Daudzlīmeņu 5 pakāpju kaskādes sinusa viļņu invertora shēma

Šajā rakstā mēs uzzinām, kā izveidot daudzlīmeņu (5 pakāpju) kaskādes invertora shēmu, izmantojot ļoti vienkāršu manis izstrādātu koncepciju. Uzzināsim vairāk par detaļām.

Circuit Concept

Šajā vietnē līdz šim esmu izstrādājis, izstrādājis un ieviesis daudzas sinusoidālo invertoru shēmas, izmantojot vienkāršus jēdzienus un parastos komponentus, piemēram, IC 555, kas, iespējams, ir vairāk orientēti uz rezultātu, nevis ir sarežģīti un pilni teorētisku jumbu.

Esmu paskaidrojis, kā vienkārši a lieljaudas audio pastiprinātāju var pārveidot par tīru sinusa viļņu invertoru , un es arī esmu vispusīgi aplūkojis sinusoidālu invertorus, izmantojot SPWM jēdzienus

Šajā vietnē mēs arī uzzinājām par kā pārveidot jebkuru kvadrātveida invertoru par tīru sinusa viļņu invertoru dizains.

Novērtējot iepriekš minētās sinusa viļņu invertora shēmas, izmantojot sinusa ekvivalenta PWM, mēs saprotam, ka SPWM viļņu forma tieši nesakrīt vai nesakrīt ar faktisko sinusoidālo viļņu formu, drīzāk tie izpilda sinusa viļņa efektu vai rezultātus, interpretējot faktiskā sinusa viļņa RMS vērtību AC.

Lai gan SPWM var uzskatīt par efektīvu saprātīgi tīra sinusoidāla viļņa atkārtošanas un ieviešanas veidu, fakts, ka tas nemodulē vai nesakrīt ar reālu sinusoidālu viļņu, padara koncepciju nedaudz nesarežģītu, it īpaši, ja salīdzina ar 5 līmeņu kaskādes sinusa viļņu invertoru koncepcija.

Mēs varam salīdzināt un analizēt divu veidu sinusa viļņu simulācijas koncepcijas, atsaucoties uz šādiem attēliem:

Daudzlīmeņu kaskādes viļņu attēls

Mēs skaidri redzam, ka daudzlīmeņu 5 pakāpju kaskādes koncepcija rada reālāku sinusoidāla viļņa acīmredzamāku un efektīvāku simulāciju nekā SPWM koncepcija, kas balstās tikai uz RMS vērtības saskaņošanu ar sākotnējo sinusa viļņu lielumu.

Parastā 5 līmeņu kaskādes sinusoidālā invertora projektēšana var būt diezgan sarežģīta, taču šeit izskaidrotā koncepcija atvieglo ieviešanu un izmanto parastos komponentus.

Ķēdes shēma

PIEZĪME. Lūdzu, pievienojiet 1uF / 25 kondensatoru pāri IC # 15 un PIN Nr. 16 līnijām, pretējā gadījumā secība netiks uzsākta.
Atsaucoties uz iepriekš redzamo attēlu, mēs varam redzēt, kā vienkārši 5 līmeņu kaskādes invertora koncepciju var praktiski īstenot, izmantojot tikai muti-tap transformatoru, pāris 4017 IC un 18 barošanas BJT, kurus vajadzības gadījumā varētu viegli aizstāt ar mosfets.

Šeit pāris 4017 mikroshēmas, kas ir Džonsona 10 pakāpju skaitītāja dalītāja mikroshēmas, tiek kaskādētas, lai radītu secīgi darbojošos vai dzenošos loģiskos augstumus visā parādītajos IC.

Ķēdes darbība

Šo secīgi darbojošos loģiku izmanto savienoto jaudas BJT iedarbināšanai vienā un tajā pašā secībā, kas savukārt pārslēdz transformatora tinumu secībā, kas liek transformatoram radīt kaskādes veida sinusa ekvivalenta viļņu formu.

Transformators veido ķēdes sirdi un nodarbina īpaši ievainotu primāru ar 11 krāniem. Šie krāni vienkārši tiek vienmērīgi iegūti no vienas ilgi aprēķinātas tinuma.

