Grid-tie Inverter (GTI) Circuit met behulp van SCR

Grid-tie inverter-concepten lijken misschien complex vanwege de vele kritieken die ermee gepaard gaan, maar met enig intelligent denken zou het daadwerkelijk kunnen worden geïmplementeerd met behulp van primitieve technologieën. Een van de ideeën is hier onderzocht.

Invoering

Het besproken idee van een eenvoudig omvormercircuit met netkoppeling werd voorgesteld door een van de geïnteresseerde lezers van deze blog, de heer RTO.

De door hem verzonden afbeeldingen worden hieronder weergegeven. In de eerste afbeelding vinden we het eenvoudige schakelschema dat bestaat uit een step-down transformator voor het vertalen van de netgegevens, een mosfet-triggerschakeling die de netgegevens accepteert en een bijbehorende omvormertransformator die wordt gebruikt om de DC-conversie van de netgegevens van de mosfet te versterken. netwerk.

Een slim uitziend GTI-circuit

Het idee ziet er vrij eenvoudig uit, en inderdaad erg slim:

De linker trapsgewijze transformator voert de gelijkgerichte halfgolfspanning naar de overeenkomstige mosfets die synchroon met de netinvoer beginnen te geleiden en de gelijkstroombron omzetten in een overeenkomstige wisselstroom over de omvormertransformator aan de rechterkant. De output van de omvormertransformator die nu een net-gesynchroniseerde wisselstroom is, voedt het net met de beoogde GTI-resultaten.

Het idee is getest door de heer RTO, maar hij klaagt over een lager rendement van de unit.

Dit kan komen door een belangrijk probleem in het ontwerp, namelijk de afwezigheid van een 'neutrale' draad over de uitgang van de omvormertransformator.

Met de getoonde opstelling zou de output reageren met een push-pull-actie over de secundaire van de rechter transformator, wat betekent dat beide uiteinden afwisselend 'HEET' of 'LIVE' worden tijdens de bewerkingen.
Het net zal dit als een 'kortsluiting' beschouwen voor elke omgekeerde halve cyclus van de transformator, omdat de netspanning altijd één draad als de nulleider heeft en nooit een 'LIVE'-aansluiting is.

We willen niet dat dit gebeurt.

Met behulp van een Center Transformer

Een eenvoudige oplossing is om een ​​middenaftakwikkeling te gebruiken voor de secundaire van de omvormertransformator. Dit zou het centrum weergeven als de 'dode' of 'neutrale' draad ten opzichte van de buitenste aftakkingen van de trafo. De bovenste kraan kan worden geconfigureerd met het rooster, terwijl de onderste aftakking naar een evenwichtsbelasting of effectiever teruggevoerd naar de primaire zijde voor het opladen van de batterij of het versterken van de gelijkstroombron zelf.

De testopstelling van het bovenstaande ontwerp is hier te zien:

Een ander probleem dat op afstand zou kunnen optreden, is de geleiding van de mosfet die niet exponentieel zou zijn, eerder een 'ongemakkelijke' en onherkenbare sinusgolf.

De mosfets kunnen worden vervangen door SCR's , zoals hieronder weergegeven. Hierdoor kan een perfecte sinusgolf worden opgewekt over de transformator van de omvormer en het net.

SCR's gebruiken voor de GTI

Een sterk verbeterde grid-tie inverter-schakeling met gebruik van het bovenstaande concept en SCR's wordt hieronder getoond. Het idee ziet er enorm vereenvoudigd en behoorlijk indrukwekkend uit.

De output van de rechterzijde en de transformator konden worden geconverteerd naar een middenaftakkingtopologie, waarbij de ene halve wikkeling is geïntegreerd met het net, terwijl de andere helft wordt onderworpen aan een evenwichtsbelasting zodat de middenaftakking op de juiste wijze wordt geconditioneerd om de nulleider te zijn voor het systeem.

De balansbelasting zou kunnen worden vervangen door een laadcircuit om de omvormerbatterij zelf op te laden, dit zou de input versterken met extra vermogen en meer back-uptijd.

SCR's worden niet vergrendeld

Op het eerste gezicht lijkt het erop dat de SCR's worden vergrendeld omdat er een DC wordt gebruikt over de anode / kathode, maar volgens mij zal dit niet gebeuren, omdat de poort van de SCR wordt onderworpen aan een afwisselend omkerende AC die de SCR wordt niet vergrendeld elke keer dat de AC-voeding van de poort van polariteit verandert