Eenvoudig 3-fasen omvormercircuit

De post beschrijft hoe je een driefasig invertercircuit kunt maken dat kan worden gebruikt in combinatie met elk gewoon enkelfasig blokgolf invertercircuit. Het circuit is aangevraagd door een van de geïnteresseerde lezers van deze blog.

BIJWERKEN ​ Op zoek naar een op Arduino gebaseerd ontwerp? Misschien vindt u deze handig:

Arduino 3-fase omvormer

Het circuitconcept

Een driefasige belasting kan worden bediend vanaf een enkelfasige omvormer door de volgende toegelichte circuitfasen te gebruiken.

In principe kunnen de betrokken fasen worden onderverdeeld in drie groepen:

• De PWM-generatorcircuit
• De 3-fasen signaalgenerator circuit
• Het mosfet-stuurcircuit

Het eerste diagram hieronder toont de PWM-generatortrap, deze kan worden begrepen met de volgende punten:

De oscillator en de PWM-fase

De IC 4047 is standaard bedraad slipper uitgangsgenerator met de snelheid van de gewenste netfrequentie ingesteld door VR1 en C1.

De gedimensioneerde push-pull PWM komt nu beschikbaar op de E / C-kruising van de twee BC547-transistors.
Deze PWM wordt toegepast op de ingang van de driefasige generator die in de volgende sectie wordt uitgelegd.

Het volgende circuit toont een eenvoudig driefasig generatorcircuit dat het bovenstaande push-pull-ingangssignaal omzet in 3 discrete uitgangen, in fase verschoven met 120 graden.

Deze uitgangen worden verder gesplitst door individuele push-pull-trappen gemaakt van een NOT-poort-trappen. Deze 3 discrete 120 graden in fase verschoven, push-pull PWM's worden nu de voedingsingangssignalen (HIN, LIN) voor de laatste driefasige driverfase die hieronder wordt uitgelegd.

Deze signaalgenerator gebruikt een enkele 12V-voeding en geen dubbele voeding.

Volledige uitleg is hierin te vinden 3-fasen signaalgenerator artikel

Het onderstaande circuit toont een driefasige inverter-invertercircuitfase met behulp van de H-bridge mosfets-configuratie die de in fase verschoven PWM's van de bovenstaande trap ontvangt en deze omzet in overeenkomstige hoogspannings-AC-uitgangen voor het bedienen van de aangesloten driefasige belasting, normaal gesproken zou dit een 3 fase motor.

De 330 hoge spanning over de individuele mosfet-stuurprogramma's wordt verkregen van elke standaard enkelfasige omvormer die is geïntegreerd in de getoonde mosfets-drains voor het voeden van de gewenste driefasige belasting.

De driefasige full-bridge driverfase

In bovenstaande 3-fasen generatorcircuit (voorlaatste diagram) het gebruik van een sinusgolf heeft geen zin omdat de 4049 deze uiteindelijk zou omzetten in blokgolven, en bovendien gebruiken de driver-IC's in het laatste ontwerp digitale IC's die niet op sinusgolven reageren.

Daarom is het een beter idee om een ​​driefasige blokgolfsignaalgenerator te gebruiken voor het voeden van de laatste drivertrap.

U kunt het artikel raadplegen waarin wordt uitgelegd hoe je een 3-fase omvormercircuit voor zonne-energie maakt voor het begrijpen van de werking en implementatiedetails van de driefasige signaalgenerator.

Met behulp van IC IR2103

Een relatief eenvoudigere versie van het bovenstaande driefasige invertercircuit kan hieronder worden bestudeerd, met behulp van de IC IR2103 half bridge driver ICS. Deze versie mist de afsluitfunctie, dus als u de afsluitfunctie niet wilt opnemen, kunt u het volgende eenvoudiger ontwerp proberen.

Vereenvoudiging van de bovenstaande ontwerpen

In het hierboven toegelichte driefasige invertercircuit ziet de driefasige generatortrap er onnodig ingewikkeld uit en daarom besloot ik op zoek te gaan naar een alternatieve, gemakkelijkere optie om dit specifieke gedeelte te vervangen.

Na wat zoeken vond ik het volgende interessante 3-fasige generatorcircuit dat er met zijn instellingen vrij eenvoudig en duidelijk uitziet.

Daarom kunt u nu eenvoudig het eerder toegelichte IC 4047 en de opamp-sectie volledig vervangen en dit ontwerp integreren met HIN, LIN-ingangen van het driefasige stuurcircuit.

Maar vergeet niet dat u nog steeds de N1 ---- N6-poorten tussen dit nieuwe circuit en het volledige bridge-stuurcircuit moet gebruiken.

Een 3-fasen omvormercircuit op zonne-energie maken

Tot dusver hebben we geleerd hoe we een basis 3-fasen invertercircuit kunnen maken, nu zullen we zien hoe een zonne-omvormer met een driefasige uitgang kan worden gebouwd met heel gewone IC's en passieve componenten.

