3 mạch biến áp không biến áp tốt nhất

Như tên cho thấy, một mạch biến tần chuyển đổi đầu vào DC thành AC mà không phụ thuộc vào cuộn cảm hoặc biến áp được gọi là biến tần không biến áp.

Vì máy biến áp dựa trên cuộn cảm không được sử dụng, DC đầu vào thường bằng giá trị đỉnh của AC được tạo ra ở đầu ra của biến tần.

Bài viết giúp chúng ta hiểu rõ về 3 mạch nghịch lưu được thiết kế để làm việc mà không cần sử dụng máy biến áp, và sử dụng mạng IC cầu đầy đủ và mạch phát SPWM.

Biến áp không biến áp sử dụng IC 4047

Hãy bắt đầu với một cấu trúc liên kết H-Bridge có thể là đơn giản nhất trong dạng của nó. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, nó không phải là lý tưởng và không được khuyến khích, vì Nó được thiết kế bằng cách sử dụng các mosfet kênh p / n. MOSFET kênh P được sử dụng làm MOSFET cạnh cao và kênh n làm mặt thấp.

Kể từ khi, các mosfet kênh p được sử dụng ở phía cao, bootstrapping trở nên không cần thiết, và điều này đơn giản hóa thiết kế rất nhiều. Điều này cũng có nghĩa là thiết kế này không phải phụ thuộc vào các IC điều khiển đặc biệt.

Mặc dù thiết kế trông bắt mắt và hấp dẫn, nó có một một số nhược điểm cơ bản . Và đó chính xác là lý do tại sao cấu trúc liên kết này bị tránh ở các đơn vị chuyên nghiệp và thương mại.

Điều đó nói rằng, nếu nó được xây dựng đúng cách có thể phục vụ mục đích cho các ứng dụng tần số thấp.

Đây là mạch hoàn chỉnh sử dụng IC 4047 làm bộ tạo tần số cực totem đáng kinh ngạc

Danh sách các bộ phận

Tất cả các điện trở là 1/4 watt 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0,1uF / PPC
• Chân IC 10/11 điện trở = 330 ohms - 2nos
• Điện trở cổng MOSFET = 100k - 2nos
• Bộ ghép quang = 4N25 - 2 không
• MOSFET kênh P trên = FQP4P40 - 2nos
• MOSFET kênh N thấp hơn = IRF740 = 2nos
• Điốt Zener = 12V, 1/2 watt - 2 nos

Ý tưởng tiếp theo cũng là một mạch cầu h nhưng cái này sử dụng các mosfet kênh n được khuyến nghị. Mạch do ông Ralph Wiechert yêu cầu

Thông số kỹ thuật chính

Lời chào từ Saint Louis, Missouri.
Bạn có sẵn sàng cộng tác một dự án biến tần ? Tôi sẽ trả tiền cho bạn cho một thiết kế và / hoặc thời gian của bạn, nếu bạn muốn.

Tôi có một chiếc Prius 2012 & 2013, và mẹ tôi có một chiếc Prius 2007. Prius độc đáo ở chỗ nó có bộ pin điện áp cao 200 VDC (danh nghĩa). Các chủ sở hữu Prius trong quá khứ đã khai thác bộ pin này với các bộ biến tần có sẵn để tạo ra điện áp gốc của họ và chạy các công cụ và thiết bị. (Ở Mỹ, 60 Hz, 120 & 240 VAC, như tôi chắc bạn biết). Vấn đề là những biến tần không còn được sản xuất nữa, nhưng Prius vẫn còn.

Dưới đây là một số biến tần đã được sử dụng trong quá khứ cho mục đích này:

1) PWRI2000S240VDC (Xem tệp đính kèm) Không còn được sản xuất!

2) Emerson Liebert Upstation S (Đây thực sự là một UPS, nhưng bạn đã tháo bộ pin ra, có danh nghĩa 192 VDC.) (Xem tệp đính kèm.) Không còn được sản xuất nữa!

Lý tưởng nhất, tôi đang tìm cách thiết kế một biến tần liên tục 3000 Watt, sóng hình sin thuần túy, đầu ra 60 Hz, 120 VAC (với pha chia 240 VAC, nếu có thể) và không có biến áp. Có lẽ đỉnh 4000-5000 Watts. Đầu vào: 180-240 VDC. Tôi biết, khá là một danh sách mong muốn.

Tôi là một kỹ sư cơ khí, với một số kinh nghiệm xây dựng mạch, cũng như lập trình bộ điều khiển vi mô Picaxe. Tôi chỉ không có nhiều kinh nghiệm thiết kế mạch từ đầu. Tôi sẵn sàng thử và thất bại, nếu cần!