BJT, kas saistīti ar vienu no IC, pārslēdz vienu no transformatora pusēm, izmantojot 5 pieskārienus, ļaujot ģenerēt 5 līmeņu pakāpienus, kas veido vienu maiņstrāvas viļņu formas pusi ciklu, savukārt BJT, kas saistīti ar citiem IC, veido identisku funkciju, lai veidotu augšējā pusē maiņstrāvas cikls 5 līmeņu kaskādes viļņu formā.

IC darbina pulksteņa signāli, kas tiek izmantoti norādītajā ķēdes pozīcijā, kurus var iegūt no jebkuras standarta 555 IC astable shēmas.

Pirmie 5 BJT komplekti izveido 5 viļņu formas līmeņus, pārējie 4 BJT pāriet to pašu apgrieztā secībā, lai pabeigtu kaskādēto viļņu formu, kurā kopumā ir 9 debesskrāpji.

Šie debesskrāpji tiek veidoti, radot augšupejošu un dilstošu sprieguma līmeni, pārslēdzot atbilstošo transformatora tinumu, kas ir noteikts attiecīgajos sprieguma līmeņos

Piemēram, tinumu Nr. 1 var novērtēt ar 150 V attiecībā pret centrālo krānu, tinumu Nr. 2 pie 200 V, tinumu Nr. 3 pie 230 V, tinumu Nr. 4 pie 270 V un tinumu Nr. 5 pie 330 V, tāpēc, kad tos secīgi pārslēdz parādīto 5 BJT kopu, mēs iegūstam pirmos 5 viļņu formas līmeņus, pēc tam, kad šie tinumi tiek ieslēgti pretēji ar sekojošiem 4 BJT, tas rada lejupejošas 4 līmeņa viļņu formas, tādējādi pabeidzot 220 V maiņstrāvas augšējo pusi ciklu.

To pašu atkārto arī pārējie 9 BJT, kas saistīti ar otru 4017 IC, izraisot 5 līmeņu kaskādes maiņstrāvas apakšējo pusi, kas pabeidz vienu pilnīgu vajadzīgās 220 V maiņstrāvas maiņstrāvas viļņu formu.

Informācija par transformatora tinumu:

Kā var redzēt iepriekš redzamajā diagrammā, transformators ir parasts dzelzs serdes tips, kas izgatavots, tinot primāro un sekundāro ar pagriezieniem, kas atbilst norādītajiem sprieguma krāniem.

Savienojot ar atbilstošajiem BJT, var sagaidīt, ka šie tinumi izraisīs kaskādes viļņu līmeni 5 vai kopumā 9 līmeņos, kur pirmais 36 V tinums atbilstu un izraisītu 150 V, 27 V inducētu ekvivalentu 200 V, bet 20 V, 27V, 36V būtu atbildīgi par sekundārā tinuma 230V, 270V un 330V ražošanu ierosinātajā kaskādes formātā.

Krānu komplekts primārā apakšējā pusē pārslēgtos, lai pabeigtu 4 viļņu formas augšupejošus līmeņus.

Identisku procedūru atkārtotu 9 BJT, kas saistīti ar papildu 4017 IC, lai izveidotu maiņstrāvas negatīvo pusi ciklu ... negatīvs tiek iegūts transformatora tinuma pretējās orientācijas dēļ attiecībā pret centrālo krānu.

Atjaunināt:

Pilnīga aplūkotās daudzlīmeņu sinusviļņu invertora shēmas shēma

PIEZĪME. Lūdzu, pievienojiet 1uF / 25 kondensatoru pāri IC # 15 un PIN Nr. 16 līnijām, pretējā gadījumā secība netiks uzsākta.
1M katls, kas saistīts ar 555 ķēdi, būs jāpielāgo, lai invertoram iestatītu 50Hz vai 60Hz frekvenci atbilstoši lietotāja valsts specifikācijām.

Detaļu saraksts

Visi nenoteiktie rezistori ir 10k, 1/4 vati
Visas diodes ir 1N4148
Visi BJT ir TIP142
IC ir 4017

Piezīmes daudzlīmeņu 5 pakāpju kaskādes sinusa viļņu invertora ķēdei:

Iepriekšminētā dizaina pārbaudi un verifikāciju veiksmīgi veica Šervins Baptista kungs, kurš ir viens no dedzīgiem vietnes sekotājiem.

