3 geriausios be transformatoriaus keitiklio grandinės

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Kaip rodo pavadinimas, inverterio grandinė, kuri nuolatinės srovės įvestį paverčia kintamąja, nepriklausomai nuo induktoriaus ar transformatoriaus, vadinama be transformatoriaus keitikliu.

Kadangi induktoriaus pagrindu naudojamas transformatorius nenaudojamas, įėjimo nuolatinė srovė paprastai yra lygi kintamosios srovės, sukurtos keitiklio išėjime, didžiausiai vertei.



Šis pranešimas padeda mums suprasti 3 keitiklio grandines, sukurtas veikti nenaudojant transformatoriaus ir naudojant viso tilto IC tinklą ir SPWM generatoriaus grandinę.

Transformatorius be keitiklio naudojant IC 4047

Pradėkime nuo „H-Bridge“ topologijos, kuri tikriausiai yra paprasčiausia savo forma. Tačiau techniškai tai nėra idealus variantas ir nerekomenduojamas, nes jis sukurtas naudojant p / n kanalų mosfetus. P-kanalų mosfetai naudojami kaip aukšti šoniniai, o n-kanalų - kaip žemieji.



Kadangi p-kanalų mosfetai naudojami aukštoje pusėje, įpakavimas tampa nereikalinga, ir tai labai supaprastina dizainą. Tai taip pat reiškia, kad ši konstrukcija neturi priklausyti nuo specialių tvarkyklių IC.

Nors dizainas atrodo kietas ir viliojantis, jis turi nedaug pagrindinių trūkumų . Ir būtent todėl šios topologijos vengiama profesionaliuose ir komerciniuose padaliniuose.

Beje, jei jis pastatytas tinkamai, tai gali būti naudinga žemo dažnio programoms.

Čia yra visa grandinė, naudojant IC 4047 kaip astable totemo polių dažnio generatorių

Dalių sąrašas

Visi rezistoriai yra 1/4 vatų 5%

  • R1 = 56k
  • C1 = 0,1uF / PPC
  • IC kaištis 10/11 rezistorius = 330 omų - 2nos
  • MOSFET vartų rezistoriai = 100k - 2nos
  • Opto-movos = 4N25 - 2 nos
  • Viršutiniai P kanalų MOSFET = FQP4P40 - 2nos
  • Apatiniai N kanalo MOSFET = IRF740 = 2nos
  • „Zener“ diodai = 12V, 1/2 vatai - 2 nos

Kita idėja taip pat yra „h-bridge“ grandinė, tačiau ši naudoja rekomenduojamus n kanalų „mosfets“. Grandinės paprašė ponas Ralfas Wiechertas

Pagrindinės specifikacijos

Sveikinimai iš Sent Luiso, Misūryje.
Ar norėtumėte bendradarbiauti inverterio projektas ? Aš norėčiau sumokėti už dizainą ir (arba) jūsų laiką, jei norite.

Turiu 2012 ir 2013 metų „Prius“, o mama - „2007“. „Prius“ yra unikalus tuo, kad turi 200 VDC (vardinę) aukštos įtampos baterijų paketą. „Prius“ savininkai anksčiau naudojo šį akumuliatorių paketą su patogiais keitikliais, kad išvestų savo įprastinę įtampą ir paleistų įrankius bei prietaisus. (Čia, JAV, 60 Hz, 120 ir 240 VAC, kaip aš tikiu, kad žinote). Problema ta, kad inverteriai nebegaminami, tačiau „Prius“ vis tiek yra.

Štai pora keitiklių, kurie anksčiau buvo naudojami šiam tikslui:

1) PWRI2000S240VDC (žr. Priedą) Nebegaminama!

2) „Emerson Liebert Upstation S“ (iš tikrųjų tai yra UPS, bet jūs išimate akumuliatorių, kuris buvo 192 VDC nominalus.) (Žr. Priedą.) Nebegaminama!

