Zelfgemaakt 100VA tot 1000VA Grid-tie Inverter Circuit

Het volgende concept beschrijft een eenvoudig maar levensvatbaar omvormercircuit voor zonne-energie dat op de juiste manier kan worden aangepast voor het genereren van wattage van 100 tot 1000 VA en hoger.

Wat is een omvormer voor netkoppeling

Het is een omvormersysteem dat is ontworpen om te werken als een gewone omvormer die gebruikmaakt van een DC-ingangsvermogen, met de uitzondering dat de output wordt teruggevoerd naar het openbare stroomnet.

Dit extra vermogen aan het net kan bedoeld zijn om bij te dragen aan de steeds toenemende stroombehoefte en ook om een ​​passief inkomen te genereren van het nutsbedrijf in overeenstemming met hun voorwaarden (alleen van toepassing in beperkte landen).

Voor het implementeren van het bovenstaande proces is ervoor gezorgd dat de output van de omvormer perfect gesynchroniseerd is met het netstroom in termen van RMS, golfvorm, frequentie en polariteit, om onnatuurlijk gedrag en problemen te voorkomen.

Het voorgestelde concept dat door mij is ontworpen, is nog een ander circuit van de omvormer voor netkoppeling (niet geverifieerd) dat nog eenvoudiger en redelijker is dan het vorig ontwerp ​

Het circuit kan worden begrepen met behulp van de volgende punten:

Hoe het GTI-circuit werkt

Wisselstroom van het elektriciteitsnet wordt toegepast op TR1, een trapsgewijze transformator.

TR1 verlaagt de netspanning naar 12V en corrigeert deze met behulp van het brugnetwerk gevormd door de vier 1N4148-diodes.

De gelijkgerichte spanning wordt gebruikt voor het voeden van de IC's via de afzonderlijke 1N4148-diodes die zijn aangesloten over de relevante pinouts van de IC's, terwijl de bijbehorende 100uF-condensatoren ervoor zorgen dat de spanning op de juiste manier wordt gefilterd.

De gelijkgerichte spanning die net na de brug wordt verkregen, wordt ook gebruikt als de verwerkingsingangen voor de twee IC's.

Aangezien het bovenstaande signaal (zie de golfvormafbeelding # 1) ongefilterd is, bestaat het uit een frequentie van 100 Hz en wordt het het bemonsteringssignaal voor verwerking en om de vereiste synchronisatie mogelijk te maken.

Eerst wordt het naar pin # 2 van IC555 gevoerd, waar zijn frequentie wordt gebruikt om te vergelijken met de zaagtandgolven (zie golfvorm # 2) over pin # 6/7 verkregen van de collector van de transistor BC557.

De bovenstaande vergelijking stelt de IC in staat om de beoogde PWM-uitgang te creëren, synchroon met de frequentie van het net.

Het signaal van de brug wordt ook naar pin # 5 gevoerd, die de RMS-waarde van de output PWM nauwkeurig vastlegt in overeenstemming met de golfvorm van het rooster (zie golfvorm # 3).

Op dit punt is de uitvoer van de 555 echter laag in vermogen en moet deze worden versterkt en ook worden verwerkt, zodat deze beide helften van het AC-signaal repliceert en genereert.

Voor het uitvoeren van het bovenstaande, de 4017 en de mosfet-trap is ingebouwd ​

De 100Hz / 120Hz van de brug wordt ook ontvangen door de 4017 op pin # 14, wat betekent dat de output nu in volgorde wordt gezet en herhaald van pin # 3 terug naar pin # 3, zodat de mosfets achter elkaar worden geschakeld en precies op de frequentie van 50Hz, wat betekent dat elke mosfet afwisselend 50 keer per seconde zou geleiden.

De mosfets reageren op de bovenstaande acties van de IC4017 en genereren het bijbehorende push-pull-effect over de aangesloten transformator die op zijn beurt de vereiste AC-netspanning produceert bij zijn secundaire wikkeling.

Dit kan worden geïmplementeerd door een DC-ingang aan de mosftes te leveren vanuit een hernieuwbare bron of een batterij.

De bovenstaande spanning zou echter een gewone blokgolf zijn, niet overeenkomend met de golfvorm van het rooster, totdat en tenzij we het netwerk opnemen dat de twee 1N4148-diodes omvat die zijn verbonden over de poorten van de mosfets en pin # 3 van IC555.

Het bovenstaande netwerk hakt de blokgolven aan de poorten van de mosftes nauwkeurig af met betrekking tot het PWM-patroon, of met andere woorden, het snijdt de blokgolven exact af die exact overeenkomen met de grid AC-golfvorm, zij het in PWM-vorm (zie golfvorm # 4).