1. Mēs izlemjam ievades padevi invertoram --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2. Būs trokšņa problēma, kas rodas visā šī invertora uzbūvēšanas procesā. Lai ļoti viegli pārvarētu radītā un pastiprinātā trokšņa problēmu

A. Mēs nolemjam filtrēt IC555 izejas signālu brīdī, kad tas tiek ražots 3. tapā, to darot, var iegūt tīrāku kvadrātveida vilni.

B. Mēs nolemjam izmantot FERRITE BEADS attiecīgajos IC4017 izvados, lai uzlabotu filtrēšanu, pirms signāls tiek nosūtīts uz pastiprinātāja tranzistoriem.

C. Mēs nolemjam izmantot divus pārveidotājus un uzlabot ķēdē filtrēšanu starp abiem.

3. Oscilatora skatuves dati:

Šis ierosinātais posms ir invertora ķēdes galvenais posms. Tas rada nepieciešamos impulsus noteiktā frekvencē, lai transformators darbotos. Tas sastāv no IC555, IC4017 un pastiprinātāja jaudas tranzistoriem.

A. IC555:

Šī ir viegli lietojama mazjaudas taimera mikroshēma, un, izmantojot to, ir daudz dažādu projektu. Šajā invertora projektā mēs to konfigurējam astable režīmā, lai ģenerētu kvadrātveida viļņus. Šeit mēs iestatījām frekvenci 450Hz, pielāgojot 1 megaohma potenciometru un apstiprinot izeju ar frekvences mērītāju.

B. IC4017:

Šī ir Jhonsona 10 pakāpju skaitītāja dalītāja loģiskā mikroshēma, kas ir ļoti slavena secīgās / darbojošās LED mirgojošās / vajātāju ķēdēs. Šeit tas ir gudri konfigurēts lietošanai invertora lietojumprogrammā. Mēs nodrošinām šo 450Hz, ko ģenerē IC555, IC4017 ieejām. Šis IC veic darbu, sadalot ieejas frekvenci 9 daļās, katrai iegūstot 50Hz izeju.
Tagad abu 4017 izejas tapām ir 50Hz pulksteņa signāls, kas nepārtraukti darbojas uz priekšu un atpakaļ.

C. Pastiprinātāja jaudas tranzistori:

Tie ir lieljaudas tranzistori, kas akumulatora enerģiju ievelk transformatora tinumos atbilstoši tajos ievadītajam signālam. Tā kā 4017. gadu izejas strāvas ir pārāk zemas, mēs tos nevaram tieši ievadīt transformatorā. Tāpēc mums ir nepieciešams sava veida pastiprinātājs, kas pārveidos zemas strāvas signālus no 4017s par augstas strāvas signāliem, kurus pēc tam var nodot transformatoram tālākai darbībai.

Šie tranzistori darbības laikā sakarst un tiem noteikti ir nepieciešams dzesēt.
Varētu izmantot atsevišķus radiatorus katram tranzistoram, tāpēc būtu jānodrošina, ka
radiatori nepieskaras viens otram.

VAI

Varētu izmantot vienu garu radiatora gabalu, lai tajā ietilptu visi tranzistori. Tad vajadzētu
termiski un elektriski izolējiet katra tranzistora centrālo cilni, lai tā nepieskartos radiatoram

lai izvairītos no saīsināšanas. To var izdarīt, izmantojot vizlas izolācijas komplektu.

4. Nākamais ir pirmā posma transformators:

A. Šeit mēs izmantojam daudzvītņu primāro divu vadu sekundārajam transformatoram. Tālāk mēs atrodam voltus uz vienu pieskārienu, lai sagatavotu primāro spriegumu.

--- 1. SOLIS ---

Mēs ņemam vērā ieejas līdzstrāvas spriegumu, kas ir 24V. Mēs to dalām ar 1.4142 un atrodam tā ekvivalentu maiņstrāvas koeficientu, kas ir 16.97V ~
Mēs noapaļojam iepriekš minēto RMS skaitli, kā rezultātā iegūst 17V ~

--- 2. SOLIS ---

Tālāk mēs sadalām RMS 17V ~ ar 5 (jo mums ir nepieciešami pieci pieskāriena spriegumi), un mēs iegūstam RMS 3.4V ~
Mēs ņemam galīgo RMS skaitli ar 3,5 V ~ un reizinot to ar 5, iegūstam apaļu skaitli 17,5 V ~.
Visbeidzot mēs atradām Volts Per Tap, kas ir RMS 3.5V ~

B. Mēs nolemjam saglabāt sekundāro spriegumu RMS 12V ~ t.i., 0-12V ir tāpēc, ka mēs varam iegūt lielāku strāvas stiprumu pie 12V ~

C. Tātad mums ir transformatoru vērtējums, kā norādīts zemāk:
Vairāku pieskārienu primārā: 17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5 V @ 600W / 1000VA
Sekundārā: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA.
Mēs saņēmām šo transformatoru, ko ievainoja vietējais transformatoru dīleris.