Idealiu atveju aš noriu sukurti 3000 W nuolatinį keitiklį, gryną sinusinę bangą, 60 Hz, 120 VAC (jei įmanoma, su 240 VAC padalytą fazę) ir be transformatorių. Galbūt 4000–5000 vatų pikas. Įvestis: 180–240 VDC. Gana norų sąrašas, aš žinau.

Aš esu mechanikos inžinierius, turiu patirties kurdamas grandines, taip pat programuoju „Picaxe“ mikrovaldiklius. Aš tiesiog neturiu daug patirties kuriant grandines nuo nulio. Aš noriu pabandyti ir žlugti, jei reikia!

Dizainas

Šiame tinklaraštyje aš jau aptariau daugiau nei 100 keitiklio konstrukcijų ir koncepcijų , pirmiau pateiktą užklausą galima lengvai įvykdyti modifikuojant vieną iš mano esamų dizainų ir išbandyti pateiktą programą.

Bet kokiam be transformatoriaus projektui įgyvendinti turi būti keli pagrindiniai dalykai: 1) keitiklis turi būti pilno tilto keitiklis, naudojant pilno tilto tvarkyklę, ir 2) paduodamos įvesties nuolatinės srovės maitinimas turi būti lygus reikiamai išėjimo didžiausiai įtampai lygiu.

Įtraukiant pirmiau minėtus du veiksnius, pagrindinę 3000 vatų keitiklio konstrukciją galima pamatyti šioje diagramoje, kurios grynos sinusinės bangos išėjimo bangos forma funkcija.

be transformatorių 3kva sinusinių bangų keitiklių visa tilto grandinė

Inverterio veikimo detales galima suprasti naudojant šiuos punktus:

Pagrindinis arba standartinė viso tilto keitiklio konfigūracija yra sudarytas iš viso tilto tvarkyklės IC IRS2453 ir susijusio „mosfet“ tinklo.

Inverterio dažnio apskaičiavimas

Šio etapo funkcija yra svyruoti sujungtą apkrovą tarp „mosfets“ tam tikru dažnio greičiu, nustatytu pagal „Rt / Ct“ tinklo vertes.

Šių laiko RC komponentų reikšmes galima nustatyti pagal formulę: f = 1 / 1,453 x Rt x Ct, kur Rt yra omuose, o Ct - Faraduose. Jis turėtų būti nustatytas norint pasiekti 60Hz, kad papildytų nurodytą 120V išėjimą, o 220V specifikacijoms tai gali būti pakeista į 50Hz.

Tai taip pat galima pasiekti atlikus keletą praktinių bandymų ir klaidų, įvertinant dažnių diapazoną skaitmeniniu dažnio matuokliu.

Norint pasiekti gryną sinusinės bangos rezultatą, žemos pusės mosfets vartai atjungiami nuo atitinkamų IC tiekimų ir vienodai naudojami per BJT buferio pakopą, sukonfigūruotą veikti per SPWM įvestį.

SPWM generavimas

SPWM, kuris reiškia sinusinės bangos impulsų pločio moduliavimą, yra sukonfigūruotas aplink opamp IC ir vienintelis IC 555 PWM genearatorius.

Nors IC 555 yra sukonfigūruotas kaip PWM, PWM išvestis iš jo kaiščio Nr. 3 niekada nenaudojama, o SPWM drožybai naudojamos trikampio bangos, generuojamos per jo laiko kondensatorių. Manoma, kad vienas iš trikampio bangos pavyzdžių turi būti daug lėtesnio dažnio ir sinchronizuotas su pagrindinio IC dažniu, o kitas - greitesnės trikampio bangos, kurių dažnis iš esmės lemia, kokių kolonų gali turėti SPWM.

„Opamp“ sukonfigūruotas kaip lyginamasis elementas ir jam pateikiami trikampio bangos pavyzdžiai, reikalingi SPWM apdoroti. Viena lėtesnė trikampio banga ištraukiama iš pagrindinio IC IRS2453 Ct kaiščio

Apdorojimą atlieka Opamp IC, palygindamas dvi trikampio bangas jo įvesties iškyšose, o sugeneruotas SPWM pritaikomas BJT buferio stadijos pagrindams.

