500-vatine muundurahel akulaadijaga

Selles postituses arutame põhjalikult, kuidas ehitada 500-vatine muundurahel integreeritud automaatse akulaadija etapiga.

Artiklis on lisaks teada, kuidas süsteemi uuendada suuremate koormuste jaoks ja kuidas täiustada siinsete lainete versiooniks.

See 500-vatine muundur muundab pliiakust 12 V või 24 V alalisvoolu pliiakust 220 V või 120 V vahelduvvoolu, mida saab kasutada igat tüüpi koormuste toitmiseks, alates CFL-tuledest, LED-pirnidest, ventilaatoritest, kütteseadmetest , mootorid, pumbad, segistid, arvuti jne.

Põhikujundus

An inverter saab kujundada mitmel erineval viisil, lihtsalt asendades ostsillaatori astme teist tüüpi ostsillaatori astmetega, vastavalt kasutaja eelistustele.

Ostsillaatori staadium on põhimõtteliselt astab multivibraatorit mis võivad kasutada IC-sid või transistore.

Ehkki astableid sisaldavat ostsillaatorit saab konstrueerida mitmel viisil, kasutame siin valikut IC 4047, kuna see on mitmekülgne, täpne ja spetsiaalne astable kiip, mis on loodud spetsiaalselt selliste rakenduste jaoks nagu inverterid.

Kasutades IC 4047

Iga inverteri valmistamine kasutades IC 4047 on ilmselt kõige soovitatavam variant tänu IC täpsusele ja loetavusele. Seade on mitmekülgne ostsillaatori IC, mis tagab topelttõuke või flip flop väljundi kogu pin10 ja pin11 vahel ning ka ühe ruutlaine väljundi pin13 juures.

PÕHIVAHEL

Ruutlaine väljundiga põhiline 500-vatine inverter võib olla sama lihtne kui ülal. Kuid selle laadimiseks akulaadijaga peame kasutama laadija trafot, mis on vastavalt aku spetsifikatsioonidele hinnatud.

Enne laadija konfiguratsiooni õppimist tutvume kõigepealt selle projekti jaoks vajalike aku spetsifikatsioonidega.

Ühest meie eelmisest postitusest teame, et pliiakude sobivam laadimis- ja tühjenemiskiirus peaks olema 0,1 C kiirusel või toitevoolul, mis on 10 korda väiksem kui aku Ah reiting. See tähendab, et vähemalt 7 tunni varundamiseks 500-vatise koormuse korral võiks aku Ah arvutada järgmiselt

12 V aku 500-vatise koormuse jaoks vajalik töövool on umbes 500/12 = 41 amprit

See 41 amprit peab kestma 7 tundi, mis tähendab, et aku Ah peab olema = 41 x 7 = 287 Ah. Kuid tegelikus elus peab see olema vähemalt 350 Ah.

24 V aku puhul võib see 200 Ah juures langeda 50% vähem. Täpselt seetõttu soovitatakse alati kõrgemat tööpinge, kui inverteri võimsuse nimiväärtus suureneb.

24 V aku kasutamine

Aku ja trafo suuruse ning kaablite õhemana hoidmiseks võite soovitatud 500-vatise disaini jaoks kasutada 24 V akut.

Põhikujundus jääks alles, välja arvatud a 7812 IC lisatakse IC 4047 ahelale, nagu allpool näidatud:

Skemaatiline diagramm

Akulaadija

Et disain oleks lihtne, kuid samas efektiivne, olen ma selle kasutamist vältinud automaatne väljalülitamine akulaadija jaoks siin ja on taganud ka inverteri ja laadija toimingute jaoks ühe ühise trafo kasutamise.

Kavandatud 500-vatise inverteri ja akulaadija täielikku vooluringi skeemi on näha allpool:

Sama kontseptsiooni on juba üksikasjalikult käsitletud ühes teises seotud postituses, millele saate lisateabe saamiseks viidata.

