Cách xây dựng mạch biến tần công suất cao 400 Watt

Quan tâm đến việc làm của bạn biến tần điện riêng với bộ sạc tích hợp? Một mạch biến tần 400 watt đơn giản với bộ sạc có thể được chế tạo và tối ưu hóa rất dễ dàng đã được cung cấp trong bài viết này. Đọc toàn bộ cuộc thảo luận thông qua hình ảnh minh họa gọn gàng.

Giới thiệu

Một biến tần công suất lớn 400 watt với mạch sạc tích hợp đã được giải thích kỹ lưỡng trong bài viết này thông qua sơ đồ mạch. Một phép tính đơn giản để đánh giá điện trở cơ bản của bóng bán dẫn cũng đã được thảo luận.

Tôi đã thảo luận về việc xây dựng một vài mạch biến tần tốt thông qua một số bài viết trước đây của tôi và thực sự vui mừng trước phản ứng tích cực mà tôi nhận được từ độc giả. Lấy cảm hứng từ nhu cầu phổ biến, tôi đã thiết kế một mạch khác thú vị hơn, mạnh mẽ hơn của bộ biến tần điện tích hợp bộ sạc.

Mạch hiện tại mặc dù hoạt động tương tự, nhưng thú vị hơn và tiên tiến hơn do thực tế là nó có bộ sạc pin tích hợp và quá trình tự động hoàn toàn.

Như tên cho thấy, mạch được đề xuất sẽ tạo ra công suất đầu ra khổng lồ 400 watt (50 Hz) từ pin xe tải 24 vôn, với hiệu suất cao tới 78%.

Vì nó hoàn toàn tự động, thiết bị có thể được kết nối vĩnh viễn với nguồn điện AC. Miễn là có nguồn AC đầu vào, pin biến tần được sạc liên tục để nó luôn được giữ ở trạng thái dự phòng, sạc đầy.

Ngay sau khi pin được sạc đầy, một rơ le bên trong sẽ tự động bật tắt và chuyển pin sang chế độ biến tần và tải đầu ra được kết nối sẽ được cấp điện ngay lập tức thông qua biến tần.

Thời điểm điện áp pin giảm xuống dưới mức đặt trước, rơ le sẽ bật và chuyển pin sang chế độ sạc, và chu kỳ lặp lại.

Không lãng phí thời gian nữa, hãy ngay lập tức chuyển sang quy trình xây dựng.

Danh sách bộ phận cho sơ đồ mạch

Bạn sẽ yêu cầu các bộ phận sau để xây dựng mạch biến tần:

Tất cả các điện trở là ¼ watt, CFR 5%, trừ khi có quy định khác.

• R1 ---- R6 = Tính toán - Đọc ở cuối bài
• R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
• R8 = 4K7,
• R9 = 10K,
• P1 = 10 nghìn,
• C1 = 1000µ / 50V,
• C2 = 10µ / 50V,
• C3 = 103, CERAMIC,
• C4, C5 = 47µ / 50V,
• T1, 2, 5, 6 = BDY29,
• T3, 4 = MẸO 127,
• T8 = BC547B
• D1 ----- D6 = 1N 5408,
• D7, D8 = 1N4007,
• RELAY = 24 VOLT, SPDT
• IC1 - N1, N2, N3, N4 = 4093,
• IC2 = 7812,
• BỘ BIẾN ÁP INVERTER = 20 - 0 - 20 V, 20 AMPS. OUTPUT = 120V (60Hz) HOẶC 230V (50Hz),
• SẠC TRNASFORMER = 0 - 24V, 5 AMPS. ĐẦU VÀO = 120V (60Hz) HOẶC 230V (50Hz) CHÍNH AC

Chức năng mạch

Chúng ta đã biết rằng một bộ biến tần về cơ bản bao gồm một bộ dao động điều khiển các bóng bán dẫn công suất tiếp theo, lần lượt chuyển đổi thứ cấp của một máy biến áp điện luân phiên từ 0 đến điện áp cung cấp tối đa, do đó tạo ra một AC tăng mạnh ở đầu ra sơ cấp của máy biến áp .

Trong mạch này IC 4093 tạo thành thành phần dao động chính. Một trong các cổng N1 của nó được cấu hình như một bộ dao động, trong khi ba cổng khác N2, N3, N4 đều được kết nối như bộ đệm.

Các đầu ra dao động từ các bộ đệm được đưa đến đế của các bóng bán dẫn khuếch đại hiện tại T3 và T4. Chúng được cấu hình bên trong như cặp Darlington và tăng dòng điện đến mức phù hợp.

Dòng điện này được sử dụng để điều khiển giai đoạn đầu ra được tạo thành từ các bóng bán dẫn công suất T1, 2, 5 và 6.

Các bóng bán dẫn này để đáp ứng với điện áp cơ bản xoay chiều của nó có thể chuyển toàn bộ nguồn điện cung cấp vào cuộn thứ cấp của máy biến áp để tạo ra mức đầu ra xoay chiều tương đương.

