Realizați acest circuit invertor de undă sinusoidală pură de 1 KVA (1000 wați)

Un circuit invertor relativ simplu de 1000 watt cu undă sinusoidală pură este explicat aici folosind un amplificator de semnal și un transformator de putere.

Așa cum se poate vedea în prima diagramă de mai jos, configurația este un simplu mosfet bazat pe amplificarea curentului la +/- 60 volți, astfel încât transformatorul conectat să corespundă pentru a genera ieșirea necesară de 1kva.

Funcționarea circuitului

Q1, Q2 formează etapa inițială a amplificatorului diferențial care ridică în mod adecvat semnalul sinusoidal de 1vpp la intrarea sa la un nivel care devine adecvat pentru inițierea etapei driver compusă din Q3, Q4, Q5.

Această etapă crește și mai mult tensiunea astfel încât să devină suficientă pentru conducerea mosfetelor.

Mufetele sunt, de asemenea, formate în formatul push pull, care amestecă efectiv întreaga bobină de 60 de volți pe înfășurările transformatorului de 50 de ori pe secundă, astfel încât ieșirea transformatorului să genereze 1000 W de curent alternativ la nivelul rețelei.

Fiecare pereche este responsabilă pentru gestionarea a 100 de wați de ieșire, împreună toate cele 10 perechi aruncă 1000 de wați în transformator.

Pentru obținerea ieșirii cu undă sinusoidală pură, este necesară o intrare sinusoidală adecvată care este îndeplinită cu ajutorul unui circuit generator de unde sinusoidale simple.

Este alcătuit din câteva opampuri și câteva alte părți pasive. Acesta trebuie să funcționeze cu tensiuni cuprinse între 5 și 12. Această tensiune ar trebui să fie derivată în mod adecvat de la una dintre bateriile care sunt încorporate pentru acționarea circuitului invertorului.

Invertorul este acționat cu tensiuni de +/- 60 volți care se ridică la 120 V c.c.

Acest nivel de tensiune uriaș se obține punând 10 numere. de baterii de 12 volți în serie.

Circuitul generatorului Sinewave

Diagrama prezentată mai jos prezintă un circuit generator de unde sinusoidale simple care poate fi utilizat pentru acționarea circuitului invertorului de mai sus, totuși, deoarece ieșirea de la acest generator este exponențială prin natură, ar putea provoca o mare încălzire a mosfetelor.

O opțiune mai bună ar fi încorporarea unui circuit bazat pe PWM care să furnizeze circuitului de mai sus impulsuri PWM optimizate corespunzător echivalente cu un semnal sinusoidal standard.

Circuitul PWM care utilizează IC555 a fost, de asemenea, menționat în următoarea diagramă, care poate fi utilizată pentru declanșarea circuitului invertor de peste 1000 de wați.

Lista pieselor pentru circuitul generatorului de sinusuri

Toate rezistențele au 1/8 wați, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 pentru 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 pentru 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1 uF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (DOUĂ 1µF ÎN PARALEL)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

Lista de piese pentru invertor

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Toți mosfetele cu canal N sunt = K1058

Toate mosfetele cu canal P sunt = J162

Transformator = 0-60V / 1000 wați / ieșire 110 / 220volți 50Hz / 60Hz

Invertorul de 1 kva propus, discutat în secțiunile de mai sus, poate fi mult mai raționalizat și redus în dimensiune, așa cum este prezentat în următorul proiect:

Cum să conectați bateriile

Diagrama arată, de asemenea, metoda de conectare a bateriei și conexiunile de alimentare pentru undele sinusoidale sau etapele oscilatorului PWM.

Aici au fost utilizate doar patru mosfete care ar putea fi IRF4905 pentru canalul p și IRF2907 pentru canalul n.