Thiết kế

Trong blog này, tôi đã thảo luận nhiều hơn 100 thiết kế và khái niệm biến tần , yêu cầu trên có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách sửa đổi một trong các thiết kế hiện có của tôi và thử cho ứng dụng đã cho.

Đối với bất kỳ thiết kế không có máy biến áp nào, cần phải có một số điều cơ bản để thực hiện: 1) Bộ biến tần phải là bộ biến tần cầu đầy đủ sử dụng trình điều khiển cầu đầy đủ và 2) nguồn DC đầu vào được cấp phải bằng điện áp đỉnh đầu ra yêu cầu cấp độ.

Kết hợp hai yếu tố trên, một thiết kế biến tần 3000 watt cơ bản có thể được chứng kiến ​​trong sơ đồ sau, có dạng sóng đầu ra sinewave tinh khiết đặc tính.

Các chi tiết hoạt động của biến tần có thể được hiểu với sự trợ giúp của các điểm sau:

Cơ bản hoặc cấu hình biến tần cầu đầy đủ tiêu chuẩn được hình thành bởi IC điều khiển cầu đầy đủ IRS2453 và mạng mosfet liên quan.

Tính toán tần số biến tần

Chức năng của giai đoạn này là dao động tải được kết nối giữa các mosfet ở một tốc độ tần số nhất định được xác định bởi các giá trị của mạng Rt / Ct.

Giá trị của các thành phần RC định thời này có thể được đặt theo công thức: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct trong đó Rt tính bằng Ohms và Ct tính bằng Farads. Nó phải được thiết lập để đạt được 60Hz để bổ sung cho đầu ra 120V được chỉ định, hoặc đối với thông số kỹ thuật 220V, điều này có thể được thay đổi thành 50Hz.

Điều này cũng có thể đạt được thông qua một số thử và sai thực tế, bằng cách đánh giá dải tần bằng máy đo tần số kỹ thuật số.

Để đạt được kết quả sóng sinewave thuần túy, các cổng mosfet phía thấp được ngắt kết nối khỏi nguồn cấp IC tương ứng và được áp dụng giống nhau thông qua giai đoạn đệm BJT, được cấu hình để hoạt động thông qua đầu vào SPWM.

Tạo SPWM

SPWM là viết tắt của điều chế độ rộng xung sóng sinewave là được cấu hình xung quanh một IC opamp và một Bộ phát điện IC 555 PWM.

Mặc dù IC 555 được cấu hình là PWM, đầu ra PWM từ chân số 3 của nó không bao giờ được sử dụng, thay vào đó, các sóng tam giác được tạo ra qua tụ định thời của nó được sử dụng để khắc SPWM. Ở đây, một trong các mẫu sóng tam giác được cho là có tần số chậm hơn nhiều và được đồng bộ hóa với tần số của IC chính, trong khi mẫu còn lại cần là các sóng tam giác nhanh hơn, tần số của chúng về cơ bản xác định số lượng trụ mà SPWM có thể có.

OpAmp được cấu hình giống như một bộ so sánh và được cung cấp các mẫu sóng tam giác để xử lý các SPWM cần thiết. Một sóng tam giác là sóng chậm hơn được trích xuất từ ​​sơ đồ chân Ct của IC chính IRS2453

Quá trình xử lý được thực hiện bởi vi mạch opamp bằng cách so sánh hai sóng tam giác tại sơ đồ chân đầu vào của nó và SPWM được tạo ra được áp dụng cho các cơ sở của giai đoạn đệm BJT.

Bộ đệm BJTs chuyển đổi theo xung SPWM và đảm bảo rằng các mosfet bên thấp cũng được chuyển theo cùng một kiểu.

Việc chuyển đổi trên cho phép AC đầu ra cũng chuyển đổi với một mẫu SPWM cho cả hai chu kỳ của dạng sóng AC thường xuyên.

Chọn các mosfet

Vì một biến tần không biến áp 3kva được chỉ định, các mosfet cần được đánh giá thích hợp để xử lý tải này.

Số mosfet 2SK 4124 được chỉ ra trong sơ đồ thực tế sẽ không thể duy trì tải 3kva vì chúng được đánh giá là có thể xử lý tối đa 2kva.

Một số nghiên cứu trên mạng cho phép chúng tôi tìm thấy mosfet: IRFB4137PBF-ND có vẻ tốt khi vận hành trên tải 3kva, do định mức công suất lớn của nó ở 300V / 38amps.

Vì nó là một biến tần 3kva không có biến áp, câu hỏi lựa chọn biến áp được loại bỏ, tuy nhiên, pin phải được định mức thích hợp để tạo ra tối thiểu 160V khi sạc vừa phải và khoảng 190V khi sạc đầy.

Hiệu chỉnh điện áp tự động.

