7 Untersuchte modifizierte Sinus-Wechselrichterschaltungen - 100 W bis 3 kVA

Wenn ein Wechselrichter mit Rechteckwellen-Wechselstromausgang modifiziert wird, um einen rohen Sinuswellen-Wechselstromausgang zu erzeugen, wird er als modifizierter Sinus-Wechselrichter bezeichnet.

Der folgende Artikel enthält 7 interessante modifizierte Sinus-Wechselrichter-Designs mit ausführlichen Beschreibungen zu Konstruktionsverfahren, Schaltplan, Wellenformausgang und detaillierten Teilelisten. Die Entwürfe sind zum Lernen und Erstellen experimenteller Projekte von Ingenieuren und Studenten gedacht.

Hier diskutieren wir verschiedene Arten von modifizierten Designs, die von bescheidenen 100 Watt bis zu einem massiven 3-KVA-Leistungsmodell reichen.

Funktionsweise modifizierter Wechselrichter

Leute, die mit Elektronik noch nicht vertraut sind, können hinsichtlich des Unterschieds zwischen einer Rechteckwelle und einem modifizierten Rechteckwellenwechselrichter etwas verwirrt sein. Es kann durch die folgende kurze Erklärung verstanden werden:

Wie wir alle wissen, erzeugt ein Wechselrichter immer einen Wechselstrom (AC) ähnlich unserer inländischen Netzwechselspannung, damit er ihn bei Stromausfall ersetzen kann. Ein Wechselstrom ist in einfachen Worten im Grunde ein Anstieg und Abfall der Spannung einer bestimmten Größe.

Idealerweise sollte dieser Wechselstrom jedoch so nahe wie möglich an einer Sinuswelle liegen, wie unten gezeigt:

Grundlegender Unterschied zwischen Sinus- und Rechteckwellenform

Dieser Spannungsanstieg und -abfall erfolgt mit einer bestimmten Rate, d. H. Mit einer bestimmten Anzahl von Malen pro Sekunde, die als ihre Frequenz bekannt ist. So bedeutet beispielsweise ein 50-Hz-Wechselstrom 50 Zyklen oder 50 Höhen und Tiefen einer bestimmten Spannung in einer Sekunde.

In einer Sinuswelle Wechselstrom, wie sie in unserer normalen Haushaltssteckdose zu finden ist, liegt der obige Spannungsanstieg und -abfall in Form einer Sinuskurve vor, d. H. Sein Muster ändert sich allmählich mit der Zeit und ist daher nicht plötzlich oder abrupt. Solche glatten Übergänge in der Wechselstromwellenform werden sehr geeignet und eine empfohlene Art der Versorgung für die vielen gängigen elektronischen Geräte wie Fernseher, Musiksysteme, Kühlschränke, Motoren usw.

In einem Rechteckwellenmuster sind die Spannungserhöhungen jedoch sofort und plötzlich. Ein derartiger sofortiger Anstieg und Abfall des Potentials erzeugt scharfe Spitzen an den Rändern jeder Welle und wird daher für hochentwickelte elektronische Geräte sehr unerwünscht und ungeeignet. Daher ist es immer gefährlich, sie über eine quadratische Wechselrichterversorgung zu betreiben.

Geänderte Wellenform

Bei einem modifizierten Rechteckwellen-Design wie oben gezeigt bleibt die Rechteckwellenform im Wesentlichen gleich, aber die Größe jedes Abschnitts der Wellenform wird entsprechend dimensioniert, so dass sein Durchschnittswert eng mit dem Durchschnittswert einer Wechselstromwellenform übereinstimmt.

Wie Sie sehen können, gibt es zwischen den einzelnen quadratischen Blöcken eine proportionale Menge an Lücken oder Nullbereichen. Diese Lücken helfen letztendlich dabei, diese Rechteckwellen in eine sinuswellenähnliche Ausgabe zu formen (wenn auch grob).

Und was ist dafür verantwortlich, diese dimensionierten Rechteckwellen in sinuswellenähnliche Merkmale umzuwandeln? Nun, es ist die inhärente Eigenschaft der magnetischen Induktion des Transformators, die die 'Totzeit' -Übergänge zwischen den Rechteckwellenblöcken effektiv in eine sinuswellenähnliche Welle zerlegt, wie unten gezeigt:

In allen unten erläuterten 7 Designs versuchen wir, diese Theorie umzusetzen und sicherzustellen, dass der Effektivwert der Rechteckwellen angemessen gesteuert wird, indem die 330-V-Peaks in 220-V-modifizierten Effektivwert zerlegt werden. Das gleiche kann für 120 V AC angewendet werden, indem die 160 Spitzen abgeschnitten werden.

Berechnen mit einfachen Formeln

Wenn Sie wissen möchten, wie die oben modifizierte Wellenform so berechnet wird, dass eine nahezu ideale Replikation einer Sinuswelle erzielt wird, finden Sie das vollständige Tutorial im folgenden Beitrag:

Berechnen Sie den modifizierten Rechteckwellen-RMS-Sinusäquivalentwert

Design Nr. 1: Verwenden von IC 4017

Lassen Sie uns das erste modifizierte Wechselrichterdesign untersuchen, das ziemlich einfach ist und a verwendet einzelner IC 4017 zur Verarbeitung der erforderlichen modifizierten Wellenform.

Wenn Sie nach einer einfach zu bauenden modifizierten Sinus-Wechselrichterschaltung suchen, wird Sie vielleicht das folgende Konzept interessieren. Es sieht erstaunlich aus einfach und kostengünstig mit einem Ausgang, der in hohem Maße mit anderen anspruchsvolleren Sinuswellen-Gegenstücken vergleichbar ist.

