3 bedste transformerløse inverter kredsløb

Som navnet antyder, kaldes et inverterkredsløb, der konverterer en DC-indgang til AC uden at være afhængig af en induktor eller en transformer, en transformerløs inverter.

Da en induktorbaseret transformer ikke anvendes, er indgangsstrømmen normalt lig med spidsværdien af ​​vekselstrømmen, der genereres ved udgangen af ​​inverteren.

Indlægget hjælper os med at forstå 3 inverterkredsløb designet til at arbejde uden brug af en transformer og ved hjælp af et komplet IC-netværk og et SPWM-generatorkredsløb.

Transformerfri inverter ved hjælp af IC 4047

Lad os begynde med en H-Bridge topologi, der sandsynligvis er den enkleste i sin form. Men teknisk set er det ikke den ideelle og anbefales ikke, da det er designet ved hjælp af p / n-kanal mosfeter. P-kanal mosfeter bruges som høje side mosfeter og n-kanal som lav side.

Siden, p-kanal mosfets bruges på den høje side, den bootstrapping bliver unødvendigt, og dette forenkler designet meget. Dette betyder også, at dette design ikke behøver at afhænge af specielle driver-IC'er.

Selvom designet ser cool og lokkende ud, har det en få underliggende ulemper . Og netop derfor undgås denne topologi i professionelle og kommercielle enheder.

Når det er sagt, kan det tjene formålet til lavfrekvente applikationer, hvis det er bygget korrekt.

Her er det komplette kredsløb ved hjælp af IC 4047 som den forbløffende totempolfrekvensgenerator

Liste over dele

Alle modstande er 1/4 watt 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0,1 uF / PPC
• IC pin10 / 11 modstand = 330 ohm - 2nos
• MOSFET gate modstande = 100k - 2nos
• Optokoblinger = 4N25 - 2 nr
• Øvre P-kanal MOSFET'er = FQP4P40 - 2 nr
• Lavere N-kanal MOSFET'er = IRF740 = 2 nr
• Zener-dioder = 12V, 1/2 watt - 2 nr

Den næste idé er også et h-bridge kredsløb, men denne bruger de anbefalede n-kanal mosfeter. Ralph Wiechert anmodede om kredsløbet

Vigtigste specifikationer

Hilsner fra Saint Louis, Missouri.
Ville du være villig til at samarbejde om et inverterprojekt ? Jeg betaler dig for et design og / eller din tid, hvis du vil.

Jeg har en 2012 og 2013 Prius, og min mor har en Prius fra 2007. Prius er unik, fordi den har en 200 VDC (nominel) højspændingsbatteripakke. Prius-ejere har tidligere tappet ind på denne batteripakke med invertere fra hylden for at afgive deres oprindelige spændinger og køre værktøj og apparater. (Her i USA, 60 Hz, 120 & 240 VAC, som du sikkert er bekendt med). Problemet er, at invertere ikke længere er lavet, men Prius er stadig.

Her er et par invertere, der tidligere blev brugt til dette formål:

1) PWRI2000S240VDC (Se vedhæftet fil) Ikke længere fremstillet!

2) Emerson Liebert Upstation S (Dette er faktisk en UPS, men du fjerner batteripakken, som var 192 VDC-nominel.) (Se vedhæftet fil.) Ikke længere fremstillet!

Ideelt set ser jeg ud til at designe en kontinuerlig 3000 Watt inverter, ren sinusbølge, output 60 Hz, 120 VAC (med 240 VAC splitfase, hvis det er muligt) og transformatorfri. Måske 4000-5000 watt peak. Indgang: 180-240 VDC. En hel ønskeliste ved jeg.

Jeg er maskiningeniør med nogle erfaringer med at opbygge kredsløb samt programmering af Picaxe mikrokontroller. Jeg har bare ikke meget erfaring med at designe kredsløb fra bunden. Jeg er villig til at prøve og mislykkes, hvis det er nødvendigt!