Põhimõtteliselt kasutab inverter sama trafo aku laadimiseks ja aku muundamiseks 220 V vahelduvvoolu väljundiks. Operatsioon viiakse läbi relee ümberlülitusvõrgu kaudu, mis vaheldumisi muudab trafo mähise laadimisrežiimiks ja muunduri režiimiks.

Kuidas see töötab

Kui võrgu vahelduvvoolu pole saadaval, asetatakse relee kontaktid vastavatesse N / C punktidesse (tavaliselt suletud). See ühendab MOSFETide äravoolu trafo primaariga ja seadmed või koormus ühenduvad trafo sekundaarsega.

Seade lülitub muunduri režiimi ja hakkab akust vajaliku 220 V või 120 V vahelduvvoolu genereerima.

Relee mähised töötavad lihtsast toorainest trafota (mahtuvuslik) toiteallikas kasutades 2uF / 400V langetavat kondensaatorit.

Toide ei pea olema stabiliseeritud ega hästi reguleeritud, kuna koormus on relee rullidena, mis on üsna rasked ja taluvad 2uF kondensaatori sisselülitamise kiirust.

Trafo voolu vahelduvvoolu pooli juhtiva RL1 relee mähist saab näha enne blokeerimisdioodi ühendatuna, samal ajal kui RL2 mähis, mis juhib MOSFET-i, paikneb dioodi järel ja paralleelselt suure kondensaatoriga.

Seda tehakse tahtlikult väikese viivitusefekti loomiseks RL2 jaoks või RL1 sisse- ja väljalülitamise tagamiseks enne RL2. See on seotud ohutusprobleemidega ja tagamaks, et MOSFET-seadmeid ei allutataks kunagi vastupidisele laadimisele, kui relee liigub muunduri režiimist laadimisrežiimi.

Ohutusalased soovitused

Nagu teame, töötab trafo igas inverterahelas suure induktiivkoormusena. Kui nii suurt induktiivkoormust lülitatakse sagedusega, tekitab see kindlasti suure hulga vooluhüppeid, mis võivad olla tundlikule elektroonikale ja seotud IC-dele potentsiaalselt ohtlikud.

Elektroonilise etapi nõuetekohase ohutuse tagamiseks võib olla oluline modifitseerida jaotist 7812 järgmisel viisil:

12 V rakenduse puhul saate ülaltoodud piigikaitse ahela vähendada järgmisele versioonile:

Aku, MOSFET ja trafo määravad võimsuse

Oleme seda mitu korda erinevate postituste kaudu arutanud, et trafo, aku ja MOSFET-reitingud otsustavad tegelikult, kui palju energiat inverter suudab toota.

Oleme juba rääkinud aku arvutustest eelmistes lõikudes, nüüd vaatame, kuidas trafo saab arvutada vajaliku väljundvõimsuse täiendamiseks.

See on tegelikult väga lihtne. Kuna pinge peaks olema 24 V ja võimsus 500 vatti, jagades 500 24-ga annab 20,83 amprit. See tähendab, et trafo võimendi nimiväärtus peab olema üle 21 amp, eelistatavalt kuni 25 amprit.

Kuna aga kasutame sama trafot nii laadimis- kui ka muundurirežiimide jaoks, peame valima pinge nii, et see sobiks optimaalselt mõlemale toimingule.

Esmase külje jaoks mõeldud 20-0-20 V näib olevat hea kompromiss, tegelikult on see ideaalselt sobiv inverteri üldiseks tööks mõlema režiimi korral.

Kuna aku laadimiseks kasutatakse ainult pool mähist, saab trafo 20 V RMS-nimiväärtust kasutada 20 x 1,41 = 28,2 V piigi Dc saamiseks üle aku ühendatud aku kaudu ühendatud filtri kondensaatori abil terminalid. See pinge laadib akut hea kiiruse ja õige kiirusega.

