3 המעגלים הטובים ביותר ללא שנאי

כפי שהשם מרמז, מעגל מהפך הממיר כניסת DC לזרם חשמל ללא תלות במשרן או שנאי נקרא מהפך ללא שנאי.

מכיוון שלא נעשה שימוש בשנאי מבוסס משרן, כניסת ה- DC של הכניסה בדרך כלל שווה לערך השיא של ה- AC שנוצר ביציאת המהפך.

הפוסט עוזר לנו להבין 3 מעגלי מהפך שתוכננו לעבוד ללא שימוש בשנאי, ושימוש ברשת IC מלאה בגשר ובמעגל גנרטור SPWM.

מהפך ללא שנאי באמצעות IC 4047

נתחיל בטופולוגיית H-Bridge שהיא כנראה הפשוטה ביותר בצורתה. עם זאת, מבחינה טכנית זה לא האידיאלי, ולא מומלץ, מכיוון שהוא מתוכנן באמצעות ממשקי ערוץ p / n. מוספיות בערוץ P משמשות כמוספאות הצד הגבוהות, וערוץ n כצד התחתון.

מאז, משתמשים במוספות תעלות p בצד הגבוה, ה- bootstrapping הופך להיות מיותר, וזה מפשט מאוד את העיצוב. המשמעות היא גם שעיצוב זה אינו צריך להיות תלוי במעגלי התקני יישום מיוחדים לנהג.

למרות שהעיצוב נראה מגניב ומפתה, יש לו כמה חסרונות בסיסיים . ובדיוק בגלל זה נמנעים מטופולוגיה זו ביחידות מקצועיות ומסחריות.

עם זאת, אם הוא בנוי כראוי עשוי לשרת את המטרה ליישומים בתדרים נמוכים.

הנה המעגל השלם באמצעות IC 4047 כמחולל תדרים מוט מוטים מדהים

רשימת חלקים

כל הנגדים הם 1/4 ואט 5%

• R1 = 56k
• C1 = 0.1uF / PPC
• נגן IC pin10 / 11 = 330 אוהם - 2Nos
• נגדי שער MOSFET = 100k - 2nos
• מצמדים אופטיים = 4N25 - 2 מס '
• MOSFETs בעלי ערוץ P עליון = FQP4P40 - 2Nos
• MOSFETs של ערוץ N התחתון = IRF740 = 2Nos
• דיודות זנר = 12 וולט, 1/2 וואט - 2 נק '

הרעיון הבא הוא גם מעגל גשר h אבל זה משתמש במוספות המומלצות של ערוץ n. המעגל התבקש על ידי מר ראלף וויצ'רט

מפרטים עיקריים

ברכות מסנט לואיס, מיזורי.
האם היית מוכן לשתף פעולה ב פרויקט מהפך ? הייתי משלם לך על עיצוב ו / או על הזמן שלך, אם תרצה.

יש לי פריוס 2012 & 2013, ולאמי יש פריוס 2007. הפריוס ייחודי בכך שהוא כולל סוללת 200 וולט DC (סמלי) במתח גבוה. בעלי פריוס בעבר השתמשו במארז הסוללות הזה עם ממירים מהמדף כדי להעביר את המתח המקורי שלהם ולהפעיל כלים ומכשירים. (כאן בארה'ב 60 הרץ, 120 ו -240 וולט, כפי שאני בטוח שאתה יודע). הבעיה היא שהממירים אינם מיוצרים עוד, אך הפריוס עדיין הוא.

להלן כמה ממירים שמשמשים בעבר למטרה זו:

1) PWRI2000S240VDC (ראה קובץ מצורף) כבר לא מיוצר!

2) אמרסון ליברט אפסטיישן S (זהו למעשה UPS, אך אתה מסיר את חבילת הסוללה, שהייתה סמויה של 192 VDC.) (ראה קובץ מצורף.) כבר לא מיוצר!

באופן אידיאלי, אני מחפש לתכנן מהפך רציף של 3000 וואט, גל סינוס טהור, פלט של 60 הרץ, 120 וולט (עם שלב מפוצל של 240 וולט, אם אפשר), וללא שנאי. אולי שיא 4000-5000 וואט. קלט: 180-240 VDC. די רשימת משאלות, אני יודע.

אני מהנדס מכונות, עם ניסיון בבניית מעגלים, כמו גם בתכנות מיקרו-בקרי Picaxe. פשוט אין לי ניסיון רב בתכנון מעגלים מאפס. אני מוכן לנסות ולהיכשל במידת הצורך!

