Направете тази 1KVA (1000 вата) инверторна верига с чиста синусоида

Тук е обяснена сравнително проста схема на инвертор с чиста синусоида, използваща усилвател на сигнал и силов трансформатор.

Както може да се види на първата диаграма по-долу, конфигурацията е прост MOSFET, базиран на усилване на ток при +/- 60 волта, така че свързаният трансформатор съответства на генерирането на необходимия изход 1kva.

Операция на веригата

Q1, Q2 образува началния диференциален усилвател, който по подходящ начин повишава синусоидалния сигнал 1vpp на входа си до ниво, което става подходящо за иницииране на драйверния етап, съставен от Q3, Q4, Q5.

Този етап допълнително повишава напрежението, така че да стане достатъчно за задвижване на MOSFET-и.

Мосфетите също са оформени във формат push push, който ефективно разбърква цели 60 волта през намотките на трансформатора 50 пъти в секунда, така че изходът на трансформатора генерира предвидените 1000 вата AC на мрежовото ниво.

Всяка двойка отговаря за обработката на 100 вата мощност, заедно всичките 10 двойки изхвърлят 1000 вата в трансформатора.

За придобиване на предвидения чист изход на синусоида се изисква подходящ вход на синус, който се изпълнява с помощта на обикновена схема на генератор на синусоида.

Състои се от няколко омпампа и няколко други пасивни части. Той трябва да работи с напрежение между 5 и 12. Това напрежение трябва да бъде подходящо получено от една от батериите, които са вградени за задвижване на веригата на инвертора.

Инверторът се задвижва с напрежение +/- 60 волта, което възлиза на 120 V DC.

Това огромно ниво на напрежение се получава чрез поставяне на 10 носа. от 12 волта батерии в серия.

Схемата на генератора на синусоида

Дадената по-долу диаграма показва проста верига на генератор на синусоидални вълни, която може да се използва за задвижване на горепосочената инверторна верига, но тъй като изходът от този генератор е експоненциален по природа, може да причини голямо нагряване на MOSFET-овете.

По-добър вариант би бил да се включи PWM схема, която да доставя горепосочената схема с подходящо оптимизирани PWM импулси, еквивалентни на стандартен синусоидален сигнал.

ШИМ веригата, използваща IC555, също е посочена в следващата диаграма, която може да се използва за задействане на горната инверторна верига от 1000 вата.

Списък на частите за веригата на синусоидалния генератор

Всички резистори са 1/8 вата, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 за 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 за 60Hz),
R9 = 20K
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (ДВЕ 1 μF В ПАРАЛЕЛ)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22µF / 25V
A1, A2 = TL 072

Списък на части за инвертор

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Всички N-канални MOSFET са = K1058

Всички M-транзистори с P-канал са = J162

Трансформатор = 0-60V / 1000 вата / изход 110 / 220волта 50Hz / 60Hz

Предложеният 1 ква инвертор, обсъден в горните раздели, може да бъде много по-рационализиран и намален по размер, както е дадено в следния дизайн:

Как да свържете батерии

Диаграмата също така показва метода за свързване на батерията и захранващите връзки за синусоида или PWM осцилаторните етапи.

Тук са използвани само четири MOSFET, които могат да бъдат IRF4905 за p-канала и IRF2907 за n-канала.

Завършете 1 кв. Инверторен дизайн на схема с 50 Hz синусоидален осцилатор

В горния раздел научихме пълен дизайн на моста, в който са включени две батерии за постигане на необходимата мощност 1kva. Сега нека разследваме как може да се изгради пълен дизайн на моста с помощта на 4 N канал MOSFET и с помощта на една батерия.

Следващият раздел показва как може да се изгради инверторна верига с пълен мост от 1 KVA, без да се включват сложни мрежи от високи странични драйвери или чипове.

Използване на Arduino

Обяснената по-горе 1kva синусоидална инверторна верига може също да бъде задвижвана през Arduino за постигане на почти префектна синусоидална мощност.

Пълната схема, базирана на Arduino, може да се види по-долу:

Кодът на програмата е даден по-долу:

//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
}

Концепцията за пълен мост на инвертора

Управлението на пълна мостова MOSFET мрежа с 4 N-канални MOSFET-та никога не е лесно, а изисква приложими сложни схеми, включващи сложни мрежи от високи странични драйвери.

Ако изучите следната схема, разработена от мен, ще откриете, че в края на краищата не е толкова трудно да се проектират такива мрежи и може да се направи дори с обикновени компоненти.

Ще проучим концепцията с помощта на показаната електрическа схема, която е под формата на модифицирана схема на инвертор 1 kva, използваща 4 N-канални MOSFET-та.

Както всички знаем, когато 4 N-канални MOSFET са включени в H-мостова мрежа , мрежата за зареждане става задължителна за задвижване на високата страна или на горните две MOSFET-та, чиито дренажи са свързани към горната страна или батерията (+) или положителното на даденото захранване.

В предложения проект, мрежата за зареждане се формира с помощта на шест НЕ порта и няколко други пасивни компонента.

Изходът на NOT портите, които са конфигурирани като буфери, генерират напрежение два пъти по-голямо от обхвата на захранването, което означава, че ако захранването е 12V, изходите на NOT порта генерират около 22V.

Това засилено напрежение се прилага към портите на високите странични MOSFET-ове чрез емитерните пиновати на два съответни NPN транзистора.

Тъй като тези транзистори трябва да бъдат превключени по такъв начин, че диагонално противоположните MOSFET-и да провеждат в даден момент, докато диагонално сдвоените MOSFET-ове в двете рамена на моста се водят последователно.

Тази функция се обработва ефективно от последователния изходен генератор IC 4017, който технически се нарича деление на Джонсън с 10 брояч / разделител IC.

Мрежата за стартиране

Честотата на задвижване за горната интегрална схема се извлича от самата мрежа за зареждане, само за да се избегне необходимостта от външен осцилатор.

Честотата на зареждащата мрежа трябва да бъде регулирана така, че изходната честота на трансформатора да бъде оптимизирана до необходимата степен от 50 или 60 Hz, в съответствие с необходимите спецификации.

Докато секвенират, изходите на IC 4017 задействат свързаните MOSFET-и по подходящ начин, като произвеждат необходимия ефект на издърпване върху прикрепената намотка на трансформатора, който активира функционирането на инвертора.

PNP транзисторът, който може да се види, прикрепен към транзисторите NPN, гарантира, че капацитетът на портата на MOSFET-ите е ефективно разреден в хода на действието, за да се даде възможност за ефективно функциониране на цялата система.

Пин-връзките към MOSFET-овете могат да се променят и променят според индивидуалните предпочитания, това може също да изисква участието на връзката за нулиране на ПИН # 15.

Изображения на вълновата форма

Горният дизайн беше тестван и проверен от г-н Робин Питър, един от запалените любители и сътрудник на този блог, следните изображения на формата на вълната бяха записани от него по време на процеса на тестване.