Inverterski krug od 500 W s punjačem baterija

Inverterski krug od 500 W s punjačem baterija

U ovom ćemo postu sveobuhvatno razgovarati o tome kako izraditi krug pretvarača od 500 W s integriranim stupnjem automatskog punjenja baterija.



Dalje u članku također ćemo naučiti kako nadograditi sustav za veća opterećenja i kako poboljšati ot u čistu sinusnu verziju.

Ovaj pretvarač snage 500 W pretvorit će 12 V DC ili 24 V DC iz olovne baterije u 220 V ili 120 V AC, koji se mogu koristiti za napajanje svih vrsta tereta, direktno iz CFL svjetiljki, LED žarulja, ventilatora, grijača , motori, pumpe, mješalice, računalo i tako dalje.





Osnovni dizajn

An pretvarač se može projektirati na mnogo različitih načina, jednostavno zamjenom stupnja oscilatora drugim tipom stupnja oscilatora, prema želji korisnika.

Stupanj oscilatora u osnovi je nestabilni multivibrator koji bi mogao koristiti IC ili tranzistore.



Iako se oscilator zasnovan na stabilnosti može dizajnirati na razne načine, ovdje ćemo upotrijebiti opciju IC 4047 jer je to svestran, precizan i specijaliziran prilagodljiv čip dizajniran posebno za aplikacije poput ulagača.

Koristeći IC 4047

Izrada bilo kojeg pretvarača koristeći IC 4047 je vjerojatno najviše preporučena opcija zbog visoke točnosti i čitljivosti IC-a. Uređaj je svestrani IC oscilator koji pruža dvostruki push pull ili flip flop izlaz na svojim pin10 i pin11, a također jedan kvadratni val na izlazu na pin13.

OSNOVNI KRUG

Osnovni pretvarač od 500 W s kvadratnim izlaznim valom može se izraditi jednostavno kao gore. Međutim, da bismo ga nadogradili punjačem za baterije, možda ćemo morati upotrijebiti transformator za punjenje koji je odgovarajuće ocijenjen prema specifikacijama baterije.

Prije učenja konfiguracije punjača, prvo se upoznajmo sa specifikacijama baterije potrebne za ovaj projekt.

Iz jednog od naših prethodnih postova znamo da bi prikladnija brzina punjenja i pražnjenja olovnih baterija trebala biti brzinom od 0,1C ili opskrbnom strujom koja je 10 puta manja od ocjene Ah baterije. To implicira da bi se baterija Ah mogla izračunati na sljedeći način da bi se osiguralo minimalno 7 sati rada pri opterećenju od 500 vata

Operativna struja potrebna za opterećenje od 500 vata iz 12V baterije bit će približno 500/12 = 41 ampera

Ovih 41 pojačala treba trajati 7 sati, što znači da baterija Ah mora biti = 41 x 7 = 287 Ah. Međutim, u stvarnom životu to će trebati biti najmanje 350 Ah.

Za bateriju od 24 V to se može smanjiti na 50% manje pri 200 Ah. Upravo se zbog toga uvijek savjetuje veći radni napon jer snaga napona pretvarača postaje veća.

Korištenje baterije od 24 V

Kako bi baterija i transformator bili manji, a kabeli tanji, možda biste trebali koristiti bateriju od 24 V za rad u predloženom dizajnu od 500 vata.

Osnovni dizajn ostao bi takav kakav je, osim a 7812 IK dodan krugu IC 4047, kao što je prikazano dolje:

Shematski dijagram

Punjač baterija

Kako bi dizajn bio jednostavan, ali učinkovit, izbjegavao sam upotrebu automatski prekidač za punjač akumulatora ovdje, a također su osigurali da se za rad pretvarača i punjača koristi jedan zajednički transformator.

Cjeloviti dijagram sklopa za predloženi pretvarač od 500 W s punjačem može se vidjeti u nastavku:

Isti koncept već je detaljno raspravljen u jednom od ostalih povezanih postova, na koje se možete obratiti za dodatne informacije.

