Projektiranje mrežnog pretvaračkog kruga

Projektiranje mrežnog pretvaračkog kruga

Mrežni pretvarač djeluje poput uobičajenog pretvarača, međutim izlazna snaga takvog pretvarača napaja se i povezuje naizmjeničnom mrežom iz napajanja komunalne mreže.



Sve dok je prisutno mrežno napajanje, pretvarač daje svoju snagu postojećem mrežnom napajanju i zaustavlja postupak kada mrežno napajanje zakaže.

Koncept

Koncept je doista vrlo intrigantan jer omogućava svakome od nas da pridonese komunalnoj snazi. Zamislite da se svaka kuća uključuje u ovaj projekt kako bi proizvela ogromnu količinu električne energije u mreži, što zauzvrat pruža pasivni izvor prihoda rezidencijalnim stanovima. Budući da se input dobiva iz obnovljivih izvora, prihod postaje apsolutno besplatan.





Izrada mrežnog pretvarača kod kuće smatra se vrlo teškim jer koncept uključuje neke stroge kriterije koje treba poštivati, a nepridržavanje može dovesti do opasnih situacija.

Nekoliko glavnih stvari koje se moraju poštivati ​​su:



Izlaz pretvarača mora biti savršeno sinkroniziran s mrežom AC.

Kao što je gore spomenuto, amplituda i frekvencija izlaznog napona moraju odgovarati parametrima izmjenične mreže.

Pretvarač se treba trenutno ISKLJUČITI u slučaju da napon mreže ne uspije.

U ovom postu pokušao sam predstaviti jednostavan sklop pretvarača mreže koji se po meni brine za sve gore navedene zahtjeve i generirani izmjenični napon sigurno isporučuje u mrežu bez stvaranja opasnih situacija.

Kružni rad

Pokušajmo razumjeti predloženi dizajn (koji sam isključivo razvio ja) uz pomoć sljedećih točaka:

Ponovno, kao i obično naš najbolji prijatelj, IC555 zauzima središnje mjesto u cijeloj aplikaciji. Zapravo samo zbog ovog IC-a konfiguracija bi mogla izgledati tako vrlo jednostavna.

Pozivajući se na shemu sklopova, IC1 i IC2 su u osnovi ožičeni kao sintetizator napona ili u poznatijim terminima impulsni modulatori položaja.

Snižavajući transformator TR1 ovdje se koristi za opskrbu potrebnog radnog napona u krug IC, kao i za opskrbu podataka o sinkronizaciji IC, tako da može obrađivati ​​izlaz u skladu s parametrima mreže.

Pin 2 i pin 5 oba IC-a spojeni su na točku nakon D1, odnosno preko T3, što pruža podatke o broju frekvencija i amplitudama mreže AC na IC-ove.

Gornje dvije informacije koje se dostavljaju IC-ovima potiču IC-ove da modificiraju svoje izlaze na odgovarajućim pinovima u skladu s tim informacijama.

Rezultat izlaza prevodi ove podatke u dobro optimizirani PWM napon koji je u velikoj mjeri sinkroniziran s mrežnim naponom.

IC1 se koristi za generiranje pozitivnog PWM-a, dok IC2 proizvodi negativne PWM-ove, oba rade u tandemu stvarajući potreban push-pull efekt preko MOSFET-a.

Gore navedeni naponi napajaju se odgovarajućim MOSFET-ovima, što učinkovito pretvara gornji uzorak u istosmjernu struju koja fluktuira snažno kroz uključeni namot transformatora.

Izlaz transformatora pretvara ulaz u savršeno sinkroniziranu izmjeničnu struju, kompatibilnu sa postojećom mrežnom izmjeničnom strujom.

Dok spajate izlaz TR2 s mrežom, spojite žarulju od 100 vata u seriju s jednom od žica. Ako žarulja svijetli, znači da AC nisu u fazi, odmah preokrenite veze i sada bi žarulja trebala prestati svijetliti osiguravajući pravilnu sinkronizaciju AC-a.

