תכנון מעגל מהפך רשת

מהפך לקשור רשת עובד ממש כמו מהפך קונבנציונאלי, אולם תפוקת הכוח מהמהפך כזה מוזנת וקשורה לרשת החשמל מאספקת רשת החשמל.

כל עוד קיים ספק הכוח החשמלי, המהפך תורם את כוחו לאספקת הרשת הקיימת ועוצר את התהליך כאשר אספקת הרשת נכשלת.

הרעיון

הרעיון אכן מסקרן מאוד מכיוון שהוא מאפשר לכל אחד מאיתנו להפוך לתורם כוח שירות. תארו לעצמכם שכל בית יתערב בפרויקט זה כדי לייצר כמויות כוח עצומות לרשת, מה שמציב מקור הכנסה פסיבי למגורים התורמים. מכיוון שהתשומה נגזרת מהמקורות המתחדשים, ההכנסה הופכת לחופשית לחלוטין.

הפיכת מהפך לקשור רשת בבית נחשבת לקשה מאוד מכיוון שהרעיון כולל כמה קריטריונים נוקשים שיש להקפיד עליהם, אי ביצוע עשוי להוביל למצבים מסוכנים.

כמה הדברים העיקריים שיש להקפיד עליהם הם:

על הפלט מהמהפך להיות מסונכרן בצורה מושלמת עם רשת החשמל.

משרעת ומתח המתח המוצא כאמור לעיל חייבים כולם להתאים לפרמטרי ה- AC ברשת.

על המהפך לכבות באופן מיידי במקרה שמתח הרשת נכשל.

בפוסט זה ניסיתי להציג מעגל מהפך פשוט לקשור רשת אשר לטענתי דואג לכל הדרישות שלעיל ומספק את זרם החשמל שנוצר לרשת בבטחה מבלי ליצור מצבים מסוכנים.

מבצע מעגל

בואו ננסה להבין את העיצוב המוצע (שפותח באופן בלעדי על ידי) בעזרת הנקודות הבאות:

שוב, כרגיל החבר הכי טוב שלנו, ה- IC555 תופס את הבמה המרכזית ביישום כולו. למעשה רק בגלל IC זה התצורה יכולה להיות כל כך פשוטה מאוד.

בהתייחס לדיאגרמת המעגל, ה- IC1 וה- IC2 מחוברים בעצם כסינתיסייזר מתח או במונחים מוכרים יותר כמאפנני מיקום דופק.

נעשה שימוש כאן בשנאי מוריד TR1 לאספקת מתח ההפעלה הנדרש למעגל ה- IC, וכן לאספקת נתוני הסנכרון ל- IC, כך שהוא יכול לעבד את הפלט בהתאם לפרמטרי הרשת.

סיכה מס '2 וסיכה מס' 5 משני ה- ICs מחוברים לנקודה לאחר D1, ובאמצעות T3 בהתאמה, המספקים את ספירת התדרים ונתוני המשרעת של רשת ה- AC ל- IC בהתאמה.

שני המידע שלעיל שנמסרו למעגלים המשולבים מבקשים את המעגלים השונים לשנות את תפוקתם בסיכות בהתאמה בהתאם למידע זה.

התוצאה מהפלט מתרגמת נתונים אלה למתח PWM מותאם היטב שמסונכרן מאוד עם מתח הרשת.

IC1 משמש ליצירת PWM חיובי, בעוד ש IC2 מייצרים PWMs שליליים, שניהם פועלים במקביל ליצירת אפקט משיכת הדחיפה הנדרש מעל המוספטים.

המתחים הנ'ל מוזנים למוספים המתאימים, אשר ממירים למעשה את התבנית הנ'ל לזרם זרם גבוה המסתובב על פני סלילת קלט שנאי המעורבת.

הפלט של השנאי ממיר את הקלט לחילופין מסונכרן לחלוטין, התואם לרשת ה- AC הקיימת.

בעת חיבור פלט ה- TR2 לרשת, חבר נורה של 100 וואט בסדרה עם אחד החוטים. אם הנורה זוהרת, המשמעות היא שהחשמל זרם מחוץ לשלב, הפוך את החיבורים מיד וכעת הנורה אמורה להפסיק לזרוח ולהבטיח סנכרון נכון של חילופי החשמל.