Het concept is in wezen hetzelfde, ik heb zojuist de driefasige generatorfase voor de toepassing gewijzigd.

Basisvereiste van de omvormer

Voor het verkrijgen van een driefasige AC-uitgang van een enkele fase of een DC-bron hebben we drie fundamentele circuitfasen nodig:

1. Een 3 fasen generator of processorcircuit
2. Een driefasige driver-power stage-schakeling.
3. Een boost-convertercircuit
4. Zonnepaneel (passend beoordeeld)

Om te leren hoe u een zonnepaneel kunt matchen met een batterij en omvormer, kunt u de volgende tutorial lezen:

Bereken zonnepanelen voor omvormers

Een goed voorbeeld kan in dit artikel worden bestudeerd, waarin een eenvoudig driefasig invertercircuit wordt uitgelegd

In het huidige ontwerp nemen we ook deze drie basisfasen op, laten we eerst leren over het 3-fasige generatorprocessorcircuit uit de volgende discussie:

Hoe het werkt

Het bovenstaande diagram toont het basisprocessorcircuit dat er ingewikkeld uitziet, maar dat is het eigenlijk niet. Het circuit is opgebouwd uit drie secties, de IC 555 die de driefasige frequentie bepaalt (50 Hz of 60 Hz), de IC 4035 die de frequentie opsplitst in de vereiste 3 fasen gescheiden door een fasehoek van 120 graden.

R1, R2 en C moeten op de juiste manier worden geselecteerd voor het verkrijgen van een frequentie van 50 Hz of 60 Hz bij een inschakelduur van 50%.

8 nummers NIET-poorten van N3 tot N8 kunnen worden gezien die eenvoudig zijn ingebouwd voor het splitsen van de gegenereerde drie fasen in paren van hoge en lage logische uitgangen.

Deze NOT-poorten kunnen worden verkregen van twee 4049 IC's.

Deze paren hoge en lage uitgangen over de afgebeelde NOT-poorten worden essentieel voor het voeden van onze volgende driefasige driver-vermogensfase.

De volgende uitleg geeft details over het driefasige mosfet-stuurcircuit op zonne-energie

Opmerking: de uitschakelingspin moet op de aardleiding worden aangesloten als deze niet wordt gebruikt, anders werkt het circuit niet

Zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding, is deze sectie gebouwd over 3 afzonderlijke driver-IC's voor de halve brug met IRS2608 die gespecialiseerd zijn voor het aansturen van hoge zij- en lage zij-mosfet-paren.

De configuratie ziet er vrij eenvoudig uit, dankzij deze zeer geavanceerde driver-IC van International Rectifier.

Elke IC-trap heeft zijn eigen HIN (high In) en LIN (low In) ingangspennen en ook hun respectievelijke toevoer Vcc / grondpennen.

Alle Vcc moeten worden samengevoegd en verbonden met de 12V-voedingslijn van het eerste circuit (pin4 / 8 van IC555), zodat alle circuittrappen toegankelijk worden voor de 12V-voeding afkomstig van het zonnepaneel.

Evenzo moeten alle grondpennen en -lijnen tot een gemeenschappelijke rail worden gemaakt.

De HIN en LIN moeten worden samengevoegd met de uitgangen die worden gegenereerd door de NOT-poorten zoals gespecificeerd in het tweede diagram.

De bovenstaande opstelling zorgt voor de 3-fasenverwerking en -versterking, maar aangezien de 3-fasenoutput op het lichtnet moet zijn en een zonnepaneel een maximum van 60V kan hebben, moeten we een opstelling hebben die het mogelijk maakt om deze lage 60 te versterken. volt zonnepaneel op het vereiste niveau van 220V of 120V.

Met behulp van IC 555 gebaseerde Flyback Buck / Boost Converter

Dit kan eenvoudig worden geïmplementeerd via een eenvoudig op 555 IC gebaseerd boost-convertercircuit, zoals hieronder kan worden onderzocht:

Nogmaals, de getoonde configuratie van de 60V naar 220V boost-omzetter ziet er niet zo moeilijk uit en kan worden geconstrueerd met heel gewone componenten.

De IC 555 is geconfigureerd als een astabiel met een frequentie van ongeveer 20 tot 50 kHz. Deze frequentie wordt via een push-pull BJT-trap naar de poort van een schakelende mosfet gevoerd.

Het hart van het boostcircuit wordt gevormd met behulp van een compacte ferrietkerntransformator die de aandrijffrequentie van de mosfet ontvangt en de 60V-input omzet in de vereiste 220V-output.

Deze 220V DC wordt tenslotte met de eerder toegelichte mosfet driver stage over de drains van de driefasige mosfets bevestigd om de 220V driefasige output te bereiken.

De boost-omzettertransformator kan op elke geschikte EE-kern / spoelconstructie worden gebouwd met behulp van 1 mm 50 windingen primair (twee 0,5 mm bifilaire magneetdraden parallel) en secundair met behulp van 0,5 mm magneetdraad met 200 windingen