Maak dit 1KVA (1000 watt) zuivere sinusomvormercircuit

Een relatief eenvoudig 1000 watt zuivere sinusomvormerschakeling wordt hier uitgelegd met behulp van een signaalversterker en een vermogenstransformator.

Zoals te zien is in het eerste diagram hieronder, is de configuratie een eenvoudige mosfet-gebaseerde, ontworpen voor het versterken van stroom bij +/- 60 volt, zodat de aangesloten transformator overeenkomt om de vereiste 1kva-output te genereren.

Circuitwerking

Q1, Q2 vormt de initiële differentiële versterkertrap die op geschikte wijze het 1vpp-sinus-signaal aan zijn ingang verhoogt tot een niveau dat geschikt wordt voor het initiëren van de aandrijftrap die bestaat uit Q3, Q4, Q5.

Deze fase verhoogt de spanning verder zodat deze voldoende wordt om de mosfets aan te drijven.

De mosfets zijn ook gevormd in het push-pull-formaat, dat effectief de volledige 60 volt over de transformatorwikkelingen 50 keer per seconde schudt, zodat de output van de transformator de beoogde 1000 watt wisselstroom genereert op het lichtnet.

Elk paar is verantwoordelijk voor het verwerken van 100 watt aan output, samen dumpen alle 10 paren 1000 watt in de transformator.

Voor het verkrijgen van de beoogde zuivere sinusgolfoutput is een geschikte sinusinput vereist die wordt vervuld met behulp van een eenvoudig sinusgolfgeneratorcircuit.

Het bestaat uit een paar opamps en een paar andere passieve onderdelen. Het moet werken met spanningen tussen 5 en 12. Deze spanning moet op geschikte wijze worden afgeleid van een van de batterijen die worden ingebouwd voor het aandrijven van het invertercircuit.

De omvormer wordt aangestuurd met spanningen van +/- 60 volt wat neerkomt op 120 V DC.

Dit enorme spanningsniveau wordt verkregen door 10 nos. 12 volt batterijen in serie.

Het sinusgeneratorcircuit

Het onderstaande diagram toont een eenvoudig sinusgolfgeneratorcircuit dat kan worden gebruikt voor het aansturen van het bovenstaande invertercircuit, maar aangezien de uitvoer van deze generator van nature exponentieel is, kan dit veel opwarming van de mosfets veroorzaken.

Een betere optie zou zijn om een ​​op PWM gebaseerd circuit op te nemen dat het bovenstaande circuit zou voorzien van op de juiste wijze geoptimaliseerde PWM-pulsen die equivalent zijn aan een standaard sinusvormig signaal.

Het PWM-circuit dat de IC555 gebruikt, is ook genoemd in het volgende diagram, dat kan worden gebruikt voor het activeren van het bovenstaande 1000 watt inverter-circuit.

Onderdelenlijst voor het sinusgeneratorcircuit

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

Onderdelenlijst voor omvormer

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Alle N-kanaal mosfet zijn = K1058

Alle P-kanaal mosfets zijn = J162

Transformator = 0-60V / 1000 watt / uitgang 110 / 220volt 50Hz / 60Hz

De voorgestelde omvormer van 1 kva die in de bovenstaande secties wordt besproken, kan veel gestroomlijnd en verkleind worden, zoals weergegeven in het volgende ontwerp:

Batterijen aansluiten

Het diagram toont ook de methode om de batterij aan te sluiten en de voedingsaansluitingen voor de sinusgolf- of de PWM-oscillatortrappen.

Hier zijn slechts vier mosfets gebruikt die IRF4905 zouden kunnen zijn voor het p-kanaal en IRF2907 voor n-kanaal.

Compleet 1 kva omvormercircuitontwerp met 50 Hz sinusoscillator

In het bovenstaande gedeelte hebben we een volledig brugontwerp geleerd waarbij twee batterijen zijn betrokken om de vereiste 1kva-output te bereiken. Laten we nu eens kijken hoe een volledig brugontwerp kan worden geconstrueerd met behulp van een 4 N-kanaals mosfet en een enkele batterij.