Kui aku on umbes 26 V, võimaldab inverterrežiimis inverteri väljund olla 24/26 = 220 / Out

Välja = 238 V

See näeb välja tervislik väljund, kui aku on optimaalselt laetud, ja isegi siis, kui aku langeb 23 V-ni, võib eeldada, et väljund säilitab terve 210 V

MOSFETi arvutamine : MOSFET-id töötavad põhimõtteliselt nagu lülitid, mis ei tohi voolu nimivoolu ümberlülitamise ajal põleda, samuti ei tohi nad kuumeneda suurenenud takistuse tõttu lülitusvooludele.

Eespool nimetatud aspektide rahuldamiseks peame veenduma, et MOSFETi praegune käitlusvõimsus või ID-spetsifikatsioon on meie 500-vatise inverteri korral tunduvalt üle 25 amprit. Ka suure hajumise ja ebaefektiivse ümberlülitamise vältimiseks peab MOSFETi RDSon-spetsifikatsioon olema võimalikult madal.

Diagrammil näidatud seade on IRF3205 , mille ID on 110 amprit ja RDSon 8 milliohmi (0,008 oomi), mis näeb tegelikult välja üsna muljetavaldav ja sobib suurepäraselt selle inverterprojekti jaoks.

Osade nimekiri

Ülalmainitud 500-vatise inverteri valmistamiseks koos akulaadijaga vajate järgmist materjalide arve:

• IC 4047 = 1
• Takistid
• 56K = 1
• 10 oomi = 2
• Kondensaator 0,1uF = 1
• Kondensaator 4700uF / 50 V = 1 (üle aku klemmide)
• MOSFETid IRF3205 = 2
• Diood 20 amp = 1
• MOSFETide jahutusradiaator = suur soomustatud tüüp
• Dioodi blokeerimine MOSFET-ides Drain / Source = 1N5402 (ühendage need iga MOSFET-i äravoolu / allika külge, et kaitsta trafo primaarse osa tagurpidi EMF-i eest. Katood läheb äravoolu tihvti.
• Relee DPDT 40 amp = 2 no

Üleminek modifitseeritud Sinewave Inverterile

Ruutlaine versiooni, mida eespool arutati, saab tõhusalt teisendada a modifitseeritud siinuslaine 500-vatine muunduri ahel, millel on palju parem väljundlaine kuju.

Selleks kasutame vananenud vanust IC 555 ja IC 741 kombinatsioon kavandatud siinuslaine valmistamiseks.

Kogu vooluahel koos akulaadijaga on toodud allpool:

Idee on sama, mida on rakendatud mõnes muus selle veebisaidi siinuslaine muunduri kujunduses. See on tükeldada arvutatud SPWM-iga võimsuse MOSFET-ide värav, nii et replikeeritud suurvooluline SPWM võnkuks trafo primaarse tõukejõu mähise ulatuses.

IC 741 kasutatakse võrdlusena, mis võrdleb kahte kolmnurga lainet oma kahe sisendi vahel. Aeglane kolmnurga laine saadakse IC 4047 Ct tihvtilt, samas kui kiire kolmnurga laine saadakse välisest IC 555 astmest. Tulemuseks on arvutatud SPWM IC 741 pin6-s. See SPWM tükeldatakse võimsuse MOSFET-ide väravate juures, mida trafo lülitab sama SPWM-i sagedusega.

Selle tulemuseks on puhas siinuslaine väljundiga sekundaarne külg (pärast mõningast filtreerimist).

Täissilla disain

Ülaltoodud kontseptsiooni täielik silla versioon võib olla koostatud allpool toodud konfiguratsiooni abil:

Lihtsuse huvides pole automaatne aku väljalülitamine komplekti kuuluv, seetõttu on soovitatav toiteplokk kohe välja lülitada, kui aku pinge on täis laetud. Või võite lisada asjakohaselt hõõgniidipirn seerias koos aku positiivse laadimisliiniga, et tagada aku ohutu laadimine.

Kui teil on ülaltoodud kontseptsiooni kohta küsimusi või kahtlusi, on allpool olev kommentaarikast teie oma.