De bovenstaande uitvoer wordt nu teruggevoerd naar het raster volgens de rasterspecificaties en -patronen nauwkeurig.

Het uitgangsvermogen kan worden gewijzigd van 100 watt naar 1000 watt of zelfs meer door de juiste dimensionering van de ingangs-DC, de mosfets en de transformatorwaarden.

Het besproken circuit van de omvormer voor zonne-energienetten blijft alleen actief zolang de netstroom aanwezig is, op het moment dat de netspanning uitvalt, schakelt TR1 de ingangssignalen UIT en komt het hele circuit tot stilstand, een situatie die strikt noodzakelijk is voor de omvormer met netkoppeling circuit systemen.

Schakelschema

Aangenomen golfvormafbeeldingen

Er klopt iets niet in het bovenstaande ontwerp

Volgens de heer Selim Yavuz had het bovenstaande ontwerp een paar dingen die twijfelachtig leken en gecorrigeerd moesten worden, laten we horen wat hij te zeggen had:

Hallo Swag,

hoop dat het goed met je gaat.

Ik heb geprobeerd uw circuit op een broodplank. Het lijkt te werken, behalve pwm-gedeelte. Om de een of andere reden krijg ik een dubbele bult maar geen echte pwm. Kun je me alsjeblieft helpen begrijpen hoe 555 pwm doet? Ik heb gemerkt dat 2.2k en 1u een helling van 10ms creëren. Ik denk dat de oprit veel sneller zou moeten zijn, aangezien de halve golf 10 ms is. Misschien heb ik een paar dingen gemist.

Ook doet de 4017 een schone baan en schakelt hij graag heen en weer. Wanneer u het apparaat opstart, zorgt de 100 Hz-klok ervoor dat de teller altijd begint bij 0. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat deze altijd in fase is met het net?

Waardeer uw hulp en ideeën.
Vriendelijke groeten,
Selim

Het circuitprobleem oplossen

Hallo Selim,

Bedankt voor de update.
Je hebt absoluut gelijk, de driehoeksgolven zouden veel hoger in frequentie moeten zijn in vergelijking met de modulatie-ingang op pin # 5.
Hiervoor zouden we kunnen gaan voor een aparte 300Hz (ongeveer) 555 IC astable voor voeding pin2 van de pwm IC 555.
Dit lost volgens mij alle problemen op.
De 4017 moet worden geklokt via 100Hz ontvangen van de bruggelijkrichter en zijn pin3, pin2 moet worden gebruikt voor het aandrijven van de poorten en pin4 moet worden aangesloten op pin15. Dit zorgt voor een perfecte synchronisatie met de netfrequentie.
Vriendelijke groeten.

Afgerond ontwerp volgens het bovenstaande gesprek

Het bovenstaande diagram is hieronder opnieuw getekend met verschillende onderdeelnummers en jumper-notaties

WAARSCHUWING: HET IDEE IS UITSLUITEND GEBASEERD OP IMAGINATIEVE SIMULATIE, DE DISCRETIE VAN DE KIJKER IS STRIKT AANBEVOLEN.

Een belangrijk probleem met het bovenstaande ontwerp waarmee veel van de constructeurs te maken hadden, was het opwarmen van een van de mosfets tijdens de GTI-operaties. Een mogelijke oorzaak en oplossing zoals voorgesteld door de heer Hsen wordt hieronder weergegeven.

De voorgestelde correctie in de mosfet-fase zoals aanbevolen door de heer Hsen is hier ook bijgevoegd, hopelijk zullen de genoemde wijzigingen helpen om het probleem permanent onder controle te houden:

Hallo mr. Swagatam:

Ik heb je diagram opnieuw bekeken en ik ben er vast van overtuigd dat de poorten van de MOSFET's een modulerend signaal (HF PWM) zullen bereiken en niet een eenvoudig signaal van 50 cs. Daarom sta ik erop dat er een krachtigere driver, de CD4017, moet worden ingebouwd, en dat de serieweerstand van een veel lagere waarde moet zijn.

Een ander ding om te overwegen is dat op de kruising van de weerstand en de poort geen ander toegevoegd element mag zijn, en in dit geval zie ik naar de diodes 555 gaan.

Omdat dit de reden kan zijn waarom een ​​van de MOFET's verwarmt omdat deze zelf kan oscilleren. Dus ik denk dat de mosfet opwarmt omdat hij oscilleert en niet vanwege de uitgangstransformator.

Pardon, maar mijn zorg is dat uw project slaagt omdat ik me erg goed voel en het is niet mijn bedoeling om kritiek te leveren.

Met genegenheid, hsen

Verbeterde Mosfet-driver

Volgens de suggesties van de heer Hsen zou de volgende BJT-buffer kunnen worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de mosfets kunnen werken met betere veiligheid en controle.