3 أفضل دوائر العاكس غير المتحولة

كما يوحي الاسم ، فإن دائرة العاكس التي تحول مدخلات التيار المستمر إلى تيار متردد دون الاعتماد على محث أو محول تسمى العاكس غير المحول.

نظرًا لعدم استخدام المحول القائم على المحرِّض ، فإن المدخلات DC تكون عادةً مساوية لقيمة الذروة للتيار المتردد المتولد عند خرج العاكس.

يساعدنا المنشور على فهم 3 دوائر عاكس مصممة للعمل دون استخدام محول ، واستخدام شبكة IC كاملة الجسر ودائرة مولد SPWM.

العاكس غير المحول باستخدام IC 4047

لنبدأ بطوبولوجيا H-Bridge التي ربما تكون الأبسط في شكلها. ومع ذلك ، من الناحية الفنية ، ليس هو الخيار المثالي ، ولا يوصى به ، لأنه مصمم باستخدام مجموعات p / n-channel mosfets. تُستخدم mosfets P-channel كالموسفيت ذات الجانب العالي ، والقناة n كالجانب المنخفض.

منذ ذلك الحين ، يتم استخدام mosfets p-channel على الجانب العالي ، فإن التمهيد يصبح غير ضروري ، وهذا يبسط التصميم كثيرًا. هذا يعني أيضًا أن هذا التصميم لا يجب أن يعتمد على برامج تشغيل خاصة.

على الرغم من أن التصميم يبدو رائعًا وجذابًا ، إلا أنه يحتوي على بعض العيوب الأساسية . وهذا هو بالضبط سبب تجنب هذا الهيكل في الوحدات المهنية والتجارية.

ومع ذلك ، إذا تم بناؤه بشكل صحيح ، فقد يخدم الغرض من التطبيقات منخفضة التردد.

ها هي الدائرة الكاملة باستخدام IC 4047 كمولد تردد قطب طوطم مستقر

قائمة الاجزاء

جميع المقاومات 1/4 وات 5٪

• R1 = 56 كيلو
• C1 = 0.1 فائق التوهج / قدرة شرائية
• IC pin 10/11 المقاوم = 330 أوم - 2nos
• مقاومات بوابة MOSFET = 100k - 2nos
• المقرنات البصرية = 4N25 - عدد 2
• دوائر MOSFET ذات القناة P العلوية = FQP4P40 - 2nos
• وحدات MOSFET ذات القناة N السفلية = IRF740 = 2nos
• ثنائيات زينر = 12 فولت ، 1/2 وات - عدد 2

الفكرة التالية هي أيضًا دائرة جسر h لكن هذه الدائرة تستخدم mosfets n-channel الموصى بها. تم طلب الحلبة من قبل السيد رالف ويتشرت

المواصفات الرئيسية

تحياتي من سانت لويس بولاية ميسوري.
هل أنت على استعداد للتعاون في مشروع العاكس ؟ سأدفع لك مقابل التصميم و / أو وقتك ، إذا كنت ترغب في ذلك.

لديّ بريوس 2012 و 2013 ، وأمي لديها بريوس 2007. بريوس فريدة من نوعها من حيث أنها تحتوي على 200 VDC (الاسمية) بطارية عالية الجهد. استفاد مالكو سيارات بريوس في الماضي من حزمة البطاريات هذه مع محولات جاهزة لإخراج الفولتية الأصلية وتشغيل الأدوات والأجهزة. (هنا في الولايات المتحدة ، 60 هرتز ، 120 و 240 فولت تيار متردد ، كما تعلمون بالتأكيد). المشكلة هي أن تلك المحولات لم تعد تُصنع ، لكن الطراز Prius لا يزال كذلك.

فيما يلي بعض المحولات التي تم استخدامها في الماضي لهذا الغرض:

1) PWRI2000S240VDC (انظر المرفق) لم يعد يتم تصنيعه!

2) Emerson Liebert Upstation S (هذا في الواقع UPS ، لكنك قمت بإزالة حزمة البطارية ، التي كانت 192 VDC اسمية.) (انظر المرفق.) لم تعد مصنّعة!