BJT buferiai persijungia pagal SPWM impulsus ir įsitikinkite, kad žemieji šoniniai mosfetai taip pat yra perjungti pagal tą patį modelį.

Aukščiau pateiktas perjungimas įgalina kintamąją kintamąją perjungti abiejų kintamosios srovės dažnio bangos ciklų SPWM modeliu.

Pasirenkant mosfetus

Kadangi yra nurodytas 3kva transformatorius be transformatorių, norint tinkamai valdyti šią apkrovą, reikia tinkamai įvertinti „mosfets“.

Diagramoje nurodytas „mosfet“ numeris 2SK 4124 iš tikrųjų nepajėgs išlaikyti 3kva apkrovos, nes jie yra skirti dirbti ne daugiau kaip 2kva.

Kai kurie tyrimai internete leidžia mums rasti „mosfet“: IRFB4137PBF-ND kuris atrodo gerai veikiantis virš 3kva apkrovų, dėl savo didžiulės galios 300V / 38amp.

Kadangi tai yra be transformatoriaus 3kva inverteris, transformatoriaus parinkimo klausimas yra pašalintas, tačiau akumuliatoriai turi būti tinkamai įvertinti, kad vidutiniškai įkrautų mažiausiai 160 V, o visiškai įkrauti - apie 190 V.

Automatinė įtampos korekcija.

Automatinę korekciją galima pasiekti prijungus grįžtamojo ryšio tinklą tarp išvesties gnybtų ir Ct kištuko, tačiau to iš tikrųjų gali ir nereikėti, nes IC 555 puodai gali būti efektyviai naudojami išvesties įtampos RMS fiksavimui ir, nustačius galima tikėtis, kad išėjimo įtampa bus visiškai fiksuota ir pastovi, nepaisant apkrovos sąlygų, tačiau tik tol, kol apkrova neviršys maksimalaus keitiklio galingumo.

2) Transformatorius be keitiklio su akumuliatoriaus įkrovikliu ir grįžtamojo ryšio valdymu

Antroji kompaktiško transformatoriaus keitiklio, neįtraukiant didelių gabaritų geležies transformatorių, schema aptariama toliau. Vietoj sunkiojo geležies transformatoriaus jis naudoja ferito šerdies induktorių, kaip parodyta šiame straipsnyje. Schema nėra mano sukurta, ją man pateikė vienas iš aistringų šio tinklaraščio skaitytojų ponas Riteshas.

Dizainas yra visavertė konfigūracija, apimanti daugumą funkcijų, tokių kaip ferito transformatoriaus apvijos detalės , žemos įtampos indikatoriaus pakopa, išėjimo įtampos reguliavimo įranga ir kt.

be transformatoriaus ferito šerdies keitiklio grandinė su išjungta baterija, automatinis grįžtamojo ryšio valdymas

Pirmiau pateikto dizaino paaiškinimas dar nebuvo atnaujintas, bandysiu netrukus jį atnaujinti. Tuo tarpu galite kreiptis į diagramą ir išsiaiškinti savo abejones komentare, jei toks yra.

200 vatų kompaktiškas be transformatoriaus keitiklio dizainas Nr. 3

Trečiasis žemiau pateiktas dizainas rodo 200 vatų keitiklio grandinę be transformatoriaus (be transformatoriaus), naudojant 310 V nuolatinės srovės įvestį. Tai sinusine banga suderinamas dizainas.

Įvadas

Inverteriai, kaip mes žinome, yra įtaisai, kurie žemos įtampos nuolatinės srovės šaltinį paverčia arba atvirkščiai paverčia aukštos įtampos kintamosios srovės išėjimu.