5. Tagad seko galvenā LC ķēde:

LC ķēdei, kas pazīstama kā filtrēšanas ierīce, ir spēcīgi pielietojumi strāvas pārveidotāju ķēdēs.
To izmanto invertora lietojumā, un tas parasti ir nepieciešams, lai nojauktu asās virsotnes

jebkuras ģenerētās viļņu formas un palīdz to pārveidot vienmērīgākā viļņu formā.

Šeit augšējā transformatora sekundārajā sadaļā ir 0 --- 12 V, mēs sagaidām daudzlīmeņu
kvadrātveida kaskādes viļņu forma pie izejas. Tāpēc mēs izmantojam 5 pakāpju LC ķēdi, lai iegūtu SINEWAVE līdzvērtīgu viļņu formu.

LC ķēdes dati ir šādi:

A) Visiem induktoriem jābūt ar 500uH (mikrohenriju) 50A vērtējumu Dzelzs kodols EI LAMINĒTS.
B) Visiem kondensatoriem jābūt 1uF 250V NONPOLAR tipa.

Ņemiet vērā, ka mēs uzsveram 5 pakāpju LC ķēdi, nevis tikai vienu vai divus posmus, lai izejā mēs varētu iegūt daudz tīrāku viļņu formu ar mazāku harmonisko deformāciju.

6. Tagad nāk otrā un pēdējā posma transformators:

Šis transformators ir atbildīgs par izejas pārveidošanu no LC tīkla, t.i., RMS 12V ~ uz 230V ~
Šis transformators tiks novērtēts šādi:
Primārā: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA
Sekundārā: 230V @ 600W / 1000VA.

Šeit, lai veiktu lielāku filtrēšanu, galīgajā 230 V izvadā nevajadzētu izmantot papildu LC tīklu, jo sākumā mēs jau filtrējām katru apstrādātās izejas katru posmu.
Rezultāts tagad būs SINEWAVE.

LABI ir tas, ka šī invertora un
var darbināt sarežģītus sīkrīkus.

Bet viena lieta, kas jāpatur prātā personai, kas darbojas ar invertoru, ir NEPĀRLAUDĒT INVERTERI un ierobežot sarežģītu sīkrīku strāvas slodzi.

Daži labojumi, kas jāveic ķēdes shēmā, ir šādi:

1. IC7812 regulatoram jābūt savienotiem ar apvedceļa kondensatoriem. Tas jāuzstāda uz a
HEATSINK, jo darbības laikā tas sasilst.

2. Pirms taimera IC555 taimera signāls pāriet uz priekšu uz diodēm.
Pretestības vērtībai jābūt 100E. IC kļūst karsts, ja rezistors nav pievienots.

Noslēgumā mums ir 3 ieteiktie filtrēšanas posmi:

1. IC555 ģenerētais signāls 3. tapā tiek filtrēts zemē un pēc tam nodots rezistoram
un pēc tam uz diodēm.

2. Kad braukšanas signāli iziet no attiecīgajām IC4017 tapām, mēs iepriekš savienojām ferīta lodītes
iet signālu pretestībai
3. Starp abiem transformatoriem tiek izmantota pēdējā filtra pakāpe

Kā es aprēķināju transformatora tinumu

Es gribētu šodien kaut ko padalīties ar jums.

Runājot par dzelzs kodola tinumu, es neko nezināju par specifikāciju pārtīšanu, jo es uzzināju daudz parametru un tajos tiek veikti aprēķini.

