārši nomainot ievades osilatoru ar sinusa viļņu ģeneratora shēmu, kā parādīts zemāk:

Var atrast sinewave oscilatora detaļu sarakstu šajā amatā

Saules invertora bez transformatora ķēde

Saule ir galvenais un neierobežots neapstrādāta enerģijas avots, kas uz mūsu planētas ir pieejams pilnīgi bez maksas. Šī jauda galvenokārt ir siltuma formā, tomēr cilvēki ir atklājuši metodes, kā izmantot gaismu arī no šī milzīgā avota elektrības ražošanai.

Pārskats

Mūsdienās elektrība ir kļuvusi par visu pilsētu un pat lauku teritoriju dzīves līniju. Ar izsmelto fosilo degvielu saules gaisma solās būt viens no galvenajiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, kam bez maksas var piekļūt tieši no jebkuras vietas un jebkuros apstākļos uz šīs planētas. Uzzināsim vienu no metodēm, kā saules enerģija tiek pārveidota par elektrību mūsu personīgajiem labumiem.

Vienā no maniem iepriekšējiem ierakstiem esmu apspriedis saules invertora ķēdi, kurai drīzāk bija vienkārša pieeja un kurā tika izmantots parasts invertora topoloģija, izmantojot transformatoru.

Transformatori, kā mēs visi zinām, ir apjomīgi, smagi un dažām lietojumprogrammām var kļūt diezgan neērti.
Šajā projektā esmu mēģinājis novērst transformatora izmantošanu, iekļaujot augstsprieguma mosfetus un palielinot spriegumu, izmantojot virkni saules paneļu savienojumu. Izpētīsim visu konfigurāciju, izmantojot šādus punktus:

Kā tas strādā

Apskatot zemāk parādīto saules transformatoru bez pārveidotāja ķēdes shēmu, mēs varam redzēt, ka tas būtībā sastāv no trim galvenajiem posmiem, ti. oscilatora posms, kas sastāv no daudzpusīgā IC 555, izejas posms, kas sastāv no pāris augstsprieguma strāvas tīkliem, un enerģijas padeves posms, kurā strādā saules paneļu banka, kas tiek barota pie B1 un B2.

Ķēdes shēma

Tā kā IC nevar darboties ar spriegumu, kas pārsniedz 15 V, tas ir labi aizsargāts, izmantojot pilināmo rezistoru un zenera diode. Zenera diode ierobežo augsto spriegumu no saules paneļa pie pievienotā 15V zenera sprieguma.

Tomēr mosfets ir atļauts darbināt ar pilnu saules izejas spriegumu, kas var būt no 200 līdz 260 voltiem. Apmākušos apstākļos spriegums var nokrist līdz krietni zem 170 V, tāpēc, iespējams, izejā var izmantot sprieguma stabilizatoru izejas sprieguma regulēšanai šādās situācijās.

Mošfeti ir N un P tipi, kas veido pāri, lai īstenotu grūdiena darbības un radītu nepieciešamo maiņstrāvu.

Diagrammā nav norādīts mosfets, ideālā gadījumā tiem jābūt novērtētiem ar 450 V un 5 ampēriem, jūs sastapsieties ar daudziem variantiem, ja mazliet googlēsiet pa tīklu.

Izmantotajiem saules paneļiem stingri jābūt atvērtas ķēdes spriegumam aptuveni 24 V pie pilnīgas saules gaismas un aptuveni 17 V spilgtā krēslas laikā.

Kā savienot saules paneļus

Detaļu saraksts

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1 uF
Diodes = ir 1N4148
R3 = 10K, 10 vati,
R4, R5 = 100 omi, 1/4 vati
B1 un B2 = no saules paneļa
Z1 = 5,1 V 1 vats

Izmantojiet šīs formulas, lai aprēķinātu R1, R2, C1 ....

Atjaunināt:

Iepriekš minētais 555 IC dizains var nebūt tik uzticams un efektīvs, daudz uzticamu dizainu var redzēt zemāk a formā pilna H-tilta invertora shēma . Var sagaidīt, ka šī konstrukcija nodrošinās daudz labākus rezultātus nekā iepriekš minētā 555 IC shēma

Vēl viena iepriekš minētās shēmas izmantošanas priekšrocība ir tā, ka jums nebūs nepieciešams divējāds saules paneļu izvietojums, drīzāk ar vienu sērijas savienotu saules enerģijas padevi būtu pietiekami, lai darbinātu iepriekš minēto ķēdi, lai sasniegtu 220 V izeju.