העיצוב

בבלוג זה כבר דנתי ביותר מ 100 עיצובים ומושגים של מהפך , ניתן להשיג את הבקשה לעיל בקלות על ידי שינוי אחד העיצובים הקיימים שלי, ולנסות את היישום הנתון.

לכל תכנון ללא שנאי צריך לכלול כמה דברים בסיסיים ליישום: 1) המהפך חייב להיות מהפך גשר מלא באמצעות נהג גשר מלא ו -2) אספקת הכניסה המוזנת צריכה להיות שווה למתח שיא הפלט הנדרש. רָמָה.

המשלב את שני הגורמים לעיל, ניתן לראות בעיצוב מהפך בסיסי של 3000 וואט בתרשים הבא, הכולל א צורת גל תפוקת סינוס טהורה תכונה.

ניתן להבין את פרטי התפקוד של המהפך בעזרת הנקודות הבאות:

הבסיסי או ה תצורת מהפך גשר מלא סטנדרטית נוצר על ידי נהג הגשר המלא IC IRS2453 ורשת ה- mosfet הקשורה אליו.

חישוב תדר המהפך

תפקיד שלב זה הוא לתנוד את העומס המחובר בין המוספטים בקצב תדרים נתון כפי שנקבע על פי ערכי רשת Rt / Ct.

ניתן לקבוע את הערכים של רכיבי RC תזמון אלה באמצעות הנוסחה: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct כאשר Rt נמצא באום ו- Ct בפאראדס. זה צריך להיות מוגדר להשגת 60Hz להשלמת פלט 120V שצוין, לחלופין למפרט 220V ניתן לשנות את זה ל- 50Hz.

ניתן להשיג זאת גם באמצעות ניסוי וטעייה מעשיים, על ידי הערכת טווח התדרים באמצעות מד תדרים דיגיטלי.

להשגת תוצאה טהורה של גלי סינוס, שערי המוספטים בצד הנמוך מנותקים מהזנות ה- IC בהתאמה, ומוחלים אותו באמצעות שלב חיץ BJT, מוגדר לפעול באמצעות קלט SPWM.

יצירת SPWM

ה- SPWM המייצג אפנון רוחב דופק סינוס הוא מוגדר סביב IC opamp וסינגל גנרטור IC 555 PWM.

למרות ש- IC 555 מוגדרים כ- PWM, לעולם לא משתמשים בפלט ה- PWM מהסיכה מספר 3 שלו, אלא בגלים המשולשים שנוצרים על פני קבל העיתוי שלו משמשים לגילוף של ה- SPWM. כאן אחת מדגימות הגל המשולש אמורה להיות הרבה יותר איטית בתדירות, ומסונכרנת עם תדר ה- IC הראשי, ואילו השנייה צריכה להיות גלי משולשים מהירים יותר, שתדירותם למעשה קובעת את מספר העמודים שיש ל- SPWM.

Opamp מוגדר כמו משווה והוא מוזן עם דגימות גל משולש לעיבוד SPWMs הנדרשים. גל משולש אחד שהוא האיטי יותר, מופק מ- Pinout Ct של IC IRS2453 הראשי

העיבוד נעשה על ידי ה- IC של opamp על ידי השוואה בין שני גלי המשולש בקפיצי הכניסה שלו, וה- SPWM שנוצר מוחל על בסיסי שלב חיץ ה- BJT.

מאגרי ה- BJT עוברים על פי פעימות ה- SPWM ומוודאים כי גם המוסגות הצדדיות הנמוכות עוברות באותה תבנית.

המיתוג שלעיל מאפשר להחלפת הפלט גם לעבור עם דפוס SPWM לשני המחזורים של צורת הגל של תדר החילופי.

בחירת המוספטים

מכיוון שמצוין מהפך ללא שנאי של 3 קווה, יש לדרג את המוספטים כראוי לטיפול בעומס זה.

מספר ה- mosfet 2SK 4124 המצוין בתרשים למעשה לא יוכל לעמוד בעומס 3kva מכיוון שאלה מדורגים להתמודד עם מקסימום 2kva.

כמה מחקרים ברשת מאפשרים לנו למצוא את המוספט: IRFB4137PBF-ND שנראה טוב להפעלת עומסים של יותר מ -3 קילוואט, בגלל דירוג ההספק המסיבי שלו ב -300 וולט / 38 אמפר.

מכיוון שמדובר בממיר 3kva ללא שנאי, שאלת בחירת השנאי מתבטלת, אולם על הסוללות להיות מדורגות כראוי כדי לייצר מינימום 160 וולט בזמן טעינה מתונה, וסביבות 190 וולט כאשר הן טעונות במלואן.