היית רוצה לראות זאת עיצוב מעגל קשרי רשת פשוט

ההנחה כי צורת גל PWM (עקבות תחתונים) ביציאות ה- IC

רשימת חלקים

כל הנגדים = 2K2
C1 = 1000uF / 25V
C2, C4 = 0.47uF
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10 AMP,
IC1,2 = 555
MOSFETS = כמפרט היישום.
TR1 = 0-12V, 100mA
TR2 = כמפרט היישום
T3 = BC547
קלט DC = כמפרט היישום.

אזהרה: הרעיון מתבסס אך ורק על הדמיה מדומה, ההבחנה על הצפייה מומלצת בקפדנות.

לאחר שקיבל הצעה מתקנת מאחד מקוראי הבלוג מר דארן והתבוננות מסוימת, התגלה כי במעגל הנ'ל היו פגמים רבים והוא לא יעבוד למעשה.

העיצוב המתוקן

העיצוב המתוקן מוצג להלן, שנראה הרבה יותר טוב ורעיון בר ביצוע.

כאן שולב IC 556 יחיד ליצירת פעימות PWM.
מחצית ה- IC הוגדרה כמחולל התדרים הגבוהים להזנת החצי השני של ה- IC אשר מותקן כמוונן רוחב דופק.

תדר האפנון המדגם נגזר מ- TR1 המספק את נתוני התדרים המדויקים ל- IC כך ש- PWM ממודד באופן מושלם בהתאם לתדר הרשת.

התדירות הגבוהה מוודאת שהפלט מסוגל לקצץ את מידע האפנון לעיל בדיוק ולספק למוספוטים מקבילה מדויקת של RMS לרשת החשמל.

לבסוף, שני הטרנזיסטורים מוודאים שהמוספטים לעולם אינם מתנהלים יחד אלא רק אחד בכל פעם, בהתאם לתנודות ברשת 50 או 60 הרץ.

רשימת חלקים

• R1, R2, C1 = בחר ליצור סביב תדר 1 קילוהרץ
• R3, R4, R5, R6 = 1K
• C2 = 1nF
• C3 = 100uF / 25V
• D1 = דיודה של 10 אמפר
• D2, D3, D4, D5 = 1N4007
• T1, T2 = לפי הדרישה
• T3, T4 = BC547
• IC1 = IC 556
• TR1, TR2 = כפי שהוצע בתכנון החלקים הקודמים

המעגל לעיל נותח על ידי מר סלים והוא מצא כמה פגמים מעניינים במעגל. הפגם העיקרי הוא פולסים PWM שליליים חסרים של מחזורי AC. התקלה השנייה זוהתה בטרנזיסטורים שלא נראה כמבודדים את מיתוג שני המוספטים לפי קצב הזנת 50 הרץ.

הרעיון לעיל שונה על ידי מר סלים, להלן פרטי צורת הגל לאחר השינויים. שינויים:

תמונה של צורת גל:

CTRL הוא האות של 100 הרץ אחרי המיישר, OUT הוא מ- PWM משני גלי החצי, Vgs הם מתח השער של ה- FET, Vd הוא הטנדר על הסיבוב המשני, אשר מסונכרן עם CTRL / 2.

התעלם מהתדרים מכיוון שהם שגויים בגלל מהירויות דגימה נמוכות (אחרת זה נהיה איטי מדי ב- ipad). בתדירות גבוהה יותר של דגימה (20Mhz) ה- PWM נראה די מרשים.

כדי לתקן את מחזור החובה ל 50% בסביבות 9 קילוהרץ, הייתי צריך להכניס דיודה.

בברכה,

סלים

שינויים

כדי לאפשר זיהוי של מחזורי המחצית השליליים, יש להזין את קלט הבקרה של ה- IC בשני מחזורי המחזור של AC, ניתן להשיג זאת על ידי שימוש בתצורת מיישר גשר.
הנה איך המעגל המוגמר צריך להיראות לטענתי.

בסיס הטרנזיסטור מחובר כעת עם דיודת זנר כך שתקווה תאפשר לטרנזיסטורים לבודד את ההולכה של המוספט כך שהם מתנהלים לסירוגין בתגובה לפולסים של 50 הרץ בבסיס T4.