Designet

I denne blog har jeg allerede diskuteret mere end 100 inverter design og koncepter , ovenstående anmodning kan let udføres ved at ændre et af mine eksisterende designs og prøve for den givne applikation.

For ethvert transformerløst design skal der være et par grundlæggende ting inkluderet i implementeringen: 1) Inverteren skal være en fuldbroinverter ved hjælp af en fuld brodriver og 2) den tilførte DC-forsyning skal være lig med den krævede udgangstopspænding niveau.

Ved at inkorporere de to ovennævnte faktorer kan man se et grundlæggende 3000 watt inverterdesign i det følgende diagram, som har en ren sinusbølge output bølgeform funktion.

Inverterens funktionsdetaljer kan forstås ved hjælp af følgende punkter:

Grundlæggende eller standard fuld bro inverter konfiguration er dannet af den fulde brodriver IC IRS2453 og det tilknyttede mosfet-netværk.

Beregning af frekvensomformer

Funktionen af ​​dette trin er at svinge den tilsluttede belastning mellem mosfeterne ved en given frekvenshastighed som bestemt af værdierne for Rt / Ct-netværket.

Værdierne for disse timing RC-komponenter kan indstilles med formlen: f = 1 / 1,453 x Rt x Ct hvor Rt er i ohm og Ct i Farads. Det skal indstilles til at opnå 60Hz for at supplere den specificerede 120V-udgang, alternativt for 220V-specifikationer kan dette ændres til 50Hz.

Dette kan også opnås gennem nogle praktiske forsøg og fejl ved at vurdere frekvensområdet med en digital frekvensmåler.

For at opnå et rent sinusbølgeresultat frakobles mosfetsportene på lav side fra deres respektive IC-feeds og påføres det samme gennem et BJT-buffertrin, der er konfigureret til at fungere via en SPWM-indgang.

Genererer SPWM

SPWM, som står for sinusbølgepulsbreddemodulation er konfigureret omkring en opamp IC og en enkelt IC 555 PWM geneartor.

Selvom IC 555 er konfigureret som PWM, bruges PWM-output fra dens pin # 3 aldrig, snarere anvendes de trekantbølger, der genereres over dens timing-kondensator, til udskæringen af ​​SPWM'erne. Her antages det, at en af ​​trekantsbølgeprøverne er meget langsommere i frekvens og synkroniseret med hoved-IC's frekvens, mens den anden skal være hurtigere trekantbølger, hvis frekvens i det væsentlige bestemmer antallet af søjler, som SPWM kan have.

Opampen er konfigureret som en komparator og fødes med trekantbølgeprøver til bearbejdning af de krævede SPWM'er. En trekantbølge, som er den langsommere, ekstraheres fra Ct-pinout på hoved-IC IRS2453

Behandlingen udføres af opamp IC ved at sammenligne de to trekantbølger ved dets input pinouts, og den genererede SPWM påføres baserne i BJT-buffertrinnet.

BJT-bufferne skifter i henhold til SPWM-impulser og sørger for, at de lave sidemosfeter også er skiftet til det samme mønster.

Ovenstående omskiftning gør det muligt for udgangs-AC også at skifte med et SPWM-mønster for begge cyklusser af AC-frekvensbølgeformen.

Valg af mosfeter

Da en 3kva transformerfri inverter er specificeret, skal mosfeterne vurderes passende til håndtering af denne belastning.

Mosfet nummer 2SK 4124 angivet i diagrammet vil faktisk ikke være i stand til at opretholde en 3kva belastning, fordi disse er klassificeret til at håndtere maksimalt 2kva.

Nogle undersøgelser på nettet giver os mulighed for at finde mosfet: IRFB4137PBF-ND hvilket ser godt ud til at køre over 3kva belastninger på grund af dets massive effekt på 300V / 38amps.

Da det er en transformerfri 3kva inverter, er spørgsmålet om valg af transformator elimineret, men batterierne skal være passende klassificeret til at producere et minimum på 160V, mens de er moderat opladet, og omkring 190V, når de er fuldt opladede.