Tāpēc par iepriekš minēto rakstu es sniedzu trafo tinēja personai galvenās specifikācijas, un viņš man vienkārši jautāja:

a) ja nepieciešams, ieejas un izejas spriegums,
b) ieejas un izejas strāva,
c) kopējā jauda,
d) Vai jums ir nepieciešams ārējs stiprinājuma stiprinājums, pieskrūvēts pie trafo?
e) Vai vēlaties, lai transformatora 220 V pusē iekšēji būtu pievienots drošinātājs?
f) Vai vēlaties, lai vadi būtu savienoti ar trafo, VAI vienkārši turiet emaljēto vadu ārpusē ar pievienotu radiatora materiālu?
g) Vai vēlaties, lai serde būtu iezemēta ar pievienotu ārējo vadu?
h) Vai vēlaties, lai DZELZES CORE būtu aizsargāts ar laku un krāsojumu ar melnu oksīdu?

Visbeidzot, viņš mani pārliecināja par pilnīgu transformatora drošības pārbaudi, kad tas ir izgatavots pēc pasūtījuma, kad tas ir gatavs, un, lai pabeigtu, būs vajadzīgs 5 dienu ilgs laiks, līdz tiks nodrošināts daļas maksājums.
Daļas maksājums (apmēram) bija viena ceturtā daļa no kopējām piedāvātajām izmaksām, ko diktēja vējstikls.

Manas atbildes uz iepriekš minētajiem jautājumiem ir šādas:

PIEZĪME. Lai izvairītos no neskaidrībām ar elektroinstalāciju, es pieņemu, ka trafo tiek veidots vienam mērķim: SĀKUMA TRANSFORMĒTĀJS, kur primārais ir augstsprieguma pusē un sekundārais ir zemsprieguma pusē.

a) 0-220V primārā ieeja, 2 vadi.
17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5 V sekundārā daudzkontaktu izeja, 11- vadi.

b) primārā ieejas strāva: 4,55A pie 220 V izejas strāva: 28,6 ampēri uz daudzsprieguma sekundārā sprieguma no gala līdz galam 35V ... .. ja tas attiecas uz aprēķinu.

Es viņam teicu, ka man ir nepieciešami 5 ampēri pie 220 V (maks. 230.), T.i., primārā ieeja un 32 ampēri pie 35 V, t.i., vairāku pieskārienu sekundārā izeja.

c) Sākotnēji es viņam teicu 1000VA, bet, pamatojoties uz voltstrāvas reizes amp aprēķinu un noapaļojot decimāldaļas, jauda bija 1120VA +/- 10%. Viņš man sniedza drošības pielaides vērtību 220V pusē.

d) Jā. Man patiešām ir nepieciešams viegli piestiprināt metāla skapi.

e) Nē. Es viņam teicu, ka es to novietošu ārēji, lai tam viegli piekļūtu, kad tas nejauši izpūstas.

f) Es viņam teicu, lai emaljētā stieple būtu ārpusē, lai daudzkrāsainā sekundārā puse būtu drošības nolūkā atbilstoši sasildīta, un primārajā pusē es lūdzu savienot vadus.

g) Jā. Man drošības apsvērumu dēļ ir nepieciešams iezemēt kodolu. Tāpēc, lūdzu, piestipriniet ārējo vadu.

h) Jā. Es lūdzu viņu nodrošināt nepieciešamo pamatsaspiedumu aizsardzību.

Tā bija mijiedarbība starp mani un viņu ierosinātajam pēc pasūtījuma izgatavotajam transformatoram.

ATJAUNINĀT:

Iepriekš minētajā 5 pakāpju kaskādes projektā mēs realizējām 5 pakāpju sasmalcināšanu visā transformatora līdzstrāvas pusē, kas, šķiet, ir nedaudz neefektīva. Tas ir tāpēc, ka, pārslēdzoties, transformators var zaudēt ievērojamu daudzumu enerģijas, izmantojot aizmugurējo EMF, un tam transformatoram būs jābūt ārkārtīgi lielam.

Labāka ideja varētu būt līdzstrāvas puses svārstīšana ar 50 Hz vai 60 Hz pilna tilta invertoru un sekundārās maiņstrāvas puses pārslēgšana ar mūsu 9 pakāpju secīgajiem IC 4017 izvadiem, izmantojot triakus, kā parādīts zemāk. Šī ideja samazinātu tapas un pārejas periodus un ļautu invertoram vienmērīgāk un efektīvāk izpildīt 5 pakāpju sinusa viļņu formu. Triaci būs mazāk pakļauti pārslēgšanai, salīdzinot ar tranzistoriem līdzstrāvas pusē.