Wir wissen, dass der IC, wenn ein Takteingang an seinen Pin Nr. 14 angelegt wird, über seine 10 Ausgangspins einen logischen Hochimpuls mit Schaltzyklus erzeugt.

Wenn wir uns den Schaltplan ansehen, stellen wir fest, dass die Pinbelegungen des IC terminiert sind, um die Basis der Ausgangstransistoren so zu versorgen, dass sie nach jedem alternativen Ausgangsimpuls vom IC leiten.

Dies geschieht einfach, weil die Basen der Transistoren abwechselnd mit den IC-Pinbelegungen verbunden sind und die dazwischen liegenden Pinbelegungsverbindungen einfach entfernt oder offen gehalten werden.

Die Transformatorwicklungen, die mit dem Kollektor des Transistors verbunden sind, reagieren auf das Umschalten des alternativen Transistors und erzeugen an seinem Ausgang einen erhöhten Wechselstrom mit einer Wellenform, die genau wie in der Abbildung gezeigt ist.

Die Leistung dieses modifizierten Sinus-Wechselrichters ist zwar nicht ganz vergleichbar mit der Leistung eines reinen Sinus-Wechselrichters, wird aber definitiv weitaus besser sein als die eines gewöhnlichen Rechteck-Wechselrichters. Darüber hinaus ist die Idee sehr einfach und billig zu bauen.

WARNUNG: BITTE SCHUTZDIODEN ÜBER DEN SAMMLEREMITTER DES TIP35-TRANSISTORS (KATHODE ZU SAMMLER, ANODE ZU EMITTER) ANSCHLIESSEN.

AKTUALISIEREN: Gemäß den Berechnungen in der Dieser Beitrag Die IC 4017-Ausgangspins könnten ideal konfiguriert werden, um einen beeindruckend aussehenden modifizierten Sinus-Wechselrichter zu erzielen.

Das geänderte Bild ist unten zu sehen:

WARNUNG: BITTE SCHUTZDIODEN ÜBER DEN SAMMLEREMITTER DES TIP35-TRANSISTORS (KATHODE ZU SAMMLER, ANODE ZU EMITTER) ANSCHLIESSEN.

Video-Demo:

Mindestanforderungen

• Eingang: 12 V von der Blei-Säure-Batterie, zum Beispiel 12 V 7 Ah Batterie
• Ausgang: 220 V oder 120 V je nach Transformatorleistung
• Wellenform: Modifizierte Sinuswelle

Feedback von einer der engagierten Zuschauerinnen dieses Blogs, Frau Sarah

Hallo Swagatam,

Dies ist, was ich vom Ausgang der IC2-Nachwiderstände R4 und R5 erhalten habe. Wie ich bereits sagte, erwartete ich eine bipolare Welle. Einer positiv und der andere negativ. einen Wechselstromwellenzyklus zu simulieren. Ich hoffe dieses Bild wird helfen. Ich brauche bitte einen Weg nach vorne.

Vielen Dank

Meine Antwort:

Hallo Sarah,

Die IC-Ausgänge zeigen keine bipolaren Wellen, da die Signale von diesen Ausgängen für identische N-Transistoren und von einer einzigen Versorgung bestimmt sind. Es ist der Transformator, der für die Erzeugung der bipolaren Welle an ihrem Ausgang verantwortlich ist, da er mit einem Push konfiguriert ist - Ziehen Sie die Topologie mit einem Mittelabgriff. Was Sie also über R4 und R5 sehen, ist die richtige Wellenform. Bitte überprüfen Sie die Wellenform am Ausgang des Transformators, um die bipolare Natur der Wellenform zu überprüfen.

Design Nr. 2: Verwenden von NOT Gates

Diese Sekunde in der Liste ist ein einzigartiges modifiziertes Sinus-Wechselrichter-Konzept, das auch von mir entworfen wurde. Die gesamte Einheit zusammen mit der Oszillatorstufe und der Ausgangsstufe kann von jedem elektronischen Enthusiasten zu Hause problemlos gebaut werden. Das vorliegende Design kann problemlos 500 VA Ausgangslast unterstützen.

Versuchen wir, die Funktionsweise der Schaltung im Detail zu verstehen:

Die Oszillatorbühne:

Wenn wir uns den obigen Schaltplan ansehen, sehen wir ein cleveres Schaltungsdesign, das sowohl den Oszillator als auch die PWM-Optimierungsfunktion umfasst.

Hier sind die Gatter N1 und N2 als Oszillator verdrahtet, der an seinem Ausgang vor allem perfekt gleichmäßige Rechteckimpulse erzeugt. Die Frequenz wird durch Einstellen der Werte der zugehörigen 100K und des 0,01 uF Kondensators eingestellt. Bei dieser Konstruktion ist sie auf eine Frequenz von etwa 50 Hz festgelegt. Die Werte können entsprechend geändert werden, um einen 60-Hz-Ausgang zu erhalten.

Der Ausgang des Oszillators wird der Pufferstufe zugeführt, die aus vier parallelen und abwechselnd angeordneten NICHT-Gattern besteht. Die Puffer werden verwendet, um perfekte Impulse aufrechtzuerhalten und eine Verschlechterung zu vermeiden.