To biste također željeli vidjeti pojednostavljeni dizajn mrežnog kruga

Pretpostavljeni valni oblik PWM (donji trag) na izlazima IC-a

Popis dijelova

Svi otpornici = 2K2
C1 = 1000uF / 25V
C2, C4 = 0,47uF
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10AMP,
IC1,2 = 555
MOSFETS = PO SPECIFIKACIJI PRIJAVE.
TR1 = 0-12V, 100mA
TR2 = PO SPECIFIKACIJAMA PRIJAVE
T3 = BC547
ULAZNI DC = PO SPECIFIKACIJAMA PRIJAVE.

UPOZORENJE: IDEJA SE TEMELJI ISKLJUČIVO NA IMAGINATIVNOJ SIMULACIJI, DISKRETIJA GLEDALA SE STROGO SAVJETUJE.

Nakon što je dobio korektivni prijedlog od jednog od čitatelja ovog bloga, gospodina Darrena, i neko razmišljanje, otkrilo je da je gornji sklop imao mnogo mana i da zapravo ne bi funkcionirao.

Revidirani dizajn

Revidirani dizajn prikazan je u nastavku, što izgleda puno bolje i izvediva ideja.

Ovdje je ugrađen jedan IC 556 za stvaranje PWM impulsa.
Jedna polovica IC konfigurirana je kao visokofrekventni generator za napajanje druge polovice IC koja je postavljena kao modul širine impulsa.

Frekvencija modulacije uzorka izvedena je iz TR1 koji pruža točne podatke o frekvenciji IC-u, tako da su PWM savršeno dimenzionirani u skladu s mrežnom frekvencijom.

Visoka frekvencija osigurava da izlaz može precizno usitniti gore navedene podatke o modulaciji i pružiti MOSFET-ovima točan RMS ekvivalent mrežne mreže.

Konačno, dva tranzistora osiguravaju da mosfetovi nikada ne provode zajedno, već samo jedan po jedan, prema oscilacijama mreže od 50 ili 60 Hz.

Popis dijelova

  • R1, R2, C1 = odaberite za stvaranje frekvencije od oko 1 kHz
  • R3, R4, R5, R6 = 1K
  • C2 = 1nF
  • C3 = 100uF / 25V
  • D1 = 10 amp dioda
  • D2, D3, D4, D5 = 1N4007
  • T1, T2 = prema zahtjevu
  • T3, T4 = BC547
  • IC1 = IC 556
  • TR1, TR2 = kako je predloženo u prethodnom dizajnu odjeljka

Gospodin Selim je analizirao gornji krug i otkrio je neke zanimljive nedostatke u krugu. Glavna mana je nedostatak negativnih PWM impulsa u poluciklima izmjenične struje. Drugi kvar otkriven je na tranzistorima koji kao da nisu izolirali prebacivanje dva MOSFET-a prema napajanoj brzini od 50 Hz.

Gornju ideju izmijenio je gospodin Selim, evo detalja o valnom obliku nakon izmjena. izmjene:

Slika valnog oblika:

CTRL je signal od 100 Hz nakon ispravljača, OUT dolazi iz PWM-a iz oba vala polovice, Vgs su naponi ulaza FET-ova, Vd je prihvat na sekundarnom namotu, što je sinkronizirano s CTRL / 2.

Zanemarite frekvencije jer su netočne zbog niskih brzina uzorkovanja (inače na ipadu postaje prespora). Pri većim frekvencijama uzorkovanja (20 MHz) PWM izgleda prilično impresivno.

Da bih popravio radni ciklus na 50% na oko 9 kHz, morao sam staviti diodu.

Pozdrav,

Selim

Izmjene

Da bi se omogućilo otkrivanje negativnih poluciklusa, upravljački ulaz IC mora se napajati s oba polucikla AC, što se može postići korištenjem konfiguracije mostovskog ispravljača.
Evo kako bi prema meni trebao izgledati finalizirani krug.

Baza tranzistora sada je povezana sa zener diodom, tako da bi, nadamo se, omogućila tranzistorima da izoliraju mosfet-provođenje tako da se izmjenično provode kao odgovor na impulse od 50 Hz na bazi T4.