Gaminamos aukštos įtampos kintamosios srovės išvestis paprastai yra tokia, kokia yra vietinė tinklo įtampa. Tačiau norint konvertuoti iš žemos įtampos į aukštą įtampą, visada reikia įtraukti didelius ir didelius transformatorius. Ar turime galimybę jų išvengti ir sukurti be transformatoriaus keitiklio grandinę?

Taip, yra gana paprastas bevielio keitiklio projektavimo būdas.

Iš esmės keitikliui, naudojančiam žemos nuolatinės įtampos akumuliatorių, reikia juos padidinti iki numatytos didesnės kintamosios srovės įtampos, o tai savo ruožtu reikalauja transformatoriaus įtraukimo.

Tai reiškia, kad jei mes galime tiesiog pakeisti įvesties žemos įtampos nuolatinę įtampą nuolatinės srovės lygiu, lygiu numatytam išėjimo kintamosios srovės lygiui, transformatoriaus poreikis gali būti tiesiog pašalintas.

Grandinės schemoje yra aukštos įtampos nuolatinės srovės įvestis, skirta valdyti paprastą „mosfet“ keitiklio grandinę, ir mes aiškiai matome, kad nėra jokio transformatoriaus.

Grandinės valdymas

Aukštos įtampos nuolatinė srovė, lygi reikiamai išėjimo kintamajai srovei, gaunama nuosekliai išdėstant 18 mažų, 12 voltų baterijų.

Vartai N1 yra iš IC 4093, N1 čia sukonfigūruotas kaip osciliatorius.

Kadangi IC reikia griežtos darbinės įtampos nuo 5 iki 15 voltų, reikiama įvestis imama iš vienos iš 12 voltų baterijų ir pritaikoma atitinkamiems IC kaiščių išėjimams.

Taigi visa konfigūracija tampa labai paprasta ir efektyvi ir visiškai pašalina didelių gabaritų ir sunkiųjų transformatorių poreikį.

Baterijos yra 12 voltų, 4 AH reitingo, kurios yra gana mažos, ir atrodo, kad net sujungtos kartu neužima per daug vietos. Jos gali būti sandariai sukrautos, kad sudarytų kompaktišką vienetą.

Išėjimo galia bus 110 V AC esant 200 vatų.

be transformatoriaus PWM keitiklio grandinė

Dalių sąrašas

  • Q1, Q2 = MPSA92
  • Q3 = MJE350
  • Q4, Q5 = MJE340
  • Q6, Q7 = K1058,
  • Q8, Q9 = J162
  • NAND IC = 4093,
  • D1 = 1N4148
  • Baterija = 12V / 4AH, 18 nos.

Naujovinimas į „Sinewave“ versiją

Pirmiau aptarta paprasta 220 V be transformatoriaus keitiklio grandinė gali būti atnaujinta į gryną arba tikrą sinusinių bangų keitiklį, paprasčiausiai pakeičiant įvesties osiliatorių sinusinių bangų generatoriaus grandine, kaip parodyta žemiau:

200 vatų be transformatoriaus sinusinių bangų keitiklio grandinė

Galite rasti sinewave osciliatoriaus dalių sąrašą šiame įraše

Saulės keitiklio be transformatoriaus grandinė

Saulė yra pagrindinis ir neribotas žaliavos šaltinis, kuris mūsų planetoje yra visiškai nemokamas. Ši galia iš esmės yra šilumos pavidalu, tačiau žmonės atrado būdų, kaip panaudoti šviesą iš šio didžiulio šaltinio elektros energijai gaminti.

Apžvalga

Šiandien elektra tapo visų miestų ir net kaimo vietovių gyvenimo linija. Išeikvojus iškastinį kurą, saulės šviesa žada būti vienas iš pagrindinių atsinaujinančių energijos šaltinių, prie kurio galima nemokamai naudotis bet kur ir bet kokiomis aplinkybėmis šioje planetoje. Išmoksime vieną iš saulės energijos pavertimo elektra metodų, kad būtų naudinga asmeniškai.