Der Ausgang des Puffers wird an die Treiberstufen angelegt, wo die beiden Hochleistungs-Darlington-Transistoren die Verantwortung für die Verstärkung der empfangenen Impulse übernehmen, damit er schließlich der Ausgangsstufe dieses 500-VA-Wechselrichterkonzepts zugeführt werden kann.

Bis zu diesem Punkt ist die Frequenz nur eine gewöhnliche Rechteckwelle. Die Einführung der IC 555-Stufe ändert jedoch das Szenario vollständig.

Der IC 555 und seine zugehörigen Komponenten sind als einfacher PWM-Generator konfiguriert. Das Mark-Space-Verhältnis der PWM kann mit Hilfe des Pot 100K diskret eingestellt werden.

Der PWM-Ausgang ist über eine Diode in den Ausgang der Oszillatorstufe integriert. Diese Anordnung stellt sicher, dass die erzeugten Rechteckwellenimpulse gemäß der Einstellung der PWM-Impulse in Stücke gebrochen oder zerhackt werden.

Dies hilft dabei, den Gesamt-RMS-Wert der Rechteckwellenimpulse zu reduzieren und sie so nahe wie möglich an einem Sinuswellen-RMS-Wert zu optimieren.

Die an den Basen der Treibertransistoren erzeugten Impulse sind somit perfekt modifiziert, um Sinuswellenformen technisch zu ähneln.

Die Ausgangsstufe:

Die Endstufe ist recht einfach aufgebaut. Die zwei Wicklungen des Transformators sind auf die zwei einzelnen Kanäle konfiguriert, die aus Reihen von Leistungstransistoren bestehen.

Die Leistungstransistoren an beiden Gliedern sind parallel angeordnet, um den Gesamtstrom durch die Wicklung zu erhöhen und die gewünschten 500 Watt Leistung zu erzeugen.

Um jedoch thermische Durchlaufsituationen mit den Parallelschaltungen einzuschränken, sind die Transistoren an ihren Emittern mit einem Drahtwiderstand mit niedrigem Wert und hoher Wattleistung verbunden. Dies verhindert, dass ein einzelner Transistor überlastet wird und in die obige Situation fällt.

Die Basen der Baugruppe sind in die im vorherigen Abschnitt beschriebene Treiberstufe integriert.

Die Batterie wird über den Mittelhahn und die Masse des Transformators sowie an die relevanten Punkte im Stromkreis angeschlossen.

Durch das Einschalten der Stromversorgung wird der Wechselrichter sofort gestartet und liefert am Ausgang einen reichhaltigen modifizierten Sinus-Wechselstrom, der für jede Last bis zu 500 VA verwendet werden kann.

Die Komponentendetails sind im Diagramm selbst angegeben.

Das obige Design kann auch in einen 500-Watt-PWM-gesteuerten Mosfet-Sinus-Wechselrichter umgewandelt werden, indem die Treibertransistoren einfach durch einige Mosfets ersetzt werden. Das unten gezeigte Design würde eine Leistung von etwa 150 Watt liefern. Um 500 Watt zu erhalten, muss möglicherweise mehr Mosfets parallel zu den vorhandenen zwei Mosfets geschaltet werden.

Design Nr. 3: Verwenden eines 4093-IC für die geänderten Ergebnisse

Die unten dargestellte PWM-gesteuerte modifizierte Sinus-Wechselrichterschaltung ist unser dritter Anwärter. Sie verwendet nur einen einzigen 4093 für die angegebenen Funktionen.

Der IC besteht aus vier NAND-Gattern, von denen zwei als Oszillatoren und die restlichen zwei als Puffer verdrahtet sind.

Die Oszillatoren sind so integriert, dass die Hochfrequenz eines der Oszillatoren mit dem Ausgang des anderen interagiert und gehackte Rechteckwellen erzeugt, deren Effektivwert gut optimiert werden kann, um den regulären Sinuswellenformen zu entsprechen. Wechselrichterkonstruktionen sind nicht immer einfach verstehen oder bauen, besonders wenn es so komplex ist wie modifizierte Sinuswellentypen. Das hier diskutierte Konzept verwendet jedoch nur einen einzigen IC 4093, um alle erforderlichen Komplikationen zu behandeln. Lassen Sie uns lernen, wie einfach es ist, zu bauen.

Teile, die Sie für den Bau dieser 200-Watt-Wechselrichterschaltung benötigen

Alle Widerstände sind 1/4 Watt, 5%, sofern nicht anders angegeben.

• R1 = 1 M für 50 Hz und 830 K für 60 Hz
• R2 = 1 K,
• R3 = 1 M,
• R4 = 1 K,
• R5, R8, R9 = 470 Ohm,
• R6, R7 = 100 Ohm, 5 Watt,
• VR 1 = 100 K,
• C1, C2 = 0,022 uF, Keramikscheibe,
• C3 = 0,1, Scheibenkeramik
• T1, T4 = TIP 122
• T3, T2 = BDY 29,
• N1, N2, N3, N4 = IC 4093,
• D1, D1, D4, D5 = 1N4007,
• D3, D2 = 1N5408,
• Transformator = 12 -0 - 12 Volt, Strom von 2 bis 20 Ampere je nach Wunsch, Ausgangsspannung kann 120 oder 230 Volt gemäß den Länderspezifikationen betragen.
• Batterie = 12 Volt, normalerweise ein 32-AH-Typ, wie er in Autos verwendet wird, wird empfohlen.

Schaltungsbetrieb

Das vorgeschlagene Design eines 200-Watt-modifizierten Sinus-Wechselrichters erhält seine modifizierte Leistung, indem die Grundrechteckimpulse diskret in kleinere Abschnitte von Rechteckimpulsen 'geschnitten' werden. Die Funktion ähnelt einer PWM-Steuerung, die üblicherweise dem IC 555 zugeordnet ist.