Automatisk spændingskorrektion.

En automatisk korrektion kan opnås ved at tilslutte et feedbacknetværk mellem udgangsterminalerne og Ct pinout, men det kan faktisk ikke være nødvendigt, fordi IC 555-potterne effektivt kan bruges til at fastgøre RMS for udgangsspændingen og en gang indstille udgangsspænding kan forventes at være absolut fast og konstant uanset belastningsforholdene, men kun så længe belastningen ikke overstiger inverterens maksimale effektkapacitet.

2) Transformerfri inverter med batterioplader og feedbackkontrol

Det andet kredsløbsdiagram for en kompakt transformeromformer uden at inkorporere omfangsrig jerntransformator diskuteres nedenfor. I stedet for en tung jerntransformator bruger den en ferritkerneinduktor som vist i den følgende artikel. Skematikken er ikke designet af mig, den blev leveret til mig af en af ​​de ivrige læsere af denne blog, Mr. Ritesh.

Designet er en fuldgyldig konfiguration med inkluderer de fleste funktioner såsom ferrittransformatorviklingsdetaljer , lavspændingsindikatorstrin, reguleringsanlæg for udgangsspænding osv

Forklaringen på ovenstående design er ikke blevet opdateret endnu, jeg vil forsøge at opdatere det snart, i mellemtiden kan du henvise til diagrammet og få dine tvivl afklaret gennem en eventuel kommentar.

200 watt kompakt transformerfri inverterdesign # 3

Et tredje design nedenfor viser et 200 watt inverter kredsløb uden en transformer (transformerfri) ved hjælp af en 310V DC-indgang. Det er et sinusbølgekompatibelt design.

Introduktion

Invertere, som vi kender, er enheder, der konverterer eller snarere inverterer en lavspændings DC-kilde til en højspændings AC-udgang.

Den producerede højspændings AC-udgang er generelt i rækkefølgen af ​​de lokale netspændingsniveauer. Imidlertid kræver konverteringsprocessen fra lavspænding til højspænding altid inkludering af kraftige og omfangsrige transformatorer. Har vi en mulighed for at undgå disse og oprette et transformerløst inverter kredsløb?

Ja, der er en ret meget enkel måde at implementere et transformerløst inverterdesign på.

Grundlæggende kræver inverter, der bruger lav DC-spændingsbatteri, at booste dem til den tilsigtede højere AC-spænding, hvilket igen gør det nødvendigt at inkludere en transformer.

Det betyder, at hvis vi bare kunne udskifte den lave indgangsspænding med et jævnstrømsniveau svarende til det tilsigtede udgangs-vekselstrømsniveau, kunne behovet for en transformer simpelthen elimineres.

Kredsløbsdiagrammet indeholder en højspændings DC-indgang til drift af et simpelt mosfet-inverterkredsløb, og vi kan tydeligt se, at der ikke er nogen transformer involveret.

Kredsløb

Højspændingsstrømmen svarer til den krævede udgangsstrøm ved at arrangere 18 små 12 volt batterier i serie.

Porten N1 er fra IC 4093, N1 er konfigureret som oscillatoren her.

Da IC kræver en streng driftsspænding mellem 5 og 15 volt, tages den krævede indgang fra et af de 12 volt batterier og påføres de relevante IC-pin-outs.

Hele konfigurationen bliver således meget enkel og effektiv og eliminerer helt behovet for en voluminøs og tung transformer.

Batterierne er alle 12 volt, 4 AH-klassificerede, som er ret små, og selv når de er forbundet, ser det ikke ud til at dække for meget plads. De kan stables tæt for at danne en kompakt enhed.

Udgangen vil være 110 V AC ved 200 watt.

