Проектиране на инверторна верига на решетка

Проектиране на инверторна верига на решетка

Инверторът за мрежова връзка работи подобно на конвенционалния инвертор, но изходната мощност от такъв инвертор се подава и свързва с променливотоковото захранване от захранващата мрежа.



Докато мрежовото захранване е налично, инверторът допринася с мощността си към съществуващото мрежово захранване и спира процеса, когато захранването на мрежата откаже.

Концепцията

Концепцията наистина е много интригуваща, тъй като позволява на всеки от нас да допринесе за полезната енергия. Представете си, че всяка къща се включва в този проект, за да генерира огромно количество енергия в мрежата, което от своя страна осигурява пасивен източник на доход за допринасящите жилища. Тъй като входните данни са получени от възобновяеми източници, доходът става абсолютно безплатен.





Изработването на инвертор за мрежова връзка вкъщи се счита за много трудно, тъй като концепцията включва някои строги критерии, които трябва да се спазват, а неспазването им може да доведе до опасни ситуации.

Основните няколко неща, които трябва да се спазват, са:



Изходът от инвертора трябва да бъде перфектно синхронизиран с мрежата AC.

Амплитудата и честотата на изходното напрежение, както е споменато по-горе, трябва да съответстват на параметрите на мрежата AC.

Инверторът трябва да се изключи незабавно, в случай че напрежението на мрежата се повреди.

В тази публикация се опитах да представя обикновена инверторна верига, която според мен се грижи за всички горепосочени изисквания и доставя генерирания променлив ток в мрежата безопасно, без да създава опасни ситуации.

Операция на веригата

Нека се опитаме да разберем предложения дизайн (разработен изключително от мен) с помощта на следните точки:

Отново, както обикновено най-добрият ни приятел, IC555 заема централно място в цялото приложение. Всъщност само поради тази интегрална схема конфигурацията може да стане толкова явна.

Позовавайки се на схемата, IC1 и IC2 са основно свързани като синтезатор на напрежение или в по-познати термини модулатори на импулсно положение.

Тук се използва понижаващ трансформатор TR1 за подаване на необходимото работно напрежение към интегралната схема, както и за подаване на данните за синхронизация към IC, така че да може да обработва изхода в съответствие с параметрите на мрежата.

ПИН # 2 и ПИН # 5 на двете интегрални схеми са свързани към точката след D1 и съответно чрез Т3, което осигурява съответно данните за броя на честотите и амплитудата на мрежата AC.

Горните две информация, предоставени на интегралните схеми, подтикват интегралните схеми да модифицират своите изходи на съответните щифтове в съответствие с тази информация.

Резултатът от изхода превежда тези данни в добре оптимизирано ШИМ напрежение, което е много синхронизирано с мрежовото напрежение.

IC1 се използва за генериране на положителна ШИМ, докато IC2 произвежда отрицателни ШИМ, и двете работят в тандем, създавайки необходимия ефект на издърпване върху MOSFET-овете.

Горните напрежения се подават към съответните MOSFET, което ефективно преобразува горния модел в силен ток, колебаещ се постоянен ток през включената входяща намотка на трансформатора.

Изходът на трансформатора преобразува входа в перфектно синхронизиран AC, съвместим със съществуващата AC мрежа.

Докато свързвате изхода TR2 с мрежата, свържете последователно 100 ватова крушка с един от проводниците. Ако крушката свети, означава, че променливите са извън фаза, незабавно обърнете връзките и сега крушката трябва да спре да свети, осигурявайки правилна синхронизация на променливите.

Вие също бихте искали да видите това опростен дизайн на мрежова верига

Предполагаема PWM форма на вълната (долна следа) на изходите на интегралните схеми

Списък с части

Всички резистори = 2K2
C1 = 1000uF / 25V
C2, C4 = 0.47uF
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10AMP,
IC1,2 = 555
MOSFETS = КАТО СПЕЦИАЛИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ.
TR1 = 0-12V, 100mA
TR2 = КАТО СПЕЦИАЛИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ
T3 = BC547
ВХОД DC = КАТО СПЕЦИАЛИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ИДЕЯТА СЕ ИЗКЛЮЧВА ИЗКЛЮЧИТЕЛНО НА ВЪЗМОЖНА СИМУЛАЦИЯ, ДИСКРЕТИЯТА НА ВИДИТЕЛИТЕ СТРОКИ СЕ ПРЕПОРЪЧВА.

След като получи коригиращо предложение от един от читателите на този блог г-н Дарън и известно съзерцание, той разкри, че горната схема има много недостатъци и всъщност няма да работи практически.

Преработеният дизайн

Преработеният дизайн е показан по-долу, което изглежда много по-добре и е осъществима идея.

Тук е включен един IC 556 за създаване на ШИМ импулси.
Едната половина от интегралната схема е конфигурирана като високочестотен генератор за захранване на другата половина, която е монтирана като модулатор с широчина на импулса.

Честотата на модулиране на извадката се извлича от TR1, която предоставя точните данни за честотата на интегралната схема, така че ШИМ да е перфектно оразмерен в съответствие с мрежовата честота.

Високата честота гарантира, че изходът е в състояние да нарязва горепосочената информация за модулацията с точност и да предоставя на MOSFET-овете точен RMS еквивалент на мрежата на мрежата.

И накрая, двата транзистора се уверяват, че MOSFET-ите никога не провеждат заедно, а само един по един, според трептенията на мрежата 50 или 60 Hz.