Hier können die Arbeitszyklen jedoch nicht separat variiert werden und werden über den gesamten verfügbaren Variationsbereich gleich gehalten. Die Einschränkung hat keinen großen Einfluss auf die PWM-Funktion, da es hier nur darum geht, den Effektivwert des Ausgangs nahe an seinem Sinuswellenzähler zu halten, der durch die vorhandene Konfiguration zufriedenstellend ausgeführt wird.

Anhand des Schaltplans können wir sehen, dass die gesamte Elektronik um einen einzelnen aktiven Teil schwebt - den IC 4093.

Es besteht aus vier einzelnen NAND-Schmitt-Gattern, die alle für die erforderlichen Funktionen aktiviert wurden.

N1 bildet zusammen mit R1, R2 und C1 einen klassischen CMOS-Schmitt-Trgger-Oszillator, bei dem das Gate typischerweise als Inverter oder NOT-Gate konfiguriert ist.

Die von dieser Oszillatorstufe erzeugten Impulse sind Rechteckwellen, die die grundlegenden Ansteuerimpulse der Schaltung bilden. N3 und N4 sind als Puffer verdrahtet und dienen zur gleichzeitigen Ansteuerung der Ausgabegeräte.

Dies sind jedoch gewöhnliche Rechteckimpulse und bilden nicht die modifizierte Version des Systems.

Wir können die obigen Impulse leicht ausschließlich zum Antreiben unseres Wechselrichters verwenden, aber das Ergebnis wäre ein gewöhnlicher Rechteckwechselrichter, der nicht für den Betrieb hochentwickelter elektronischer Geräte geeignet ist.

Der Grund dafür ist, dass Rechteckwellen stark von den Sinuswellenformen abweichen können, insbesondere was ihre Effektivwerte betrifft.

Daher besteht die Idee darin, die erzeugten Rechteckwellenformen so zu modifizieren, dass ihr Effektivwert eng mit einer Sinuswellenform übereinstimmt. Dazu müssen wir die einzelnen Rechteckwellenformen durch einen externen Eingriff dimensionieren.

Der Abschnitt, der N2 umfasst, bildet zusammen mit den anderen zugehörigen Teilen C2, R4 und VR1 einen anderen ähnlichen Oszillator wie N1. Dieser Oszillator erzeugt jedoch höhere Frequenzen, die eine hohe rechteckige Form haben.

Der rechteckige Ausgang von N2 wird der Grundeingangsquelle von N3 zugeführt. Die positiven Impulsfolgen haben aufgrund des Vorhandenseins von D1, das die positiven Ausgänge von N2 blockiert, keine Auswirkung auf die Quelleneingangsimpulse.

Die negativen Impulse werden jedoch von D1 zugelassen, und diese senken effektiv die relevanten Abschnitte der Grundquellenfrequenz, wodurch in regelmäßigen Abständen rechteckige Kerben in ihnen erzeugt werden, abhängig von der Frequenz des von VR1 eingestellten Oszillators.

Diese Kerben bzw. die Rechteckimpulse von N2 können durch Einstellen von VR1 nach Wunsch optimiert werden.

Die obige Operation schneidet die Grundrechteckwelle von N1 in diskrete schmale Abschnitte, wodurch der durchschnittliche Effektivwert der Wellenformen verringert wird. Es wird empfohlen, die Einstellung mit Hilfe eines RMS-Messgeräts vorzunehmen.

Die Ausgangsvorrichtungen schalten die relevanten Transformatorwicklungen als Reaktion auf diese dimensionierten Impulse und erzeugen entsprechende hochspannungsgeschaltete Wellenformen an der Ausgangswicklung.

Das Ergebnis ist eine Spannung, die einer Sinuswellenqualität entspricht und für den Betrieb aller Arten von elektrischen Haushaltsgeräten sicher ist.

Die Wechselrichterleistung kann von 200 Watt auf 500 Watt oder nach Wunsch einfach durch paralleles Hinzufügen weiterer Zahlen von T1, T2, R5, R6 und T3, T4, R7, R8 über die relevanten Punkte erhöht werden.

Hauptmerkmale des Wechselrichters

Die Schaltung ist wirklich effizient und darüber hinaus eine modifizierte Sinuswellenversion, die sie in ihrer eigenen Hinsicht herausragend macht.

Die Schaltung verwendet sehr gewöhnliche, leicht zu beschaffende Arten von Komponenten und ist auch sehr billig zu bauen.

Der Modifizierungsprozess der Rechteckwellen in Sinuswellen kann durch Variieren eines einzelnen Potentiometers oder vielmehr einer Voreinstellung erfolgen, was die Operationen ziemlich einfach macht.

Das Konzept ist sehr einfach, bietet jedoch hohe Leistungsabgaben, die je nach Bedarf optimiert werden können, indem nur einige weitere Ausgabegeräte parallel hinzugefügt und die Batterie und der Transformator durch die entsprechenden Größen ersetzt werden.

Design Nr. 4: Volltransistorbasierte modifizierte Sinuswelle

In diesem Artikel wird eine sehr interessante Schaltung eines modifizierten Sinuswechselrichters erörtert, die nur gewöhnliche Transistoren für die vorgeschlagenen Implementierungen enthält.