עדכונים אחרונים של מר סלים

שלום סוואג,

אני ממשיך לקרוא את הבלוגים שלך וממשיך להתנסות על קרש הלחם.
ניסיתי את הגישה של דיודת הזנר (אין מזל), שערי CMOS, וטוב יותר, מגברים אופטיים עבדו בצורה הטובה ביותר. יש לי 90VAC מתוך 5VDC ו- 170VAC מ- 9VDC ב 50Hz, אני מאמין שזה מסונכרן עם הרשת (לא יכול לאשר את זה בתור אוסצילוסקופ). בין השאר הרעש הולך אם אתה מהדק אותו עם מכסה 0.15u. על הסליל המשני.

ברגע שאני מעמיס על הסליל המשני, המתח שלו יורד ל- 0VAC עם עלייה קלה בלבד במגברי הכניסה DC. המוספטים אפילו לא מנסים לצייר יותר מגברים. אולי כמה נהגי מוספט כמו IR2113 (ראה להלן) יכולים לעזור?

אם כי במצב רוח מרומם, אני מרגיש ש- PWM לא יכול להיות ישר כמו שקיוויתי. זה בהחלט טוב לשלוט על מומנט על מנועי DC ב freqs נמוך pwm. עם זאת, כאשר האות 50 הרץ נחתך בתדירות גבוהה יותר, זה מסיבה כלשהי מאבד כוח או שהמוספט PWMd אינו יכול לספק את המגברים הגבוהים הנדרשים על הסליל הראשי כדי לשמור על עומס 220VAC.

מצאתי סכמה אחרת שקשורה מאוד לזו שלך, למעט PWM. אולי ראית את זה בעבר.
הקישור נמצא בכתובת https: // www (dot) electro-tech-online (dot) com / alternative-energy / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html

המעגל לטיפול הכוח הוא כונן H עם IGBT (נוכל להשתמש במקומות במקום). נראה שהוא יכול להעביר את הכוח.
זה נראה מסובך אבל בעצם לא נורא, מה אתה חושב? אנסה לדמות את מעגל הבקרה ולתת לך כיצד הוא נראה.
בברכה,

סלים

נשלח מהאייפד שלי

שינויים נוספים

כמה שינויים ומידע מעניין מאוד סופקו על ידי מיס נובם, מהקוראים המסורים של הבלוג הזה, בואו נלמד אותם להלן:

שלום אדון. סוואגאטאם,

אני מיס נובם ואני עובדת בקבוצה שבונה כמה מהמעגלים שלך במהלך אירוע על מגורים בר קיימא בברזיל ובקטלוניה. אתה צריך לבקר יום אחד.

סימלתי את מעגל המהפך שלך ברשת, ואני רוצה להציע כמה שינויים בתכנון האחרון שהיה לך בפוסט שלך.

ראשית, נתקלתי בבעיות בהן אות ה- PWM out (IC1 pin 9) פשוט היה מתרוקן ומפסיק להתנדנד. זה קרה בכל פעם שמתח הבקרה בסיכה 11 היה עולה גבוה יותר מאשר מתח ה- Vcc עקב הצניחה על פני D4. הפיתרון שלי היה להוסיף שתי דיודות 1n4007 בסדרה בין המיישר למתח הבקרה. אולי תצליח לברוח עם דיודה אחת בלבד, אבל אני משתמש בשתי רק כדי להיות בטוח.

בעיה נוספת שהייתה לי הייתה שה- Vgs עבור T1 ו- T2 לא היו סימטריים במיוחד. T1 היה בסדר, אך T2 לא התנודד עד לערכי Vcc מכיוון שבכל פעם ש- T3 היה פועל, הוא הניח 0.7V על פני T4 במקום לתת ל- R6 להעלות את המתח. תיקנתי את זה על ידי הצבת נגד 4.7kohm בין T3 ל- T4. אני חושב שכל ערך גבוה מזה עובד, אבל השתמשתי ב 4.7 kohm.

אני מקווה שזה הגיוני. אני מצרף תמונה של המעגל עם שינויים אלה ואת תוצאות הסימולציה שאני מקבל עם LTspice.
נעבוד על מעגלים אלה ואחרים לשבוע הבא. נעדכן אותך.

ברכות חמות.
מיס ענן

תמונות צורת גל