U osnovi, pretvarač koristi isti transformator za punjenje baterije i za pretvaranje snage baterije u 220 V izmjenični izlaz. Operacija se provodi putem mreže za izmjenu releja, koja naizmjenično mijenja namot transformatora u način punjenja i način rada pretvarača.

Kako radi

Kada mrežni mrežni napon nije dostupan, kontakti releja postavljaju se na odgovarajuće N / C točke (normalno zatvorene). To povezuje odvode MOSFET-ova s ​​primarnim transformatorom, a uređaji ili opterećenje povezuju se sa sekundarnim transformatorima.

Uređaj prelazi u način pretvarača i započinje generiranje potrebnih 220V AC ili 120V AC iz baterije.

Zavojnice releja napajaju se iz jednostavne sirove nafte bez transformatorskog (kapacitivnog) kruga napajanja pomoću padajućeg kondenzatora 2uF / 400V.

Opskrba ne treba biti stabilizirana ili dobro regulirana, jer je opterećenje u obliku zavojnica releja koji su prilično teški i lako će izdržati prenaponski prekidač od kondenzatora od 2 uF.

Zavojnica za RL1 relej koji kontrolira mrežnu izmjeničnu stranu transformatora može se vidjeti spojena prije blokirajuće diode, dok je zavojnica RL2 koja kontrolira MOSFET stranu postavljena nakon diode i paralelno s velikim kondenzatorom.

To se namjerno radi kako bi se stvorio efekt malog kašnjenja za RL2 ili kako bi se osiguralo da se RL1 uključuje i isključuje prije RL2. To je iz sigurnosnih razloga i kako bi se osiguralo da MOSFET-ovi nikada ne budu podvrgnuti opskrbi obrnutim punjenjem kad god se relej iz načina rada pretvarača prebaci u način punjenja.

Prijedlozi za sigurnost

Kao što znamo, u bilo kojem krugu pretvarača transformator radi kao veliko induktivno opterećenje. Kad se tako teško induktivno opterećenje prebaci s frekvencijom, ono će generirati skokove struje velike količine koji mogu biti potencijalno opasni za osjetljivu elektroniku i uključene IC.

Kako bi se osigurala ispravna sigurnost elektroničkog stupnja, možda će biti važno izmijeniti odjeljak 7812 na sljedeći način:

Za primjenu od 12 V gornji krug zaštite od šiljaka možete smanjiti na sljedeću verziju:

Baterija, MOSFET i transformator određuju snagu

Puno smo puta raspravljali o tome kroz različite članke da transformator, baterija i MOSFET ocjene zapravo odlučuju koliko snage pretvarač može proizvesti.

O proračunima baterije već smo govorili u prethodnim odlomcima, sada ćemo vidjeti kako transformator se može izračunati za nadopunu potrebne izlazne snage.

Zapravo je vrlo jednostavno. Budući da bi napon trebao biti 24 V, a snaga 500 W, dijeljenje 500 s 24 daje 20,83 ampera. To znači da snaga pojačala transformatora mora biti iznad 21 ampera, po mogućnosti i do 25 ampera.

Međutim, budući da isti transformator koristimo i za način punjenja i za pretvarače, moramo odabrati napon na takav način da optimalno odgovara objema operacijama.

Čini se da je 20-0-20 V za primarnu stranu dobar kompromis, zapravo je to idealna vrijednost za cjelokupni rad pretvarača u oba načina rada.

Budući da se za punjenje baterije koristi samo pola namota, 20 V efektivna vrijednost transformatora može se koristiti za dobivanje 20 x 1,41 = 28,2 V vršnog DC preko baterije uz pomoć pripadajućeg kondenzatora filtra spojenog preko baterije. terminali. Ovaj napon će puniti bateriju dobrom brzinom i ispravnom brzinom.