Die Verwendung von Transistoren macht die Schaltung in der Regel für die neuen elektronischen Enthusiasten verständlicher und benutzerfreundlicher. Die Einbeziehung einer PWM-Steuerung in die Schaltung macht das Design sehr effizient und wünschenswert für den Betrieb hochentwickelter Geräte am Wechselrichterausgang. Das Schaltbild zeigt, wie die gesamte Schaltung aufgebaut ist. Wir können deutlich sehen, dass nur Transistoren beteiligt waren, und dennoch kann die Schaltung dazu gebracht werden, eine gut dimensionierte PWM-gesteuerte Wellenform zu erzeugen, um die erforderlichen modifizierten Sehnenwellenformen oder genauer gesagt modifizierte Rechteckwellen zu erzeugen.

Das gesamte Konzept kann verstanden werden, indem die Schaltung mit Hilfe der folgenden Punkte untersucht wird:

Astable wie die Oszillatoren

Grundsätzlich können wir zwei identische Stufen beobachten, die in der standardmäßigen astabilen Multivibrator-Konfiguration verkabelt sind.

Da die Konfigurationen von Natur aus astabil sind, sind sie speziell zum Erzeugen von frei laufenden Impulsen oder Rechteckwellen an ihren jeweiligen Ausgängen vorgesehen.

Die obere AMV-Stufe ist jedoch so positioniert, dass die normalen Rechteckwellen mit 50 Hz (oder 60 Hz) erzeugt werden, die zum Betrieb des Transformators und für die erforderlichen Wechselrichteraktionen verwendet werden, um die gewünschte Wechselstromversorgung am Ausgang zu erhalten.

Daher ist die obere Stufe nicht allzu ernst oder interessant. Typischerweise besteht sie aus einer zentralen AMV-Stufe, die aus T2, T3 besteht. Als nächstes folgt die Treiberstufe, die aus den Transistoren T4, T5 und schließlich den Empfangsausgangsstufen besteht, die aus T1 und T6 bestehen.

Wie die Ausgangsstufe funktioniert

Die Ausgangsstufe treibt den Transformator über die Batterieleistung für die gewünschten Wechselrichteraktionen an.

Die obige Stufe ist nur für die Erzeugung der Rechteckimpulse verantwortlich, die für die beabsichtigten normalen invertierenden Aktionen unbedingt erforderlich sind.

Die PWM Chopper AMV Bühne

Die Schaltung in der unteren Hälfte ist der Abschnitt, der die Sinuswellenmodifikationen tatsächlich durch Umschalten des oberen AMV gemäß seinen PWM-Einstellungen durchführt.

Genau genommen wird die Impulsform der oberen AMV-Stufe von der unteren AMV-Schaltung gesteuert und implementiert die Rechteckwellenmodifikation, indem die quadratischen Grundwellen des Rechteckwechselrichters von der oberen AMV in diskrete Abschnitte zerlegt werden.

Das obige Zerhacken oder Bemaßung wird durch die Einstellung der Voreinstellung R12 ausgeführt und definiert.

R12 wird zum Einstellen des Markierungsraumverhältnisses der vom unteren AMV erzeugten Impulse verwendet.

Gemäß diesen PWM-Impulsen wird die Grundrechteckwelle von der oberen AMV in Abschnitte zerlegt und der durchschnittliche Effektivwert der erzeugten Wellenform wird so nahe wie möglich an einer Standard-Sinuswellenform optimiert.

Die verbleibende Erklärung bezüglich der Schaltung ist ziemlich gewöhnlich und kann unter Befolgung der Standardpraxis erfolgen, die normalerweise beim Erstellen von Invertierungen angewendet wird, oder mein anderer verwandter Artikel kann zur Erfassung der relevanten Informationen verwendet werden.

Liste der Einzelteile

• R1, R8 = 15 Ohm, 10 Watt,
• R2, R7 = 330 OHMS, 1 WATT,
• R3, R6, R9, R13, R14 = 470 OHMS ½ WATTS,
• R4, R5 = 39K
• R10, R11 = 10K,
• R12 = 10K PRESET,
• C1 ----- C4 = 0,33Uf,
• D1, D2 = 1N5402,
• D3, D4 = 1N40007
• T2, T3, T7, T8 = 8050,
• T9 = 8550
• T5, T4 = TIP 127
• T1, T6 = BDY29
• TRANSFORMATOR = 12-0-12 V, 20 AMP.
• T1, T6, T5, T4 MÜSSEN ÜBER EINEM GEEIGNETEN HEATSINK MONTIERT WERDEN.
• BATTERIE = 12 V, 30 Ah

Design Nr. 5: Digital modifizierte Wechselrichterschaltung

Dieses fünfte Design eines klassischen modifizierten Wechselrichters ist ein weiteres von mir entwickeltes Design. Obwohl es sich um eine modifizierte Sinuswelle handelt, kann es auch als digitale Sinus-Wechselrichterschaltung bezeichnet werden.

Das Konzept ist wieder von einem auf Mosfet basierenden, leistungsstarken Audioverstärker-Design inspiriert.

Wenn wir uns das Hauptdesign der Endstufe ansehen, können wir sehen, dass es sich im Grunde genommen um eine 250-Watt-Audioverstärker handelt, die für eine Wechselrichteranwendung modifiziert wurde.

Alle beteiligten Stufen dienen eigentlich dazu, einen Frequenzgang von 20 bis 100 kHz zu ermöglichen. Obwohl wir hier keinen so hohen Frequenzgang benötigen, habe ich keine der Stufen eliminiert, da dies der Schaltung keinen Schaden zufügen würde .