Najnovija ažuriranja od gospodina Selima

Pozdrav Swag,

Nastavljam čitati vaše blogove i nastavljam eksperimentirati na ploči.
Isprobao sam zener-diodni pristup (nema sreće), CMOS vrata i, puno bolje, op-pojačala su najbolje radila. Imam 90VAC od 5VDC i 170VAC od 9VDC na 50Hz, vjerujem da je to sinkronizirano s mrežom (ne mogu potvrditi da nema osciloskopa). No, buka ide ako ga stegnete kapicom od 0,15 u. na sekundarnoj zavojnici.

Čim opteretim sekundarnu zavojnicu, napon pada na 0VAC uz samo malo povećanje ulaznih istosmjernih pojačala. Mosfeti ni ne pokušavaju izvući više pojačala. Možda bi vam mogli pomoći neki mosfet upravljački programi poput IR2113 (vidi dolje)?

Iako raspoložen, osjećam da PWM možda neće biti toliko naprijed na koji se nadao. Definitivno je dobro kontrolirati zakretni moment na istosmjernim motorima pri niskim frekvencijama pwm. Međutim, kad se signal od 50 Hz usitni pri većoj frekvenciji, on iz nekog razloga gubi snagu ili PWMd MOSFET ne može isporučiti potrebna visoka pojačala na primarnoj zavojnici kako bi 220VAC išao pod opterećenjem.

Pronašao sam još jednu shemu koja je vrlo usko povezana s vašom, osim PWM-a. Ovu ste možda već vidjeli.
Poveznica je na https: // www (točka) electro-tech-online (točka) com / alternative-energy / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html

Sklop za upravljanje napajanjem je H pogon s IGBT-ovima (umjesto toga bismo mogli koristiti MOSFET-ove). Čini se da može isporučiti snagu.
Izgleda komplicirano, ali zapravo nije loše, što mislite? Pokušat ću simulirati upravljački krug i otkriti vam kako izgleda.
Pozdrav,

Selim

poslano s mog IPada

Kontrola mreže za GTI kontrola pretvarača za GTI

Daljnje preinake

Neke vrlo zanimljive izmjene i informacije pružila je gospođica Nuvem, jedna od posvećenih čitateljica ovog bloga, naučimo ih u nastavku:

Bok Gospodine. Swagatam,

Ja sam gospođica Nuvem i radim u grupi koja gradi neke od vaših krugova tijekom događaja o održivom životu u Brazilu i Kataloniji. Morate posjetiti neki dan.

Simulirao sam vaš pretvarački krug Grid-Tie i želio bih predložiti nekoliko izmjena zadnjeg dizajna koji ste imali na svom postu.

Prvo, imao sam problema kad bi se PWM izlazni signal (IC1 pin 9) samo ispraznio i prestao oscilirati. To se događalo kad god bi upravljački napon na zatiču 11 bio veći od Vcc napona zbog pada na D4. Moje rješenje bilo je dodati dvije diode 1n4007 u seriju između ispravljača i upravljačkog napona. Možda ćete se moći izvući sa samo jednom diodom, ali ja koristim dvije samo da bih bio siguran.

Još jedan problem koji sam imao bio je što Vgs za T1 i T2 nisu baš simetrični. T1 je bio u redu, ali T2 nije oscilirao sve do Vcc vrijednosti, jer kad god je T3 bio uključen, stavljao je 0,7 V preko T4, umjesto da je R6 povukao napon. To sam popravio postavljanjem otpora od 4,7 khm između T3 i T4. Mislim da bilo koja vrijednost veća od toga djeluje, ali upotrijebila sam 4,7 Kohm.

Nadam se da ovo ima smisla. Prilažem sliku sklopa s tim izmjenama i rezultatima simulacije koje dobivam s LTspiceom.
Na ovom i drugim krugovima radit ćemo sljedeći tjedan. Obavještavat ćemo vas.

Topli pozdravi.
Gospođice Cloud

Slike valnog oblika




Prethodno: 3 jednostavna kruga za prebacivanje solarne ploče / mreže Dalje: Napravite ovaj sklop glazbene čestitke