Viename iš savo ankstesnių pranešimų aptariau saulės keitiklio grandinę, kuri veikiau turėjo paprastą požiūrį ir įtraukė įprastą keitiklio topologiją naudodama transformatorių.

Transformatoriai, kaip mes visi žinome, yra dideli, sunkūs ir kai kurioms programoms gali tapti gana nepatogūs.
Pagal šį projektą bandžiau atsisakyti transformatoriaus naudojimo, įtraukdamas aukštos įtampos mosfetus ir padidindamas įtampą nuosekliai jungdamas saulės baterijas. Panagrinėkime visą konfigūraciją naudodamiesi šiais punktais:

Kaip tai veikia

Žvelgdami į žemiau pateiktą saulės transformatoriaus keitiklio schemą, galime pamatyti, kad ji iš esmės susideda iš trijų pagrindinių etapų, t. osciliatoriaus pakopa, sudaryta iš universalaus IC 555, išėjimo pakopa, susidedanti iš kelių aukštos įtampos maitinimo blokų, ir energijos tiekimo pakopa, kurioje naudojamas saulės kolektorių bankas, maitinamas B1 ir B2.

Grandinės schema

saulės transformatoriaus keitiklio grandinė

Kadangi IC negali veikti esant didesnei nei 15 V įtampai, jis yra gerai apsaugotas per kritimo rezistorių ir zenerio diodą. „Zener“ diodas apriboja aukštą įtampą iš saulės kolektoriaus esant prijungtai 15 V „Zener“ įtampai.

Tačiau mosfetus leidžiama valdyti naudojant visą saulės išėjimo įtampą, kuri gali būti nuo 200 iki 260 voltų. Esant debesuotoms sąlygoms, įtampa gali nukristi iki gerokai žemesnės nei 170 V įtampos. Taigi tikriausiai išėjime gali būti naudojamas įtampos stabilizatorius, norint reguliuoti išėjimo įtampą tokiose situacijose.

„Mosfets“ yra N ir P tipo, kurie sudaro porą, kad būtų galima įgyvendinti stūmimo traukos veiksmus ir generuoti reikiamą kintamąją srovę.

Diagramoje nenurodyti „mosfets“, idealiu atveju jie turi būti vertinami 450 V ir 5 amperų įtampomis, jei susidursite su google šiek tiek per internetą, susidursite su daugeliu variantų.

Naudojamų saulės baterijų atviros grandinės įtampa turėtų būti maždaug 24 V esant pilnai saulės šviesai ir apie 17 V esant ryškiam sutemos periodui.

Kaip prijungti saulės baterijas

Saulės plokštės nuosekliai, kad būtų galima naudoti be transformatoriaus keitiklį

Dalių sąrašas

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0,1 uF
Diodai = yra 1N4148
R3 = 10K, 10 vatų,
R4, R5 = 100 omų, 1/4 vatų
B1 ir B2 = iš saulės kolektoriaus
Z1 = 5,1 V 1 vatas

R1, R2, C1 apskaičiuokite pagal šias formules.

Atnaujinti:

Aukščiau pateiktas 555 IC dizainas gali būti ne toks patikimas ir efektyvus, daug patikimą dizainą galima pamatyti žemiau a pavidalu visa H tilto keitiklio grandinė . Galima tikėtis, kad šis dizainas suteiks daug geresnių rezultatų nei aukščiau nurodyta 555 IC grandinė

4 MOSFET pagrindu veikiantis transformatorinis keitiklis

Kitas minėtos grandinės naudojimo pranašumas yra tas, kad jums nereikės dvigubo saulės kolektorių išdėstymo, veikiau minėtai grandinei valdyti 220V išėjimui pakaks vienos serijos prijungto saulės energijos tiekimo.




Pora: SMS pranešimų apie vandens tiekimą perspėjimo sistema Kitas: Kaip pataisyti komutatoriaus maitinimo šaltinį (SMPS)