Mạch cũng tích hợp phần sạc pin tự động riêng biệt.

Làm thế nào để xây dựng?

Phần xây dựng của dự án này khá đơn giản và có thể được hoàn thành qua các bước đơn giản sau:

Bắt đầu xây dựng bằng cách chế tạo các tấm tản nhiệt. Cắt hai miếng nhôm dài 12 x 5 inch, có độ dày mỗi miếng là ½ cm.

Uốn cong chúng để tạo thành hai kênh “C” nhỏ gọn. Khoan chính xác một cặp lỗ có kích thước TO-3 trên mỗi tấm tản nhiệt vừa khít với các bóng bán dẫn nguồn T3 --- T6 trên các tấm tản nhiệt bằng cách sử dụng vít, đai ốc và vòng đệm lò xo.

Bây giờ bạn có thể tiến hành xây dựng bảng mạch với sự trợ giúp của sơ đồ mạch đã cho. Chèn tất cả các thành phần cùng với các rơ le, kết nối các dây dẫn của chúng và hàn chúng lại với nhau.

Giữ các bóng bán dẫn T1 và T2 cách biệt ít với các thành phần khác để bạn có thể tìm thấy đủ không gian để gắn loại tản nhiệt loại TO-220 lên chúng.

Tiếp theo, tiếp tục kết nối đế và bộ phát của T3, 4, 5 và T6 với các điểm thích hợp trên bảng mạch. Cũng kết nối bộ thu của các bóng bán dẫn này với cuộn dây thứ cấp của máy biến áp bằng cách sử dụng dây đồng khổ dày (15 SWG) theo sơ đồ mạch được hiển thị.

Kẹp và cố định toàn bộ cụm bên trong tủ kim loại chắc chắn được thông gió tốt. Làm cho các phụ kiện chắc chắn tuyệt đối bằng cách sử dụng đai ốc và bu lông.

Hoàn thiện thiết bị bằng cách lắp các công tắc bên ngoài, dây nguồn, ổ cắm đầu ra, cực ắc quy, cầu chì, v.v. lên tủ.

Điều này kết thúc cấu tạo của bộ biến tần nguồn này với bộ sạc tích hợp.

Cách tính toán điện trở cơ bản của Transistor cho Biến tần

Giá trị của điện trở cơ bản cho một bóng bán dẫn cụ thể sẽ phụ thuộc phần lớn vào tải thu và điện áp cơ sở của nó. Biểu thức sau đây cung cấp một giải pháp đơn giản để tính toán chính xác điện trở cơ bản của bóng bán dẫn.

R1 = (Ub - 0,6) * Hfe / ILOAD

Ở đây Ub = điện áp nguồn đến R1,

Hfe = Chuyển tiếp mức tăng hiện tại (đối với TIP 127 là hơn hoặc ít hơn 1000, đối với BDY29 là khoảng 12)

ILOAD = Dòng điện cần thiết để kích hoạt hoàn toàn tải bộ thu.

Vì vậy, bây giờ việc tính toán điện trở cơ bản của các bóng bán dẫn khác nhau liên quan đến mạch hiện nay trở nên khá dễ dàng. Nó được thực hiện tốt nhất với những điểm sau đây.

Trước tiên, chúng tôi bắt đầu bằng cách tính toán các điện trở cơ bản cho các bóng bán dẫn BDY29.

Theo công thức, đối với điều này, chúng ta sẽ cần biết ILOAD, ở đây xảy ra là cuộn thứ cấp một nửa cuộn dây của máy biến áp. Sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số, đo điện trở của phần này của máy biến áp.

Tiếp theo, với sự trợ giúp của định luật Ohms, hãy tìm dòng điện (I) sẽ đi qua cuộn dây này (Ở đây U = 24 vôn).

R = U / I hoặc I = U / R = 24 / R

• Chia câu trả lời cho hai, vì dòng điện của mỗi nửa cuộn dây được chia song song qua hai BDY29.
• Như chúng ta biết rằng điện áp cung cấp nhận được từ bộ thu của TIP127 sẽ là 24 vôn, chúng ta nhận được điện áp nguồn cơ bản cho bóng bán dẫn BDY29.
• Sử dụng tất cả các dữ liệu trên, bây giờ chúng ta có thể rất dễ dàng tính toán giá trị của điện trở cơ bản cho bóng bán dẫn BDY29.
• Khi bạn tìm thấy giá trị của điện trở cơ bản của BDY29, nó rõ ràng sẽ trở thành tải thu cho bóng bán dẫn TIP 127.
• Tiếp theo như trên bằng cách sử dụng định luật Ohms, tìm dòng điện đi qua điện trở trên. Khi bạn hiểu được nó, bạn có thể tiếp tục tìm giá trị của điện trở cơ bản cho bóng bán dẫn TIP 127 đơn giản bằng cách sử dụng công thức được trình bày ở đầu bài viết.
• Công thức tính toán bóng bán dẫn đơn giản được giải thích ở trên có thể được sử dụng để tìm giá trị của điện trở cơ bản của bất kỳ bóng bán dẫn nào tham gia vào bất kỳ mạch nào

Thiết kế một biến tần 400 Watt dựa trên Mosfet đơn giản

Bây giờ chúng ta hãy nghiên cứu một thiết kế khác có lẽ là mạch biến tần tương đương sóng sin 400 watt dễ nhất. Nó hoạt động với số lượng thành phần thấp nhất và có thể tạo ra kết quả tối ưu. Mạch được yêu cầu bởi một trong những người tham gia tích cực của blog này.