Có thể thực hiện hiệu chỉnh tự động bằng cách nối mạng phản hồi giữa các đầu nối đầu ra và sơ đồ chân Ct, nhưng điều này thực tế có thể không bắt buộc vì các bầu IC 555 có thể được sử dụng hiệu quả để sửa RMS của điện áp đầu ra và sau khi thiết lập Điện áp đầu ra có thể được mong đợi là tuyệt đối cố định và không đổi bất kể điều kiện tải như thế nào, nhưng chỉ miễn là tải không vượt quá công suất điện tối đa của biến tần.

2) Biến tần không biến áp với bộ sạc pin và điều khiển phản hồi

Sơ đồ mạch thứ hai của một biến tần biến áp nhỏ gọn mà không cần kết hợp biến áp sắt cồng kềnh được thảo luận dưới đây. Thay vì một máy biến áp bằng sắt nặng, nó sử dụng một cuộn cảm lõi ferit như trong bài viết sau. Sơ đồ không phải do tôi thiết kế, nó được cung cấp cho tôi bởi một trong những độc giả cuồng nhiệt của blog này, ông Ritesh.

Thiết kế là một cấu hình chính thức với hầu hết các tính năng như chi tiết cuộn dây biến áp ferit , giai đoạn chỉ thị điện áp thấp, cơ sở điều chỉnh điện áp đầu ra, v.v.

Phần giải thích cho thiết kế trên vẫn chưa được cập nhật, tôi sẽ cố gắng cập nhật nó sớm nhất, trong thời gian chờ đợi bạn có thể tham khảo sơ đồ và làm rõ những nghi ngờ của bạn thông qua bình luận, nếu có.

200 watt Thiết kế biến áp không biến áp nhỏ gọn # 3

Một thiết kế thứ ba dưới đây cho thấy một mạch biến tần 200 watt không có biến áp (không có biến áp) sử dụng đầu vào 310V DC. Nó là một thiết kế tương thích sóng sin.

Giới thiệu

Biến tần như chúng ta biết là thiết bị chuyển đổi hoặc đúng hơn là đảo nguồn DC điện áp thấp thành đầu ra AC điện áp cao.

Đầu ra điện áp cao xoay chiều được tạo ra thường theo thứ tự của các mức điện áp nguồn lưới cục bộ. Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi từ điện áp thấp sang điện áp cao luôn luôn đòi hỏi phải có các máy biến áp nặng và cồng kềnh. Chúng ta có lựa chọn nào để tránh những điều này và tạo ra một mạch biến tần không biến áp không?

Có, có một cách khá đơn giản để thực hiện một thiết kế biến tần không biến áp.

Về cơ bản, biến tần sử dụng pin điện áp DC thấp yêu cầu phải tăng cường chúng lên mức điện áp AC cao hơn dự kiến, do đó làm cho việc đưa vào máy biến áp là điều bắt buộc.

Điều đó có nghĩa là nếu chúng ta chỉ có thể thay thế DC điện áp thấp đầu vào bằng một mức DC bằng mức AC đầu ra dự kiến, nhu cầu về máy biến áp có thể được loại bỏ một cách đơn giản.

Sơ đồ mạch kết hợp một đầu vào DC điện áp cao để vận hành một mạch biến tần mosfet đơn giản và chúng ta có thể thấy rõ ràng rằng không có máy biến áp liên quan.

Hoạt động mạch

Điện áp cao DC bằng với AC đầu ra yêu cầu được tạo ra bằng cách sắp xếp 18 pin nhỏ, 12 vôn mắc nối tiếp.

Cổng N1 là từ IC 4093, N1 đã được cấu hình làm bộ dao động ở đây.

Vì IC yêu cầu điện áp hoạt động nghiêm ngặt từ 5 đến 15 volt, đầu vào yêu cầu được lấy từ một trong các pin 12 volt và được áp dụng cho các đầu ra chân IC có liên quan.

Do đó, toàn bộ cấu hình trở nên rất đơn giản và hiệu quả và loại bỏ hoàn toàn sự cần thiết của một máy biến áp cồng kềnh và nặng nề.

Tất cả các pin đều có định mức 12 volt, 4 AH, khá nhỏ và ngay cả khi kết nối với nhau dường như không chiếm quá nhiều không gian, chúng có thể xếp chồng lên nhau để tạo thành một khối nhỏ gọn.

Đầu ra sẽ là 110 V AC ở 200 watt.

Danh sách các bộ phận

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

Nâng cấp thành phiên bản Sinewave

Mạch biến tần không biến áp 220V đơn giản đã thảo luận ở trên có thể được nâng cấp thành biến tần sóng sinewave thuần hoặc thực chỉ bằng cách thay bộ dao động đầu vào bằng một mạch tạo sóng sin như hình dưới đây:

Có thể tìm thấy Danh sách bộ phận cho bộ dao động sóng sinewave trong bài viết này

Mạch biến tần năng lượng mặt trời không biến áp

Mặt trời là một nguồn năng lượng thô chính và không giới hạn, hoàn toàn miễn phí trên hành tinh của chúng ta. Nguồn điện này về cơ bản là ở dạng nhiệt, tuy nhiên con người đã khám phá ra các phương pháp khai thác ánh sáng cũng từ nguồn năng lượng khổng lồ này để sản xuất điện năng.

