Napravite ovaj krug pretvarača s čistim sinusnim valom od 1KVA (1000 vata)

Ovdje je objašnjen relativno jednostavan sklop pretvarača s čistim sinusnim valom pomoću pojačala signala i energetskog transformatora.

Kao što se može vidjeti na prvom dijagramu u nastavku, konfiguracija je jednostavan mosfet zasnovan za pojačavanje struje na +/- 60 volti tako da priključeni transformator odgovara generiranju potrebnog izlaza od 1kva.

Kružni rad

Q1, Q2 čine početni stupanj diferencijalnog pojačala koji prikladno podiže sinusni signal 1vpp na svom ulazu do razine koja postaje prikladna za pokretanje pogonskog stupnja koji se sastoji od Q3, Q4, Q5.

Ova faza dodatno podiže napon tako da postaje dovoljan za pogon MOSFET-a.

MOSFET-ovi su također oblikovani u push pull formatu, koji učinkovito premješta cijelih 60 V preko namotaja transformatora 50 puta u sekundi, tako da izlaz transformatora generira predviđenih 1000 W izmjenične struje na mrežnoj razini.

Svaki je par odgovoran za rukovanje s izlaznom snagom od 100 vata, a svih 10 parova odvodi 1000 vata u transformator.

Za stjecanje namjeravanog čistog sinusnog izlaza potreban je prikladan sinusni ulaz koji se ispunjava uz pomoć jednostavnog kruga generatora sinusnog vala.

Sastoji se od nekoliko opampa i nekoliko drugih pasivnih dijelova. Mora raditi s naponima između 5 i 12. Ovaj napon treba prikladno izvesti iz jedne od baterija koje su ugrađene za pogon kruga pretvarača.

Pretvarač se pokreće naponom od +/- 60 volti što iznosi 120 V DC.

Ova ogromna razina napona dobiva se stavljanjem 10 br. od 12 volti baterija u seriji.

Krug generatora sinusnih valova

Dijagram u nastavku prikazuje jednostavan krug generatora sinusnih valova koji se može koristiti za pogon gornjeg kruga pretvarača, no budući da je izlaz ovog generatora po prirodi eksponencijalan, mogao bi prouzročiti veliko zagrijavanje MOSFET-ova.

Bolja opcija bila bi inkorporiranje sklopa temeljenog na PWM-u koji bi gornji krug opskrbio odgovarajuće optimiziranim PWM impulsima ekvivalentnim standardnom sinusnom signalu.

PWM krug koji koristi IC555 također je naveden u sljedećem dijagramu, koji se može koristiti za aktiviranje gore navedenog kruga pretvarača od 1000 W.

Popis dijelova za krug sinusnog generatora

Svi otpornici su 1/8 vata, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 za 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 za 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (DVA 1µF U PARALELI)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

Popis dijelova za pretvarač

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Svi M-kanali N-kanala su = K1058

Svi MOSFET-ovi P-kanala su = J162

Transformator = 0-60V / 1000 W / izlaz 110 / 220volti 50Hz / 60Hz

Predloženi pretvarač od 1 kva, o kojem se govori u gornjim odjeljcima, može se znatno pojednostaviti i smanjiti, kao što je dato u sljedećem dizajnu:

Kako spojiti baterije

Dijagram također prikazuje način spajanja baterije i opskrbne veze za sinusni val ili stupnjeve PWM oscilatora.

Ovdje su korištena samo četiri MOSFET-a koja bi mogla biti IRF4905 za p-kanal i IRF2907 za n-kanal.

Dovršite dizajn kruga pretvarača od 1 kva s sinusnim oscilatorom od 50 Hz

U gornjem odjeljku naučili smo cjeloviti dizajn mosta u kojem su dvije baterije uključene za postizanje potrebnog izlaza od 1kva. Sada istražimo kako bi se puni dizajn mosta mogao izraditi pomoću 4-kanalnog MOSFET-a i pomoću jedne baterije.

Sljedeći odjeljak prikazuje kako se može napraviti sklop pretvarača s punim mostom od 1 KVA, bez uključivanja kompliciranih mreža visokih bočnih pokretačkih programa ili čipova.

Korištenje Arduina

Gore objašnjeni krug pretvarača sinewave 1kva također se može provesti kroz Arduino radi postizanja gotovo savršenog izlaza sinevalnog vala.

Kompletni dijagram sklopa zasnovan na Arduinu možete vidjeti u nastavku:

Programski kod je naveden u nastavku:

//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
}

Koncept pretvarača s punim mostom

Vođenje MOSFET mreže s punim mostom koja ima 4 N-kanalne MOSFET-ove nikada nije lako, već zahtijeva razumno složene sklopove koji uključuju složene mreže visokih bočnih pokretačkih programa.

Ako proučite sljedeći sklop koji sam razvio, otkrit ćete da ipak nije tako teško dizajnirati takve mreže, a može se postići čak i s običnim komponentama.

Koncept ćemo proučiti uz pomoć prikazane sheme sklopa koja je u obliku modificiranog kruga pretvarača od 1 kva koji koristi 4 N-kanalne MOSFET-ove.

Kao što svi znamo, kada su 4 N-kanalna MOSFET-a uključena u H-most mreža , mreža za podizanje sustava postaje imperativ za vožnju gornje strane ili gornja dva MOSFET-a čiji su odvodi spojeni na gornju stranu ili na bateriju (+) ili pozitiv date opskrbe.

U predloženom dizajnu, mreža za podizanje sustava formirana je uz pomoć šest NE ulaza i nekoliko drugih pasivnih komponenata.

Izlazi NOT ulaza koji su konfigurirani kao međuspremnici generiraju napon dvostruko veći od napona napajanja, što znači da ako je napajanje 12V, izlazi NOT vrata generiraju oko 22V.

Ovaj pojačani napon primjenjuje se na vrata visokofrekventnih mosfetova preko izvoda emitora dvaju odgovarajućih NPN tranzistora.

Budući da se ovi tranzistori moraju preklopiti na takav način da se dijagonalno nasuprotni MOSFET-ovi istovremeno provode, dok se dijagonalno upareni MOSFET-ovi na dva kraka mosta vode naizmjenično.

Ovom se funkcijom učinkovito bavi sekvencijalni izlazni visoki generator IC 4017, koji se tehnički naziva Johnsonovo dijeljenje s 10 brojača / razdjelnika IC.

Mreža za pokretanje sustava

Pogonska frekvencija za gornji IC izvedena je iz same mreže za podizanje sustava kako bi se izbjegla potreba za stupnjem vanjskog oscilatora.

Frekvenciju bootstrapping mreže treba prilagoditi tako da se izlazna frekvencija transformatora optimizira na traženi stupanj od 50 ili 60 Hz, prema potrebnim specifikacijama.

Tijekom sekvenciranja, izlazi IC 4017 okidaju povezane mrežne listove na odgovarajući način proizvodeći potreban push-pull efekt na priključenom namotu transformatora koji aktivira rad pretvarača.

PNP tranzistor, koji se može vidjeti u prilogu NPN tranzistora, osigurava da se kapacitivni kapacitet MOSFET-a učinkovito isprazni tijekom akcije kako bi se omogućilo učinkovito funkcioniranje cijelog sustava.

Pinout veze na MOSFET-ovi mogu se mijenjati i mijenjati prema individualnim željama, ovo bi također moglo zahtijevati uključivanje resetiranja pin # 15 veze.

Slike valnog oblika

Gornji dizajn testirao je i verificirao gospodin Robin Peter, jedan od strastvenih hobista i suradnik ovog bloga, tijekom postupka testiranja snimio je sljedeće slike vala.