Lav denne 1KVA (1000 watt) Pure Sine Wave Inverter Circuit

Et relativt simpelt 1000 watt rent sinusbølgeomformerkredsløb forklares her ved hjælp af en signalforstærker og en effekttransformator.

Som det kan ses i det første diagram nedenfor, er konfigurationen en simpel mosfetbaseret designet til at forstærke strøm ved +/- 60 volt, således at den tilsluttede transformer svarer til at generere den krævede 1kva-udgang.

Kredsløb

Q1, Q2 danner det indledende differentiale forstærkertrin, som passende hæver 1vpp sinussignalet ved dets indgang til et niveau, der bliver egnet til at initiere drivertrinet, der består af Q3, Q4, Q5.

Dette trin hæver yderligere spændingen, så den bliver tilstrækkelig til at drive mosfeterne.

Mosfeterne er også dannet i push pull-formatet, som effektivt blander hele 60 volt over transformatorviklingerne 50 gange i sekundet, således at transformatorens output genererer den tilsigtede 1000 watt vekselstrøm på strømniveauet.

Hvert par er ansvarlig for håndtering af 100 watt output, sammen dumper alle de 10 par 1000 watt i transformeren.

Til opnåelse af den tilsigtede rene sinusbølgeoutput kræves en passende sinusinput, der er opfyldt ved hjælp af et simpelt sinusbølgenerator kredsløb.

Den består af et par opamper og et par andre passive dele. Den skal betjenes med spændinger mellem 5 og 12. Denne spænding skal passende stamme fra et af de batterier, der er indbygget til at drive inverteren.

Inverteren drives med spændinger på +/- 60 volt, der svarer til 120 V DC.

Dette enorme spændingsniveau opnås ved at sætte 10 nos. af 12 volt batterier i serie.

Sinewave Generator Circuit

Nedenstående diagram viser et simpelt sinusbølgegenerator kredsløb, som kan bruges til at drive ovennævnte inverter kredsløb, men da output fra denne generator er eksponentielt af natur, kan det medføre meget opvarmning af mosfeterne.

En bedre mulighed ville være at inkorporere et PWM-baseret kredsløb, som ville forsyne ovennævnte kredsløb med passende optimerede PWM-impulser svarende til et standard sinussignal.

PWM-kredsløbet, der bruger IC555, er også henvist til i det næste diagram, som kan bruges til at udløse ovenstående 1000 watt inverter-kredsløb.

Deleliste til sinusgenerator kredsløb

Alle modstande er 1/8 watt, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 for 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 til 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1 µF, TANT.
C3 = 2 µF, TANT (TO 1 µF I PARALLEL)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100 µ / 50v,
C8 = 22 uF / 25V
A1, A2 = TL 072

Deleliste til inverter

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Alle N-kanal mosfet er = K1058

Alle P-kanal mosfeter er = J162

Transformer = 0-60V / 1000 watt / output 110/220 volt 50Hz / 60Hz

Den foreslåede 1 kva inverter diskuteret i ovenstående afsnit kan være meget strømlinet og reduceret i størrelse som angivet i følgende design:

Sådan tilsluttes batterier

Diagrammet viser også metoden til tilslutning af batteriet og forsyningstilslutningerne til sinusbølgen eller PWM-oscillatortrinene.

Her er kun fire mosfeter blevet brugt, som kunne være IRF4905 til p-kanalen og IRF2907 til n-kanal.

Komplet 1 kva inverter kredsløb design med 50 Hz sinusoscillator

I ovenstående afsnit har vi lært et komplet brodesign, hvor to batterier er involveret for at opnå det krævede 1kva output. Lad os nu undersøge, hvordan et komplet brodesign kunne konstrueres ved hjælp af 4 N-kanals mosfet og ved hjælp af et enkelt batteri.

Det følgende afsnit viser, hvordan et fuld-bridge 1 KVA inverter kredsløb kan bygges ved hjælp af uden at inkorporere komplicerede drivere netværk eller chips på høj side.

Brug af Arduino

Ovenstående forklarede 1kva sinusbølge inverter kredsløb kan også drives gennem en Arduino for at opnå næsten et præfekt sinusbølge output.

Det komplette Arduino-baserede kredsløbsdiagram kan ses nedenfor:

Programkoden er angivet nedenfor:

//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
}

Full-Bridge Inverter-konceptet

At køre et fuldbro-mosfet-netværk med 4 N-kanal-mosfeter er aldrig let, snarere kræver det et rimeligt komplekst kredsløb, der involverer komplekse drivernetværk på høj side.

Hvis du studerer følgende kredsløb, som er udviklet af mig, vil du opdage, at det trods alt ikke er så svært at designe sådanne netværk og kan gøres selv med almindelige komponenter.

Vi studerer konceptet ved hjælp af det viste kredsløbsdiagram, der er i form af et modificeret 1 kva inverter kredsløb, der anvender 4 N-kanal mosfeter.

Som vi alle ved, når 4 N-kanal mosfeter er involveret i en H-bridge netværk , et bootstrapping-netværk bliver bydende nødvendigt for at drive den høje side eller de øverste to mosfeter, hvis afløb er forbundet til den høje side eller batteriet (+) eller det positive af den givne forsyning.

I det foreslåede design dannes bootstrapping-netværket ved hjælp af seks IKKE-porte og et par andre passive komponenter.

Outputtet fra de IKKE-porte, der er konfigureret som buffere, genererer en spænding, der er dobbelt så stor som forsyningsområdet, hvilket betyder, at hvis forsyningen er 12V, genererer IKKE-gateudgangene omkring 22V.

Denne forstærkede spænding påføres portene til de høje sidemosfeter via emitter-pinouts på to respektive NPN-transistorer.

Da disse transistorer skal skiftes på en sådan måde, at diagonalt modsatte mosfeter leder ad gangen, mens de diagonalt parrede mosfeter ved broens to arme leder skiftevis.

Denne funktion håndteres effektivt af den sekventielle output-højgenerator IC 4017, som teknisk kaldes Johnson divider med 10 counter / divider IC.

Bootstrapping-netværket

Kørefrekvensen for ovenstående IC er afledt af selve bootstrapping-netværket for at undgå behovet for et eksternt oscillatortrin.

Frekvensen af ​​bootstrapping-netværket skal justeres således, at transformerens udgangsfrekvens optimeres til den krævede grad på 50 eller 60 Hz i henhold til de krævede specifikationer.

Under sekventering udløser udgangene fra IC 4017 de tilsluttede mosfeter, der passende producerer den krævede push-pull-effekt på den tilsluttede transformatorvikling, som aktiverer inverterens funktion.

PNP-transistoren, som kan være vidne til knyttet til NPN-transistorer, sørger for, at mosfets portkapacitans effektivt aflades i løbet af handlingen for at muliggøre effektiv funktion af hele systemet.

Pinout-forbindelserne til mosfets kan ændres og ændres i henhold til individuelle præferencer, dette kan muligvis også kræve involvering af reset pin # 15-forbindelsen.

Bølgeformbilleder

Ovenstående design blev testet og verificeret af Mr. Robin Peter, en af ​​de ivrige hobbyister og bidragyder til denne blog. Følgende bølgeformbilleder blev optaget af ham under testprocessen.