Tạo mạch biến tần sóng sin tinh khiết 1KVA (1000 watt) này

Ở đây giải thích một mạch nghịch lưu sóng sin thuần 1000 watt tương đối đơn giản bằng cách sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu và biến áp nguồn.

Như có thể thấy trong sơ đồ đầu tiên bên dưới, cấu hình là một mosfet đơn giản được thiết kế để khuếch đại dòng điện ở +/- 60 volt sao cho biến áp được kết nối tương ứng để tạo ra đầu ra 1kva yêu cầu.

Hoạt động mạch

Q1, Q2 tạo thành tầng khuếch đại vi sai ban đầu nâng tín hiệu sin 1vpp một cách thích hợp ở đầu vào của nó lên mức phù hợp để bắt đầu giai đoạn trình điều khiển được tạo thành từ Q3, Q4, Q5.

Giai đoạn này tăng thêm điện áp để nó trở nên đủ để điều khiển các mosfet.

Các mosfet cũng được tạo ra ở định dạng kéo đẩy, có hiệu quả xáo trộn toàn bộ 60 volt trên các cuộn dây của máy biến áp 50 lần mỗi giây sao cho đầu ra của máy biến áp tạo ra 1000 watt AC dự kiến ​​ở mức nguồn điện.

Mỗi cặp chịu trách nhiệm xử lý 100 watt đầu ra, cả 10 cặp cùng đổ 1000 watt vào máy biến áp.

Để có được đầu ra sóng hình sin thuần túy dự kiến, cần có đầu vào hình sin phù hợp được đáp ứng với sự trợ giúp của mạch tạo sóng hình sin đơn giản.

Nó được tạo thành từ một vài opamps và một vài bộ phận thụ động khác. Nó phải được vận hành với điện áp từ 5 đến 12. Điện áp này phải được lấy từ một trong các loại pin được kết hợp để chạy mạch biến tần một cách thích hợp.

Biến tần được điều khiển với điện áp +/- 60 volt tương đương 120 V DC.

Mức điện áp khổng lồ này có được bằng cách đặt 10 số. pin 12 vôn mắc nối tiếp.

Mạch máy phát điện sóng

Sơ đồ dưới đây cho thấy một mạch tạo sóng sin đơn giản có thể được sử dụng để điều khiển mạch biến tần ở trên, tuy nhiên vì đầu ra từ máy phát này về bản chất là hàm mũ, có thể gây ra rất nhiều nóng các mosfet.

Một lựa chọn tốt hơn sẽ là kết hợp một mạch dựa trên PWM sẽ cung cấp cho mạch trên với các xung PWM được tối ưu hóa phù hợp tương đương với tín hiệu sin chuẩn.

Mạch PWM sử dụng IC555 cũng đã được đề cập trong sơ đồ tiếp theo, có thể được sử dụng để kích hoạt mạch biến tần 1000 watt ở trên.

Danh sách bộ phận cho mạch máy phát sin

Tất cả các điện trở là 1/8 watt, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 cho 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 cho 60Hz),
R9 = 20 nghìn
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (HAI 1µF TRONG PARALLEL)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

Danh sách bộ phận cho Biến tần

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Tất cả MOSFET kênh N đều = K1058

Tất cả các mosfet kênh P đều = J162

Biến áp = 0-60V / 1000 watt / đầu ra 110 / 220volt 50Hz / 60Hz

Biến tần 1 kva được đề xuất được thảo luận trong các phần trên có thể được sắp xếp hợp lý hơn và giảm kích thước như được đưa ra trong thiết kế sau:

Cách kết nối pin

Sơ đồ cũng cho thấy phương pháp kết nối pin và các kết nối cung cấp cho các giai đoạn sóng sin hoặc bộ dao động PWM.

Ở đây chỉ có bốn mosfet đã được sử dụng có thể là IRF4905 cho kênh p và IRF2907 cho kênh n.

Hoàn thành thiết kế mạch biến tần 1 kva với bộ dao động sin 50 Hz

Trong phần trên, chúng ta đã tìm hiểu một thiết kế cầu đầy đủ trong đó có hai pin tham gia để đạt được công suất 1kva cần thiết. Bây giờ chúng ta hãy tìm hiểu cách thiết kế cầu đầy đủ có thể được xây dựng bằng cách sử dụng MOSFET 4 kênh N và sử dụng một pin duy nhất.