U načinu pretvarača, kada je baterija na oko 26 V, omogućit će izlaz pretvarača na 24/26 = 220 / izlaz

Izlaz = 238 V

Ovo izgleda zdravo, dok je baterija optimalno napunjena, pa čak i kad baterija padne na 23 V, može se očekivati ​​da će izlaz održavati zdravih 210 V

Izračunavanje MOSFET-a : MOSFET-ovi u osnovi rade poput prekidača koji ne smiju gorjeti tijekom prebacivanja nazivne količine struje, a također se ne smiju zagrijavati zbog povećane otpornosti na preklopne struje.

Da bismo udovoljili gornjim aspektima, moramo osigurati da trenutni kapacitet rukovanja ili ID specifikacije MOSFET-a prelaze 25 ampera za naš pretvarač od 500 W. Da bi se spriječilo veliko rasipanje i neučinkovito prebacivanje, RDSon specifikacije MOSFET-a moraju biti što je moguće niže.

Uređaj prikazan na dijagramu je IRF3205 , koji ima ID od 110 pojačala i RDSon od 8 milioma (0,008 Ohma), što zapravo izgleda prilično impresivno i savršeno pogodno za ovaj projekt pretvarača.

Popis dijelova

Za izradu gornjeg pretvarača od 500 W s punjačem baterija trebat će vam sljedeća lista materijala:

  • IC 4047 = 1
  • Otpornici
  • 56K = 1
  • 10 ohma = 2
  • Kondenzator 0,1uF = 1
  • Kondenzator 4700uF / 50 V = 1 (preko terminala baterije)
  • MOSFET-ovi IRF3205 = 2
  • Dioda 20 amp = 1
  • Hladnjak za MOSFET-ove = veliki rebrasti tip
  • Blokiranje diode preko MOSFET-a odvod / izvor = 1N5402 (Molimo vas da ih spojite preko odvoda / izvora svakog MOSFET-a radi dodatne zaštite od povratnog EMF-a s primarnog transformatora. Katoda će ići na odvodni klin.
  • Relej DPDT 40 amp = 2 br

Nadogradnja na modificirani pretvarač sinusnih valova

Gore spomenuta verzija kvadratnog vala može se učinkovito pretvoriti u modificirani sinusni val Invertorski krug od 500 W s znatno poboljšanim izlaznim valnim oblikom.

Za to koristimo dobnu starost IC 555 i IC 741 kombinacija za proizvodnju predviđenog sinusnog oblika.

Kompletni krug s punjačem baterija dat je u nastavku:

Ideja je ista koja je primijenjena u nekoliko drugih dizajna sinevalnih pretvarača na ovom web mjestu. To je usitnjavanje vrata MOSFET-a snage s izračunatim SPWM-om tako da replicirani visokostrujni SPWM oscilira preko push-pull namota primarnog transformatora.

IC 741 koristi se kao usporednik koji uspoređuje dva vala trokuta na svoja dva ulaza. Val sporoga osnovnog trokuta dobiven je iz pina IC 4047 Ct, dok je val brzog trokuta izveden iz vanjskog postolja IC 555. Rezultat je izračunati SPWM na pin6 IC 741. Ovaj SPWM usitnjen je na vratima MOSFET-a snage koji se transformiraju transformatorom na istoj frekvenciji SPWM-a.

To rezultira sekundarnom stranom s čistim sinusnim izlazom (nakon neke filtracije).

Potpuni dizajn mosta

Potpuna verzija mosta za gornji koncept može se izraditi pomoću dolje zadane konfiguracije:

Radi jednostavnosti, automatsko isključivanje baterije nije uključeno, pa se preporuča isključiti napajanje čim napon baterije dosegne punu razinu napunjenosti. Ili možete dodati odgovarajuće žarulja žarne niti u nizu s pozitivnom linijom punjenja baterije, kako biste osigurali sigurno punjenje baterije.

Ako imate pitanja ili sumnje u vezi s gornjim konceptom, polje za komentare u nastavku je vaše.




Prethodno: 3 regulatora fiksnog napona na stezaljkama - krugovi rada i primjene Dalje: Kako napraviti PCB kod kuće