Tổng quat

Ngày nay điện đã trở thành đường sinh hoạt của tất cả các thành phố, thậm chí cả các vùng nông thôn. Với việc cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, ánh sáng mặt trời hứa hẹn sẽ là một trong những nguồn năng lượng tái tạo chính có thể được truy cập trực tiếp từ bất cứ đâu và trong mọi hoàn cảnh trên hành tinh này, miễn phí. Hãy cùng tìm hiểu một trong những phương pháp chuyển đổi quang năng thành điện năng để phục vụ lợi ích cá nhân của chúng ta.

Trong một trong những bài viết trước của tôi, tôi đã thảo luận về mạch biến tần năng lượng mặt trời có cách tiếp cận đơn giản và kết hợp cấu trúc liên kết biến tần thông thường bằng cách sử dụng máy biến áp.

Máy biến áp như chúng ta đều biết là cồng kềnh, nặng và có thể trở nên khá bất tiện cho một số ứng dụng.
Trong thiết kế hiện tại, tôi đã cố gắng loại bỏ việc sử dụng máy biến áp bằng cách kết hợp các mosfet điện áp cao và tăng cường điện áp thông qua kết nối nối tiếp các tấm pin mặt trời. Hãy nghiên cứu toàn bộ cấu hình với sự trợ giúp của các điểm sau:

Làm thế nào nó hoạt động

Nhìn vào sơ đồ mạch biến tần không biến áp dựa trên năng lượng mặt trời được hiển thị dưới đây, chúng ta có thể thấy rằng về cơ bản nó bao gồm ba giai đoạn chính, viz. giai đoạn dao động được tạo thành từ IC đa năng 555, giai đoạn đầu ra bao gồm một vài mosfet công suất cao và giai đoạn cung cấp điện sử dụng ngân hàng bảng điều khiển năng lượng mặt trời, được cấp nguồn ở B1 và ​​B2.

Sơ đồ mạch

Vì vi mạch không thể hoạt động với điện áp lớn hơn 15V, nó được bảo vệ tốt thông qua một điện trở rơi và một diode zener. Diode zener giới hạn điện áp cao từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở điện áp zener 15V được kết nối.

Tuy nhiên, các mosfet được phép hoạt động với điện áp đầu ra đầy đủ bằng năng lượng mặt trời, có thể nằm ở bất kỳ đâu trong khoảng 200 đến 260 vôn. Trong điều kiện u ám, điện áp có thể giảm xuống dưới 170V, Vì vậy, có thể một bộ ổn định điện áp có thể được sử dụng ở đầu ra để điều chỉnh điện áp đầu ra trong những tình huống như vậy.

Các mosfet là loại N và P tạo thành một cặp để thực hiện các hành động kéo đẩy và để tạo ra AC cần thiết.

Các mosfet không được chỉ định trong sơ đồ, lý tưởng là chúng phải được đánh giá ở mức 450V và 5 amps, bạn sẽ gặp nhiều biến thể, nếu bạn google một chút qua mạng.

Các tấm pin mặt trời được sử dụng phải có điện áp mạch hở khoảng 24V khi ánh sáng mặt trời đầy đủ và khoảng 17V trong thời gian hoàng hôn sáng.

Cách kết nối các tấm năng lượng mặt trời

Danh sách các bộ phận

R1 = 6K8
R2 = 140 nghìn
C1 = 0,1uF
Điốt = là 1N4148
R3 = 10K, 10 watt,
R4, R5 = 100 Ohms, 1/4 watt
B1 và ​​B2 = từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời
Z1 = 5,1V 1 watt

Sử dụng các công thức này để tính R1, R2, C1 ...

Cập nhật:

Thiết kế vi mạch 555 ở trên có thể không đáng tin cậy và hiệu quả, một thiết kế đáng tin cậy có thể được nhìn thấy bên dưới dưới dạng mạch biến tần cầu H đầy đủ . Thiết kế này có thể mang lại kết quả tốt hơn nhiều so với mạch 555 IC ở trên

Một ưu điểm khác của việc sử dụng mạch trên là bạn sẽ không yêu cầu bố trí bảng điều khiển năng lượng mặt trời kép, thay vào đó, một nguồn cung cấp năng lượng mặt trời được kết nối nối tiếp sẽ đủ để vận hành mạch trên để đạt được đầu ra 220V.