De volgende sectie laat zien hoe een 1 KVA omvormercircuit met volledige brug kan worden gebouwd met, zonder gecompliceerde high-side stuurprogrammanetwerken of chips te gebruiken.

Arduino gebruiken

Het hierboven toegelichte 1kva sinusomvormercircuit kan ook via een Arduino worden aangestuurd om bijna een perfecte sinusgolfuitvoer te bereiken.

Het complete op Arduino gebaseerde schakelschema is hieronder te zien:

Programmacode wordt hieronder gegeven:

​

Het Full Bridge-omvormerconcept

Het besturen van een full-bridge mosfet-netwerk met 4 N-kanaals mosfets is nooit gemakkelijk, het vraagt ​​eerder om redelijk complexe schakelingen met complexe high-side driver-netwerken.

Als je de volgende schakeling bestudeert die door mij is ontwikkeld, zul je ontdekken dat het tenslotte niet zo moeilijk is om dergelijke netwerken te ontwerpen en zelfs met gewone componenten kan worden gedaan.

We zullen het concept bestuderen met behulp van het getoonde schakelschema dat de vorm heeft van een gemodificeerd 1 kva invertercircuit met 4 N-kanaal mosfets.

Zoals we allemaal weten, zijn er 4 N-kanaal mosfets betrokken bij een H-bridge-netwerk , wordt een bootstrapping-netwerk noodzakelijk voor het aandrijven van de hoge kant of de bovenste twee mosfets waarvan de afvoeren zijn verbonden met de hoge kant of de batterij (+) of de positieve van de gegeven voeding.

In het voorgestelde ontwerp wordt het bootstrapping-netwerk gevormd met behulp van zes NOT-poorten en een paar andere passieve componenten.

De uitgang van de NOT-poorten die zijn geconfigureerd als buffers genereren een spanning die tweemaal zo hoog is als die van het voedingsbereik, wat betekent dat als de voeding 12V is, de NOT-poortuitgangen ongeveer 22V genereren.

Deze verhoogde spanning wordt via de emitter-pinouts van twee respectieve NPN-transistors op de poorten van de high side mosfets toegepast.

Omdat deze transistors zo geschakeld moeten worden dat diagonaal tegenoverliggende mosfets tegelijkertijd geleiden, terwijl de diagonaal gepaarde mosfets aan de twee armen van de brug afwisselend geleiden.

Deze functie wordt effectief afgehandeld door de sequentiële output hoge generator IC 4017, die technisch Johnson delen door 10 teller / deler IC wordt genoemd.

Het Bootstrapping-netwerk

De aandrijffrequentie voor de bovenstaande IC is afgeleid van het bootstrapping-netwerk zelf om de noodzaak van een externe oscillatortrap te vermijden.

De frequentie van het bootstrapping-netwerk moet zo worden aangepast dat de uitgangsfrequentie van de transformator wordt geoptimaliseerd tot de vereiste mate van 50 of 60 Hz, volgens de vereiste specificaties.

Tijdens het sequencen triggeren de uitgangen van de IC 4017 de aangesloten mosfets op gepaste wijze en produceren ze het vereiste push-pull effect op de aangesloten transformatorwikkeling die de werking van de omvormer activeert.

De PNP-transistor die kan worden bevestigd met de NPN-transistors, zorgt ervoor dat de poortcapaciteit van de mosfets effectief wordt ontladen tijdens de actie om een ​​efficiënte werking van het hele systeem mogelijk te maken.

De pinout-verbindingen naar de mosfets kunnen worden gewijzigd en gewijzigd volgens individuele voorkeuren, dit kan ook de betrokkenheid van de reset-pin # 15-verbinding vereisen.

Waveform-afbeeldingen

Het bovenstaande ontwerp is getest en geverifieerd door de heer Robin Peter, een van de enthousiaste hobbyisten en bijdrager aan deze blog, de volgende golfvormbeelden zijn door hem opgenomen tijdens het testproces.