Die erste Stufe, die aus den BC556-Transistoren besteht, ist die Differenzverstärkerstufe, als nächstes kommt die gut ausbalancierte Treiberstufe, die aus den BD140 / BD139-Transistoren besteht, und schließlich ist es die Ausgangsstufe, die aus den leistungsstarken Mosfets besteht.

Der Ausgang der Mosfets wird für den erforderlichen Wechselrichterbetrieb an einen Leistungstransformator angeschlossen.

Dies vervollständigt die Endstufe, jedoch erfordert diese Stufe einen gut dimensionierten Eingang, eher einen PWM-Eingang, der letztendlich dazu beitragen würde, das vorgeschlagene Design der digitalen Sinus-Wechselrichterschaltung zu erstellen.

Die Oszillatorbühne

Das nächste CIRCUIT DIAGRAM zeigt eine einfache Oszillatorstufe, die für die Bereitstellung einstellbarer PWM-gesteuerter Ausgänge optimiert wurde.

Der IC 4017 wird zum Hauptteil der Schaltung und erzeugt Rechteckwellen, die dem Effektivwert eines Standard-Wechselstromsignals sehr nahe kommen.

Für präzise Einstellungen wurde der Ausgang des IC 4017 jedoch mit einer diskreten Spannungsanpassungspegeleinrichtung unter Verwendung einiger 1N4148-Dioden versehen.

Eine der Dioden am Ausgang kann ausgewählt werden, um die Amplitude des Ausgangssignals zu verringern, was letztendlich beim Einstellen des Effektivpegels des Transformatorausgangs helfen würde.

Die Taktfrequenz, die gemäß den Anforderungen auf 50 Hz oder 60 Hz eingestellt werden muss, wird von einem einzelnen Gate vom IC 4093 erzeugt.

P1 kann eingestellt werden, um die oben erforderliche Frequenz zu erzeugen.

Verwenden Sie 4 Nr., Um 48-0-48 Volt zu erhalten. 24V / 2AH-Batterien in Reihe geschaltet, wie in der letzten Abbildung gezeigt.

Wechselrichterschaltung

Sinus-Äquivalent-Oszillatorschaltung

Die folgende Abbildung zeigt verschiedene Wellenformausgänge gemäß der Auswahl der Anzahl der Dioden am Ausgang der Oszillatorstufe. Die Wellenformen können unterschiedliche relevante RMS-Werte aufweisen, die für die Speisung der Wechselrichterschaltung sorgfältig ausgewählt werden müssen.

Wenn Sie Probleme haben, die oben genannten Schaltkreise zu verstehen, können Sie dies gerne kommentieren und anfragen.

Design Nr. 6: Verwenden Sie nur 3 IC 555

Im folgenden Abschnitt wird die sechstbeste modifizierte Sinus-Wechselrichterschaltung mit Wellenformbildern erläutert, die die Glaubwürdigkeit des Entwurfs bestätigt. Das Konzept wurde von mir entworfen, wobei die Wellenform von Herrn Robin Peter bestätigt und eingereicht wurde.

Das besprochene Konzept wurde in einigen meiner zuvor veröffentlichten Beiträge entworfen und vorgestellt: 300-Watt-Sinus-Wechselrichterschaltung und 556-Wechselrichterschaltung. Da die Wellenform jedoch nicht von mir bestätigt wurde, waren die relevanten Schaltungen nicht vollständig narrensicher. Jetzt wurde es getestet. und die von Herrn Robin Peter verifizierte Wellenform enthüllte das Verfahren einen versteckten Fehler im Design, der hier hoffentlich behoben wurde.

Lassen Sie uns das folgende E-Mail-Gespräch zwischen mir und Herrn Robin Peter durchgehen.

Ich habe die einfachere modifizierte Sinuswellen-Alternativversion IC555 ohne Transistor gebaut. Ich habe einige Werte der Widerstände und Kappen geändert und nicht [D1 2v7, BC557, R3 470 Ohm] verwendet.

Ich habe Pin2 & 7 von IC 4017 zusammengefügt, um die erforderliche Wellenform zu erhalten. IC1 erzeugt die 200-Hz-90% -Duty-Cycle-Impulse (1 Bild), die IC2 (2 Bilder) und damit IC3 (2 Bilder, Min-Duty-Cycle & Max D / C) takten. Sind dies die erwarteten Ergebnisse? Mein Anliegen ist, dass dies der Fall ist ein modifizierter Sinus, bei dem Sie die variieren können

RMS, kein reiner Sinus

Grüße

Robin

Hallo Robin,

Ihr modifizierter Sinus-Schaltplan sieht korrekt aus, die Wellenform jedoch nicht. Ich denke, wir müssen eine separate Oszillatorstufe zum Takten des 4017 mit einer auf 200 Hz festgelegten Frequenz verwenden und die Frequenz des obersten 555 IC auf viele kHz erhöhen. Überprüfen Sie dann die Wellenform.

Hallo Swagatam

Ich habe ein neues Schaltbild mit den von Ihnen vorgeschlagenen Änderungen und den resultierenden Wellenformen beigefügt. Was halten Sie von der PWM-Wellenform, die Impulse scheinen nicht bis zum Boden zu reichen

Niveau.

Grüße

Hallo Robin,

Das ist großartig, genau das, was ich erwartet hatte. Es bedeutet, dass für die beabsichtigten Ergebnisse ein separater Astable für den mittleren IC 555 verwendet werden muss. Übrigens, haben Sie die RMS-Voreinstellung variiert und die Wellenformen überprüft? Bitte aktualisieren Sie dies, indem Sie dies tun so.