Mạch thực sự không phải là sóng sin theo đúng nghĩa, tuy nhiên nó là phiên bản kỹ thuật số và gần như hiệu quả như đối tác hình sin của nó.

Làm thế nào nó hoạt động

Từ sơ đồ mạch, chúng ta có thể chứng kiến ​​nhiều giai đoạn rõ ràng của cấu trúc liên kết biến tần. Các cổng N1 và N2 tạo thành tầng dao động và chịu trách nhiệm tạo ra các xung cơ bản 50 hoặc 60 Hz, ở đây nó đã được đo kích thước để tạo ra đầu ra khoảng 50 Hz.

Các cổng từ IC 4049 bao gồm 6 cổng NOT, hai cổng đã được sử dụng trong giai đoạn dao động trong khi bốn cổng còn lại được được định cấu hình làm bộ đệm và bộ nghịch lưu (để đảo các xung sóng vuông, N4, N5)

Cho đến đây, các giai đoạn hoạt động như một biến tần sóng vuông thông thường, nhưng sự ra đời của giai đoạn IC 555 biến toàn bộ cấu hình thành một mạch biến tần sóng sin được điều khiển kỹ thuật số.

Phần IC 555 đã được lên dây như một MV astable, nồi 100K được sử dụng để tối ưu hóa hiệu ứng PWM từ chân số 3 của IC.

Các xung đi âm từ IC 555 chỉ được sử dụng ở đây để cắt các xung sóng vuông tại các cổng của MOSFET tương ứng, thông qua các điốt tương ứng.

MOSFET được sử dụng có thể là bất kỳ loại nào có thể xử lý 50V ở 30 ampe.

24 acquy cần được tạo thành từ hai acquy 12V 40 AH mắc nối tiếp. Nguồn cung cấp cho các IC phải được cung cấp từ bất kỳ loại pin nào, vì các IC sẽ bị hỏng ở 24Volt.

Nồi 100K nên được điều chỉnh bằng cách sử dụng đồng hồ đo RMS để làm cho giá trị RMS ở đầu ra càng gần với tín hiệu sóng sin ban đầu ở điện áp liên quan càng tốt.

Mạch đã được phát triển và thiết kế độc quyền bởi tôi.

Phản hồi từ ông Rudi về vấn đề dạng sóng thu được từ mạch biến tần 400 watt ở trên

chào ngài,

Tôi cần sự giúp đỡ của ông. tôi vừa hoàn thành mạch này. nhưng kết quả không như tôi mong đợi, hãy tham khảo những hình ảnh của tôi dưới đây.

Đây là thước đo sóng từ phía cổng (cũng từ ic 555 và 4049): nó trông rất đẹp. freq và chu kỳ nhiệm vụ gần như ở giá trị mong muốn.

đây là thước đo sóng từ bên cống mosfet. mọi thứ rối tung lên. freq và chu kỳ nhiệm vụ là những thay đổi.

đây là tôi đo từ đầu ra của máy biến áp của tôi (cho mục đích thử nghiệm tôi đã sử dụng 2A 12v 0 12v - 220v CT).

làm thế nào để có được sóng đầu ra máy biến áp giống như một cổng? tôi có một up ở nhà. tôi cố gắng đo cổng, cống và đầu ra biến áp. dạng sóng gần như giống nhau trên các thăng nhỏ đó (sóng sinewave được sửa đổi). làm thế nào để tôi đạt được kết quả đó trong mạch của tôi?

xin vui lòng giúp đỡ, cảm ơn sir.

Giải quyết vấn đề dạng sóng

Xin chào Rudi,

nó có thể xảy ra do gai cảm ứng của máy biến áp, vui lòng thử các cách sau:

trước tiên hãy tăng tần số 555 lên một chút để các 'cột trụ' trên mỗi chu kỳ sóng vuông trông đồng nhất và phân bố tốt..có thể là một chu kỳ 4 cột trụ sẽ trông đẹp hơn và ổn định hơn so với mô hình dạng sóng hiện tại.

kết nối một tụ điện lớn, có thể là 6800uF / 35V ngay trên các cực của pin.

kết nối điốt zener 12V qua cổng / nguồn của mỗi mosfet.

và kết nối tụ điện 0,22uF / 400V qua cuộn dây đầu ra của máy biến áp .... và kiểm tra lại phản ứng.