Proiectarea completă a circuitului invertorului de 1 kva cu oscilator sinusoidal de 50 Hz

În secțiunea de mai sus am învățat un design complet al punții în care sunt implicate două baterii pentru realizarea puterii necesare de 1kva. Acum, să investigăm modul în care ar putea fi construit un design de punte complet utilizând un MOSFET de 4 canale și folosind o singură baterie.

Următoarea secțiune arată cum se poate construi un circuit invertor full-bridge de 1 KVA utilizând, fără a încorpora rețele complicate ale driverelor laterale sau cipuri.

Folosind Arduino

Circuitul invertor sinusoidal de 1kva explicat mai sus poate fi, de asemenea, condus printr-un Arduino pentru a obține aproape o ieșire sinusoidală de prefect.

Schema completă a circuitului bazată pe Arduino poate fi văzută mai jos:

Codul programului este dat mai jos:

//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}

Conceptul de invertor Full-Bridge

Conducerea unei rețele MOSFET full bridge cu 4 mosfete cu canal N nu este niciodată ușoară, ci mai degrabă necesită circuite rezonabile de complexe care implică rețele complexe de drivere laterale înalte.

Dacă studiați următorul circuit care a fost dezvoltat de mine, veți descoperi că la urma urmei nu este atât de dificil să proiectați astfel de rețele și poate fi realizat chiar și cu componente obișnuite.

Vom studia conceptul cu ajutorul schemei de circuite prezentate, care se prezintă sub forma unui circuit invertor de 1 kva modificat care utilizează 4 mosfete cu canal N.

După cum știm cu toții, când 4 mosfete cu canal N sunt implicate într-un Rețea H-bridge , o rețea de bootstrapping devine imperativă pentru a conduce partea superioară sau cele două mosfete superioare ale căror drenuri sunt conectate la partea superioară sau bateria (+) sau pozitivul sursei date.

În proiectarea propusă, rețeaua de bootstrapping este formată cu ajutorul a șase porți NU și a altor câteva componente pasive.

Ieșirea porților NOT care sunt configurate ca tampoane generează tensiune de două ori mai mare decât cea din gama de alimentare, adică dacă alimentarea este de 12V, ieșirile de poartă NOT generează în jur de 22V.

Această tensiune intensificată este aplicată la porțile mosfetelor laterale înalte prin intermediul pinout-urilor emițătorului a două tranzistoare NPN respective.

Deoarece aceste tranzistoare trebuie să fie comutate în așa fel încât mosfetele opuse diagonal să conducă simultan, în timp ce mosfetele împerecheate diagonal de la cele două brațe ale podului să conducă alternativ.

Această funcție este gestionată în mod eficient de generatorul înalt de ieșire secvențială IC 4017, care se numește tehnic Johnson divide cu 10 IC contor / divizor.

Rețeaua Bootstrapping

Frecvența de conducere pentru CI-ul de mai sus este derivată din rețeaua de bootstrapping în sine, doar pentru a evita necesitatea unei etape de oscilator extern.

Frecvența rețelei de încărcare trebuie ajustată astfel încât frecvența de ieșire a transformatorului să fie optimizată la gradul necesar de 50 sau 60 Hz, conform specificațiilor necesare.

În timpul secvențierii, ieșirile IC 4017 declanșează mosfet-urile conectate producând în mod adecvat efectul push-pull necesar pe înfășurarea transformatorului atașat care activează funcționarea invertorului.

Tranzistorul PNP care poate fi asistat atașat cu tranzistoarele NPN se asigură că capacitatea porții mosfetelor este descărcată în mod eficient în cursul acțiunii pentru a permite funcționarea eficientă a întregului sistem.

Conexiunile pinout la mosfete pot fi modificate și modificate conform preferințelor individuale, acest lucru ar putea necesita, de asemenea, implicarea conexiunii pin de resetare # 15.

Imagini de formă de undă

Proiectul de mai sus a fost testat și verificat de domnul Robin Peter, unul dintre pasionații pasionați și contribuitor la acest blog, următoarele imagini de formă de undă au fost înregistrate de el în timpul procesului de testare.