Jetzt sieht es viel besser aus und Sie können mit dem Wechselrichterkonzept fortfahren, indem Sie die Mosfets anschließen.

Ich nehme an, dass es aufgrund des 0,6-V-Abfalls der Diode nicht den Boden erreicht. Vielen Dank

Tatsächlich kann eine viel einfachere Schaltung mit ähnlichen Ergebnissen wie oben erstellt werden, wie in diesem Beitrag beschrieben: https://homemade-circuits.com/2013/04/how-to-modify-square-wave-inverter-into.html

Weitere Updates von Mr. Robin

Hallo Swagatam

Ich habe die RMS-Voreinstellung variiert und hier sind die angehängten Wellenformen. Ich möchte Sie fragen, welche Amplitude der Dreieckswelle Sie auf Pin 5 anwenden können und wie Sie sie synchronisieren würden, damit bei Pin 2 oder 7 + die Spitze in der liegt Mitte

Grüße Robin

Hier ist eine besser modifizierte Sinuswellenform, vielleicht versteht der Typ sie leichter. Es liegt an Ihnen, ob Sie sie veröffentlichen.

Übrigens habe ich eine 10uf-Kappe von Pin2 auf 10k-Widerstand auf .47uf-Kappe auf Masse genommen. Und die Dreieckswelle sah so aus (angegriffen). Nicht zu dreieckig, 7v p-p.

Ich werde die 4047-Option untersuchen

Prost Robin

Ausgangswellenform über dem Transformator-Netzausgang (220 V) Die folgenden Bilder zeigen die verschiedenen Wellenformbilder, die über die Ausgangsnetzwicklung des Transformators aufgenommen wurden.

Mit freundlicher Genehmigung von Robin Peter

Keine PWM, keine Last

Keine PWM mit Last

Mit PWM ohne Last

Mit PWM, mit Last

Das obige Bild wurde vergrößert

Die obigen Wellenformbilder sahen etwas verzerrt aus und waren nicht ganz wie Sinuswellen. Das Hinzufügen eines 0,45 uF / 400 V-Kondensators über dem Ausgang verbesserte die Ergebnisse drastisch, wie aus den folgenden Bildern hervorgeht.

Ohne Last, bei eingeschalteter PWM, Kondensator 0,45 uF / 400 V hinzugefügt

Bei PWM, mit Last und mit einem Ausgangskondensator ähnelt dies einer authentischen Sinuswellenform.

Alle oben genannten Überprüfungen und Tests wurden von Herrn Robin Peters durchgeführt.

Weitere Berichte von Herrn Robin

Ok, ich habe letzte Nacht noch einige Tests und Experimente durchgeführt und festgestellt, dass sich die Sinuswelle nicht verzerrte, wenn ich die Einschaltdauer auf 24 V erhöhte. (Ok, ich habe mein Vertrauen zurückgewonnen.) Ich fügte diese 2200uf-Kappe hinzu zwischen c / tapp und Masse, aber das machte keinen Unterschied für die Ausgangswellenform.

Ich bemerkte einige Dinge, die sich abspielten, als ich die D / C erhöhte, macht der Verkehr ein lautes Summen (als ob ein Relais sehr schnell hin und her vibriert). Die IRFZ44N werden sehr schnell heiß, auch ohne Last, wenn ich sie entferne Die Kappe dort scheint das System weniger zu belasten. Das Summen ist nicht so schlimm und die Z44n werden nicht so heiß. [Natürlich keine Sinuswelle]

Die Kappe befindet sich über dem Ausgang des Verkehrs nicht in Reihe mit einem Bein. Ich habe (3 verschiedene Wicklungen) runde Induktivitäten (ich denke, sie sind toriodisch) aus einem Schaltnetzteil genommen. Das Ergebnis war keine Verbesserung der Ausgangswelle (keine Änderung).

Die Trafo-Ausgangsspannung fiel ebenfalls ab.

Hinzufügen einer automatischen Lastkorrekturfunktion zu der oben modifizierten Idee einer Sinus-Wechselrichterschaltung:

Die oben gezeigte einfache Zusatzschaltung kann verwendet werden, um eine automatische Spannungskorrektur des Wechselrichterausgangs zu ermöglichen.

Die über die Brücke gespeiste Spannung wird gleichgerichtet und an die Basis des NPN-Transistors angelegt. Die Voreinstellung wird so eingestellt, dass sich die Ausgangsspannung im Leerlauf auf dem angegebenen Normalpegel einstellt.

Um genauer zu sein, sollte die obige Voreinstellung zunächst auf Bodenniveau gehalten werden, so dass der Transistor ausgeschaltet sagt.

Als nächstes sollte die 10k RMS-Voreinstellung an Pin 5 des PWM 555-IC so eingestellt werden, dass am Transformatorausgang etwa 300 V erzeugt werden.

Schließlich sollte die voreingestellte Lastkorrektur 220K neu ausgerichtet werden, um die Spannung auf etwa 230 V zu senken.

Getan! Hoffentlich reichen die obigen Einstellungen aus, um die Schaltung für die beabsichtigten automatischen Lastkorrekturen einzurichten.

Das endgültige Design könnte folgendermaßen aussehen:

Filterkreis

Die folgende Filterschaltung kann am Ausgang des obigen Inveters zur Steuerung der Harmonischen und zur Verbesserung eines saubereren Sinuswellenausgangs verwendet werden

Weitere Eingaben:

Das obige Design wurde von Herrn Theofanakis untersucht und weiter verbessert, der auch ein begeisterter Leser dieses Blogs ist.