Liste over dele

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

Opgradering til en Sinewave-version

Ovenstående diskuterede enkle 220V transformerløse inverter kredsløb kunne opgraderes til en ren eller ægte sinusbølge inverter ved blot at erstatte indgangsoscillatoren med en sinusbølgegenerator kredsløb som vist nedenfor:

Deleliste til sinusbølgeascillatoren kan findes i dette indlæg

Transformerløs Solar Inverter Circuit

Solen er en stor og en ubegrænset kilde til rå kraft, der er tilgængelig på vores planet helt gratis. Denne kraft er grundlæggende i form af varme, men mennesker har opdaget metoder til at udnytte lyset også fra denne enorme kilde til fremstilling af elektrisk kraft.

Oversigt

I dag er elektricitet blevet livslinjen i alle byer og endda landdistrikterne. Med nedbrydning af fossilt brændsel lover sollys at være en af ​​de største vedvarende energikilder, der er tilgængelige direkte fra hvor som helst og under alle omstændigheder på denne planet uden omkostninger. Lad os lære en af ​​metoderne til at konvertere solenergi til elektricitet til vores personlige fordele.

I et af mine tidligere indlæg har jeg diskuteret et solcelleomformerkredsløb, der snarere havde en enkel tilgang og inkorporeret en almindelig invertertopologi ved hjælp af en transformer.

Transformere, som vi alle ved, er omfangsrige, tunge og kan blive ret ubelejlige for nogle applikationer.
I det nuværende design har jeg forsøgt at eliminere brugen af ​​en transformer ved at inkorporere højspændingsmosfeter og ved at styrke spændingen gennem serieforbindelse af solpaneler. Lad os studere hele konfigurationen ved hjælp af følgende punkter:

Hvordan det virker

Ser man på nedenstående viste solbaserede transformerløse inverter kredsløbsdiagram, kan vi se, at det grundlæggende består af tre hovedfaser, nemlig oscillatortrinet består af den alsidige IC 555, udgangstrinnet består af et par højspændingsmotorer og strømforsyningstrinnet, der anvender solpanelbanken, der tilføres ved B1 og B2.

Kredsløbsdiagram

Da IC ikke kan fungere med spændinger på mere end 15V, er det godt beskyttet gennem en faldmodstand og en zenerdiode. Zenerdioden begrænser højspændingen fra solpanelet ved den tilsluttede 15V zenerspænding.

Imidlertid tillades mosfeter at betjenes med den fulde soludgangsspænding, som kan ligge hvor som helst mellem 200 og 260 volt. Under overskyede forhold kan spændingen falde til godt under 170V, så der kan sandsynligvis bruges en spændingsstabilisator ved udgangen til regulering af udgangsspændingen under sådanne situationer.

Mosfeterne er N- og P-typer, der danner et par til implementering af push pull-handlinger og til generering af den krævede AC.

Mosfeterne er ikke specificeret i diagrammet, ideelt set skal de være klassificeret til 450V og 5 ampere, du vil støde på mange varianter, hvis du googler lidt over nettet.

De anvendte solpaneler skal strengt have en åben kredsløbsspænding på omkring 24V ved fuld sollys og omkring 17V i lyse skumringsperioder.

Sådan tilsluttes solpaneler

Liste over dele

R1 = 6K8
R2 = 140K
Cl = 0,1 uF
Dioder = er 1N4148
R3 = 10K, 10 watt,
R4, R5 = 100 ohm, 1/4 watt
B1 og B2 = fra solcellepanel
Z1 = 5.1V 1 watt

Brug disse formler til beregning af R1, R2, C1 ....

Opdatering:

Ovenstående 555 IC-design er muligvis ikke så pålidelig og effektiv, et meget pålideligt design kan ses nedenfor i form af en fuld H-bro inverter kredsløb . Dette design kan forventes at give meget bedre resultater end ovenstående 555 IC-kredsløb

En anden fordel ved at bruge ovenstående kredsløb er, at du ikke behøver et dobbelt solpanelarrangement, snarere en enkelt serieforbundet solforsyning ville være nok til at betjene ovenstående kredsløb til at opnå en 220V output.