Phần sau đây cho thấy cách một mạch biến tần 1 KVA toàn cầu có thể được xây dựng bằng cách sử dụng mà không cần kết hợp các mạng hoặc chip trình điều khiển bên cao phức tạp.

Sử dụng Arduino

Mạch biến tần sinewave 1kva được giải thích ở trên cũng có thể được điều khiển thông qua Arduino để đạt được đầu ra gần như hoàn hảo.

Sơ đồ mạch hoàn chỉnh dựa trên Arduino có thể được nhìn thấy bên dưới:

Mã chương trình được cung cấp dưới đây:

//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
}

Khái niệm Biến tần Toàn cầu

Việc điều khiển một mạng mosfet cầu đầy đủ có 4 mosfet kênh N không bao giờ là dễ dàng, đúng hơn nó đòi hỏi mạch phức hợp hợp lý liên quan đến các mạng trình điều khiển bên cao phức tạp.

Nếu bạn nghiên cứu mạch sau đây do tôi phát triển, bạn sẽ phát hiện ra rằng xét cho cùng thì việc thiết kế các mạng như vậy không quá khó và có thể thực hiện được ngay cả với các thành phần thông thường.

Chúng ta sẽ nghiên cứu khái niệm này với sự trợ giúp của sơ đồ mạch được hiển thị ở dạng mạch biến tần 1 kva được sửa đổi sử dụng 4 mosfet kênh N.

Như chúng ta đã biết, khi 4 mosfet kênh N tham gia vào một Mạng cầu H , một mạng lưới khởi động trở nên bắt buộc để dẫn động phía cao hoặc hai mosfet phía trên mà cống được kết nối với phía cao hoặc pin (+) hoặc cực dương của nguồn cung cấp nhất định.

Trong thiết kế được đề xuất, mạng bootstrapping được hình thành với sự trợ giúp của sáu cổng NOT và một vài thành phần thụ động khác.

Đầu ra của cổng NOT được cấu hình làm bộ đệm tạo ra điện áp gấp đôi so với phạm vi cung cấp, có nghĩa là nếu nguồn cung cấp là 12V, thì đầu ra cổng NOT tạo ra khoảng 22V.

Điện áp tăng dần này được áp dụng cho các cổng của các mosfet phía cao thông qua sơ đồ chân phát của hai bóng bán dẫn NPN tương ứng.

Vì các bóng bán dẫn này phải được chuyển đổi theo cách mà các mosfet đối diện theo đường chéo dẫn điện tại một thời điểm trong khi các Mosfet được ghép nối chéo ở hai nhánh của cầu dẫn luân phiên.

Chức năng này được xử lý hiệu quả bởi IC tạo mức cao đầu ra tuần tự 4017, được gọi là kỹ thuật Johnson chia cho IC bộ đếm / bộ chia 10.

Mạng khởi động

Tần số điều khiển cho vi mạch trên được lấy từ chính mạng khởi động chỉ để tránh nhu cầu của một giai đoạn dao động bên ngoài.

Tần số của mạng lưới khởi động phải được điều chỉnh sao cho tần số đầu ra của máy biến áp được tối ưu hóa đến mức yêu cầu là 50 hoặc 60 Hz, theo các thông số kỹ thuật yêu cầu.

Trong khi giải trình tự, các đầu ra của IC 4017 kích hoạt các mosfet được kết nối một cách thích hợp tạo ra hiệu ứng đẩy kéo cần thiết trên cuộn dây biến áp đi kèm để kích hoạt chức năng của biến tần.

Bóng bán dẫn PNP có thể được chứng kiến ​​gắn với bóng bán dẫn NPN đảm bảo rằng điện dung cổng của các mosfet được phóng điện hiệu quả trong quá trình hoạt động để cho phép hoạt động hiệu quả của toàn bộ hệ thống.

Các kết nối sơ đồ chân đến các mosfet có thể được thay đổi và thay đổi theo sở thích cá nhân, điều này cũng có thể yêu cầu sự tham gia của kết nối chân đặt lại # 15.

Hình ảnh dạng sóng

Thiết kế trên đã được thử nghiệm và kiểm chứng bởi anh Robin Peter một trong những người có sở thích và đóng góp cho blog này, những hình ảnh dạng sóng dưới đây được anh ghi lại trong quá trình thử nghiệm.