תיקון מתח אוטומטי.

ניתן להשיג תיקון אוטומטי על ידי חיבור רשת משוב בין מסופי הפלט לבין ה- pinout Ct, אך זה אולי ממש לא נדרש מכיוון שניתן להשתמש ביעילות בסירי IC 555 לתיקון RMS של מתח המוצא, ולאחר להגדיר פעם אחת את ניתן לצפות שמתח יציאה יהיה קבוע וקבוע לחלוטין ללא קשר לתנאי העומס, אך רק כל עוד העומס אינו עולה על קיבולת ההספק המרבית של המהפך.

2) מהפך ללא שנאי עם מטען סוללות ובקרת משוב

תרשים המעגל השני של מהפך שנאי קומפקטי ללא שילוב שנאי ברזל מגושם נדון להלן. במקום שנאי ברזל כבד הוא משתמש במשרן ליבת פריט כפי שמוצג במאמר הבא. הסכימה לא תוכננה על ידי, היא סופקה לי על ידי אחד הקוראים הנלהבים של הבלוג הזה מר ריטש.

העיצוב הוא תצורה מלאה עם כל התכונות כגון שנאי פריט מתפתל פרטים , שלב מחוון מתח נמוך, מתקן לוויסות מתח יציאה וכו '.

ההסבר לעיצוב הנ'ל עדיין לא עודכן, אנסה לעדכן אותו בקרוב, בינתיים תוכלו להפנות לתרשים ולהבהיר את ספקותיכם באמצעות תגובה, אם בכלל.

200 וואט עיצוב מהפך ללא שנאי קומפקטי # 3

תכנון שלישי להלן מציג מעגל מהפך של 200 וואט ללא שנאי (ללא שנאי) באמצעות כניסת 310 וולט DC. זהו עיצוב תואם גל סינוס.

מבוא

ממירים כידוע הם מכשירים הממירים או יותר נכון הופכים מקור DC מתח נמוך ליציאת מתח גבוהה.

תפוקת AC המתח הגבוה מופקת בדרך כלל לפי סדר רמות המתח המקומיות. עם זאת תהליך ההמרה ממתח נמוך למתח גבוה תמיד מחייב הכללה של שנאים כבדים ומסורבלים. האם יש לנו אפשרות להימנע מאלה וליצור מעגל מהפך ללא שנאי?

כן יש דרך פשוטה למדי ליישם עיצוב מהפך ללא שנאי.

בעיקרון מהפך המשתמש בסוללת מתח DC נמוך מחייב להגביר אותם למתח AC גבוה יותר המיועד, אשר בתורו הופך את הכללת שנאי לחובה.

פירוש הדבר שאם רק היינו יכולים להחליף את זרם המתח הנמוך של קלט ברמת DC השווה לרמת ה- AC של הפלט המיועד, ניתן פשוט לבטל את הצורך בשנאי.

דיאגרמת המעגל כוללת קלט DC במתח גבוה להפעלת מעגל מהפך פשוט של Mosfet ואנחנו יכולים לראות בבירור שאין שנאי מעורב.

מבצע מעגל

זרם המתח הגבוה שווה לתפוקה הנדרשת המופק על ידי סידור 18 סוללות קטנות, 12 וולט בסדרה.

השער N1 הוא מ- IC 4093, N1 הוגדר כמתנד כאן.

מכיוון שה- IC דורש מתח הפעלה קפדני בין 5 ל -15 וולט, הקלט הנדרש נלקח מאחת מסוללות ה -12 וולט ומוחל על פסי ה- IC הרלוונטיים.

התצורה כולה הופכת לפשוטה ויעילה מאוד ומבטלת לחלוטין את הצורך בשנאי מגושם וכבד.

הסוללות כולן 12 וולט, בעלות 4 AH מדורגות שהן קטנות למדי ואפילו כאשר הן מחוברות זו לזו לא נראה שהן מכסות יותר מדי מקום. הן עשויות להיות מוערמות היטב וליצור יחידה קומפקטית.

ההספק יהיה 110 וולט AC ב 200 וואט.

רשימת חלקים

• Q1, Q2 = MPSA92
• ש 3 = MJE350
• Q4, Q5 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• Q8, Q9 = J162
• NAND IC = 4093,
• D1 = 1N4148
• סוללה = 12V / 4AH, 18 נק '.