Die Oszilloskopspur zeigt die modifizierte Wellenform des Wechselrichters über dem 10k-Widerstand, der am Netzausgang des Transformators angeschlossen ist.

Das oben modifizierte Wechselrichterdesign von Theofanakis Wechselrichter wurde von einem der begeisterten Anhänger dieses Blogs, Herrn Odon, getestet und genehmigt. Die folgenden Testbilder von Odon bestätigen die Sinuswelligkeit der obigen Wechselrichterschaltung.

Design Nr. 7: Hochleistungs-3Kva-modifiziertes Wechselrichterdesign

Der unten erläuterte Inhalt untersucht einen Prototyp einer 3-kVA-Sinus-Wechselrichterschaltung, der von Herrn Marcelin hergestellt wurde und nur BJTs anstelle der herkömmlichen Mosfets verwendet. Die PWM-Steuerschaltung wurde von mir entworfen.

In einem meiner vorherigen Beiträge haben wir eine 555-Wechselrichterschaltung mit reinem Sinuswellenäquivalent besprochen, die von Mr.Marcelin und mir gemeinsam entworfen wurde.

Wie die Schaltung gebaut wurde

Bei dieser Konstruktion habe ich starke Kabel verwendet, um die hohen Ströme aufrechtzuerhalten. Ich habe Abschnitte von 70 mm2 oder mehr kleinere Abschnitte parallel verwendet. 3 KVA Transformator ist eigentlich so fest wiegt 35 kg. Maße und Volumen sind für mich kein Nachteil. Am Transformator angebrachte Fotos und laufende Installation.

Die folgende Baugruppe steht kurz vor dem Abschluss, basierend auf dem 555 (SA 555) und der CD 4017

Bei meinem ersten Versuch mit Mosfets Anfang dieses Jahres habe ich IRL 1404 verwendet, dessen Vdss 40 Volt beträgt. Meiner Meinung nach unzureichende Spannung. Es wäre besser, Mosfets mit einem Vdss zu verwenden, der mindestens 250 Volt oder mehr beträgt.

In dieser neuen Installation sehe ich zwei Dioden an den Transformatorwicklungen vor.

Es wird auch einen Lüfter zum Kühlen geben.

TIPP 35 wird in jedem Zweig wie folgt um 10 montiert:

Komplette Prototypbilder

Finalisierte 3-KVA-Wechselrichterschaltung

Das endgültige Schaltungsdesign des 3-kVA-modifizierten Sinus-Wechselrichters sollte folgendermaßen aussehen:

Liste der Einzelteile

Alle Widerstände haben 1/4 Watt 5%, sofern nicht anders angegeben.

• 100 Ohm - 2nos (Wert kann zwischen 100 Ohm und 1K liegen)
• 1K - 2nos
• 470 Ohm - 1no (kann ein beliebiger Wert bis zu 1K sein)
• 2K2 - 1nos (etwas höherer Wert funktioniert auch)
• 180K-Voreinstellung - 2nos (jeder Wert zwischen 200K und 330K funktioniert)
• 10K-Voreinstellung - 1Nein (bitte 1K-Voreinstellung für ein besseres Ergebnis)
• 10 Ohm 5 Watt - 29nos

Kondensatoren

• 10nF - 2nos
• 5nF - 1no
• 50nF - 1no
• 1uF / 25V - 1no

Halbleiter

• 2,7 V Zenerdiode - 1 Nein (bis zu 4,7 V können verwendet werden)
• 1N4148 - 2nos
• 6A4 Diode - 2nos (in der Nähe des Transformators)
• IC NE555 - 3 Nr
• IC 4017 - 1Nr
• TIP142 - 2nos
• TIP35C - 20 Nr

• Transformator 9-0-9V 350 Ampere oder 48-0-48V / 60 Ampere
• Batterie 12V / 3000 Ah oder 48V 600 Ah

Wenn eine 48-V-Versorgung verwendet wird, stellen Sie sicher, dass diese für die IC-Stufen auf 12 V geregelt wird, und versorgen Sie die 48 V nur mit dem Mittelabgriff des Transformators.

So schützen Sie die Transistoren

Hinweis: Um die Transistoren vor einem thermischen Durchgehen zu schützen, montieren Sie die einzelnen Kanäle über gemeinsamen Kühlkörpern. Verwenden Sie daher einen langen Kühlkörper mit einer Lamelle für das obere Transistorarray und einen ähnlichen ähnlichen gemeinsamen Kühlkörper für das untere Transistorarray.

Eine Glimmerisolierung wäre glücklicherweise nicht erforderlich, da die Kollektoren miteinander verbunden sind und der Körper, der der Kollektor ist, effektiv über den Kühlkörper selbst verbunden wird. Dies würde tatsächlich viel harte Arbeit sparen.

Um eine maximale Leistungseffizienz zu erzielen, wird von mir die folgende Ausgangsstufe empfohlen, die mit den oben erläuterten PWM- und 4017-Stufen verwendet werden muss.

Schaltplan

Hinweis: Montieren Sie den gesamten oberen TIP36 über einem größeren Kühlkörper mit Rippen. Verwenden Sie während der Implementierung KEINEN Glimmerisolator.

Das gleiche muss mit den unteren TIP36-Arrays gemacht werden.

Stellen Sie jedoch sicher, dass sich diese beiden Kühlkörper niemals berühren.

Die TIP142-Transistoren müssen auf separaten einzelnen großen Lamellenhörern montiert werden.