Списък с части

  • R1, R2, C1 = изберете, за да създадете честота около 1 kHz
  • R3, R4, R5, R6 = 1K
  • C2 = 1nF
  • C3 = 100uF / 25V
  • D1 = 10 ампер диода
  • D2, D3, D4, D5 = 1N4007
  • T1, T2 = според изискването
  • Т3, Т4 = BC547
  • IC1 = IC 556
  • TR1, TR2 = както е предложено в предишния раздел

Горната схема беше анализирана от г-н Селим и той откри някои интересни недостатъци във веригата. Основният недостатък е липсващите отрицателни PWM импулси на полуциклите на променлив ток. Втората повреда беше открита при транзисторите, които като че ли не изолираха превключването на двата MOSFET-а според захранваната честота 50 Hz.

Горната идея е модифицирана от г-н Селим, ето подробности за формата на вълната след модификациите. модификации:

Изображение на вълновата форма:

CTRL е сигналът от 100 Hz след токоизправителя, OUT е от ШИМ от двете половини вълни, Vgs са напреженията на затвора на полевите транзистори, Vd е пикапът на вторичната намотка, който в синхрон с CTRL / 2.

Пренебрегвайте честотите, тъй като те са неправилни поради ниски скорости на вземане на проби (иначе става твърде бавно на ipad). При по-високи честоти на вземане на проби (20Mhz) PWM изглежда доста впечатляващо.

За да фиксирам работния цикъл на 50% при около 9kHz, трябваше да поставя диод.

За разбирането,

Селим

Модификации

За да се даде възможност за откриване на отрицателните полуцикли, управляващият вход на IC трябва да се захранва и с двата полуцикъла на AC, това може да се постигне чрез използване на конфигурация на мостов изправител.
Ето как трябва да изглежда финализираната схема според мен.

Основата на транзистора вече е свързана с ценеров диод, така че да се надяваме, че транзисторите ще изолират проводимостта на MOSFET така, че да провеждат последователно в отговор на 50 Hz импулси в основата T4.

Последни актуализации от г-н Селим

Здравей Суаг,

Продължавам да чета блоговете ви и продължавам да експериментирам на борда.
Опитах ценер-диодния подход (без късмет), CMOS портите и, много по-добре, операционните усилватели работеха най-добре. Имам 90VAC от 5VDC и 170VAC от 9VDC при 50Hz, вярвам, че е в синхрон с мрежата (не мога да потвърдя, че няма осцилоскоп). Btw шумът отива, ако го захванете с капачка 0,15u. на вторичната намотка.

Веднага щом натоварвам вторичната намотка, то напрежението пада до 0VAC само с леко увеличение на входните DC усилватели. Мосфетите дори не се опитват да изтеглят повече усилватели. Може би някои драйвери на MOSFET като IR2113 (виж по-долу) биха могли да помогнат?

Макар и в приповдигнато настроение, чувствам, че ШИМ може да не е толкова прав, колкото се надявах. Определено е добре да се контролира въртящият момент на постояннотокови двигатели при ниски честоти на pwm. Когато обаче сигналът от 50 Hz се нарязва при по-високи честоти, той по някаква причина губи мощност или PWMd MOSFET не може да достави необходимите високи усилватели на първичната намотка, за да поддържа 220VAC под товар.

Намерих друга схема, която е много тясно свързана с вашата, с изключение на ШИМ. Може би сте го виждали и преди.
Връзката е на https: // www (точка) electro-tech-online (точка) com / alternative-energy / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html

Схемата за захранване е H устройство с IGBT (вместо това можем да използваме MOSFET). Изглежда, че може да достави мощност.
Изглежда сложно, но всъщност не е лошо, какво мислите? Ще се опитам да симулирам контролната верига и ще ви кажа как изглежда.
За разбирането,

Селим

Изпратено от моя iPad

Контрол на мрежата за GTI инверторен контрол за GTI

Допълнителни модификации

Някои много интересни модификации и информация бяха предоставени от Miss Nuvem, една от посветените читателки на този блог, нека ги научим по-долу:

Здравейте г-н. Swagatam,

Аз съм госпожица Нувем и работя в група, която изгражда някои от вашите вериги по време на събитие за устойчив живот в Бразилия и Каталуния. Трябва да посетите някой ден.

Симулирах вашата Grid-Tie инверторна схема и бих искал да предложа няколко модификации на последния дизайн, който сте имали в публикацията си.

Първо, имах проблеми, при които изходният ШИМ сигнал (IC1 пин 9) просто се изпразва и спира да трепти. Това се случваше винаги, когато управляващото напрежение на щифт 11 щеше да отиде по-високо от напрежението Vcc поради спада на D4. Моето решение беше да добавя два диода 1n4007 последователно между токоизправителя и управляващото напрежение. Може да успеете да се измъкнете само с един диод, но аз използвам два само за да съм в безопасност.

Друг проблем, който имах, беше, че Vgs за T1 и T2 не бяха много симетрични. T1 беше добре, но T2 не се колебаеше чак до стойностите на Vcc, защото когато T3 беше включен, той поставяше 0.7V през T4, вместо да позволи на R6 да изтегли напрежението. Поправих това, като поставих резистор от 4.7kohm между T3 и T4. Мисля, че всяка стойност, по-висока от тази, работи, но използвах 4,7 кОм.

Надявам се това да има смисъл. Прилагам изображение на веригата с тези модификации и резултатите от симулацията, които получавам с LTspice.
Ще работим по тази и други вериги през следващата седмица. Ще ви държим в течение.

Сърдечни поздрави.
Мис Облак

Изображения на вълновата форма




Предишен: 3 прости схеми за превключване на слънчев панел / мрежа Напред: Направете тази верига за музикални поздравителни картички