שדרוג לגרסת Sinewave

ניתן לשדרג את מעגל המהפך ללא שנאי 220V פשוט שנדון לעיל לממיר גל סינוס טהור או אמיתי פשוט על ידי החלפת מתנד הקלט במעגל מחולל גלי סינוס כמוצג להלן:

ניתן למצוא רשימת חלקים למתנד הגלי בפוסט זה

מעגל מהפך סולארי ללא שנאי

השמש היא מקור עיקרי ומוגבל של כוח גולמי אשר זמין על הפלנטה שלנו בחינם לחלוטין. כוח זה הוא ביסודו בצורה של חום, אולם בני אדם גילו שיטות לניצול האור גם ממקור עצום זה לייצור חשמל.

סקירה כללית

כיום החשמל הפך לקו החיים של כל הערים ואפילו האזורים הכפריים. עם דלדול מאובנים מדולדל, אור השמש מבטיח להיות אחד ממקור האנרגיה המתחדש העיקרי אליו ניתן לגשת ישירות מכל מקום ובכל הנסיבות על פני כדור הארץ, ללא עלות. בואו ללמוד אחת מהשיטות להמרת אנרגיה סולארית לחשמל לטובתנו האישית.

באחד מההודעות הקודמות שלי דנתי במעגל מהפך סולארי, שהיה במקום זאת גישה פשוטה ושילב טופולוגיית מהפך רגילה באמצעות שנאי.

רובוטריקים, כידוע, הם מגושמים, כבדים ועשויים להיות די לא נוחים עבור יישומים מסוימים.
בתכנון הנוכחי ניסיתי לחסל את השימוש בשנאי על ידי שילוב מוסגים במתח גבוה ועל ידי הגברת המתח באמצעות חיבור סדרתי של פאנלים סולאריים. בואו נלמד את כל התצורה בעזרת הנקודות הבאות:

איך זה עובד

אם מסתכלים על תרשים המעגל המהפך ללא שנאי מבוסס השמש המוצג להלן, אנו יכולים לראות שהוא בעצם מורכב משלושה שלבים עיקריים, כלומר. שלב המתנד המורכב מ- IC 555 הרב-תכליתי, שלב היציאה מורכב מכמה מוספנטים של מתח גבוה ושלב אספקת החשמל המעסיק את בנק הפאנל הסולארי, המוזן ב- B1 ו- B2.

תרשים מעגלים

מכיוון שה- IC אינו יכול לפעול עם מתחים העולים על 15 וולט, הוא מוגן היטב באמצעות נגד נשמט ודיודת זנר. דיודת הזנר מגבילה את המתח הגבוה מהלוח הסולארי במתח הזנר 15V המחובר.

עם זאת מותר להפעיל את המוספטים במתח המוצא הסולארי המלא, שעשוי להיות בין 200 ל -260 וולט. בתנאים מעוננים המתח עשוי לרדת הרבה מתחת ל -170 וולט, כך שניתן להשתמש במייצב מתח ביציאה לוויסות מתח המוצא במצבים כאלה.

המוספטים הם מסוג N ו- P המהווים זוג ליישום פעולות משיכת הדחיפה וליצירת ה- AC הנדרש.

המוספטים לא מוגדרים בתרשים, באופן אידיאלי הם חייבים להיות מדורגים ב -450 וולט ו -5 אמפר, תיתקלו בגרסאות רבות, אם תחפשו בגוגל ברשת.

על הפאנלים הסולאריים המשומשים להיות בעלי מתח מעגל פתוח של סביב 24 וולט באור שמש מלא וסביבות 17 וולט בתקופות בין ערביים בהירות.

כיצד לחבר את לוחות השמש

רשימת חלקים

R1 = 6K8
R2 = 140K
C1 = 0.1 uF
דיודות = הן 1N4148
R3 = 10K, 10 וואט,
R4, R5 = 100 אוהם, 1/4 וואט
B1 ו- B2 = מפאנל סולארי
Z1 = 5.1V 1 וואט

השתמש בנוסחאות אלה לחישוב R1, R2, C1 ....

עדכון:

התכנון של 555 IC לעיל לא יכול להיות כל כך אמין ויעיל, ניתן לראות עיצוב אמין הרבה יותר בהמשך בצורה של מעגל מהפך גשר H מלא . ניתן לצפות מתכנון זה לספק תוצאות טובות בהרבה ממעגל IC 555 לעיל

יתרון נוסף בשימוש במעגל הנ'ל הוא שלא תזדקק לסידור פנל סולארי כפול, אלא אספקת שמש מחוברת מסדרה אחת תספיק להפעלת המעגל הנ'ל להשגת תפוקה של 220 וולט.