من الناحية المثالية ، أتطلع لتصميم عاكس مستمر بقدرة 3000 وات ، موجة جيبية نقية ، خرج 60 هرتز ، 120 فولت تيار متردد (مع طور انقسام 240 فولت تيار متردد ، إن أمكن) ، ومحول أقل. ربما ذروة 4000-5000 واط. الإدخال: 180-240 فولت تيار مستمر. قائمة أمنيات تمامًا ، أعرف.

أنا مهندس ميكانيكي ، ولدي بعض الخبرة في بناء الدوائر ، وكذلك برمجة وحدات تحكم Picaxe الدقيقة. ليس لدي خبرة كبيرة في تصميم الدوائر من البداية. أنا على استعداد للمحاولة والفشل ، إذا لزم الأمر!

التصميم

لقد ناقشت بالفعل في هذه المدونة أكثر من 100 تصميم ومفاهيم العاكس ، يمكن تنفيذ الطلب أعلاه بسهولة عن طريق تعديل أحد تصميماتي الحالية ، وتجربته للتطبيق المحدد.

بالنسبة لأي تصميم بدون محول ، يجب أن يكون هناك بعض الأشياء الأساسية المضمنة في التنفيذ: 1) يجب أن يكون العاكس عبارة عن عاكس جسر كامل باستخدام برنامج تشغيل جسر كامل و 2) يجب أن يكون مصدر التيار المستمر للإدخال مساويًا لجهد الخرج المطلوب مستوى.

بدمج العاملين المذكورين أعلاه ، يمكن رؤية تصميم عاكس أساسي بقدرة 3000 وات في الرسم البياني التالي ، الذي يحتوي على نقي موجة جيبية الناتج الناتج خاصية.

يمكن فهم تفاصيل أداء العاكس بمساعدة النقاط التالية:

الأساسي أو التكوين القياسي لعاكس الجسر الكامل يتم تشكيله بواسطة برنامج تشغيل الجسر الكامل IC IRS2453 وشبكة mosfet المرتبطة.

حساب تردد العاكس

تتمثل وظيفة هذه المرحلة في تأرجح الحمل المتصل بين mosfets بمعدل تردد معين على النحو الذي تحدده قيم شبكة Rt / Ct.

يمكن تعيين قيم مكونات التوقيت RC هذه بالصيغة: f = 1 / 1.453 x Rt x Ct حيث Rt في Ohms و Ct في Farads. يجب ضبطه لتحقيق 60 هرتز لاستكمال خرج 120 فولت المحدد ، وبدلاً من ذلك لمواصفات 220 فولت يمكن تغيير هذا إلى 50 هرتز.

يمكن تحقيق ذلك أيضًا من خلال بعض التجارب العملية والخطأ ، من خلال تقييم مدى التردد باستخدام مقياس تردد رقمي.

لتحقيق نتيجة جيبية نقية ، يتم فصل بوابات mosfets ذات الجانب المنخفض عن خلاصات IC الخاصة بها ، ويتم تطبيقها بنفس الطريقة من خلال مرحلة BJT العازلة ، والتي تم تكوينها للعمل من خلال إدخال SPWM.

توليد SPWM

SPWM الذي يرمز إلى تعديل عرض النبضة الجيبية هو تكوين حول opamp IC وحيدة IC 555 PWM geneartor.

على الرغم من أن IC 555 تم تكوينه على أنه PWM ، إلا أن خرج PWM من طرفه رقم 3 لا يستخدم أبدًا ، بل يتم استخدام موجات المثلث المتولدة عبر مكثف التوقيت لنحت SPWM. هنا من المفترض أن تكون إحدى عينات الموجات المثلثية أبطأ بكثير في التردد ، ومتزامنة مع تردد IC الرئيسي ، بينما يحتاج الآخر إلى موجات مثلثية أسرع ، والتي يحدد ترددها بشكل أساسي عدد الأعمدة التي قد يكون لدى SPWM.

يتم تكوين opamp مثل المقارنة ويتم تغذيتها بعينات موجة مثلثة لمعالجة SPWMs المطلوبة. يتم استخراج موجة مثلث واحدة وهي أبطأ من دبوس Ct الخاص بـ IC IRS2453 الرئيسي

تتم المعالجة بواسطة opamp IC من خلال مقارنة موجتي المثلث عند نقاط الإدخال الخاصة به ، ويتم تطبيق SPWM الذي تم إنشاؤه على قواعد مرحلة BJT العازلة.

يتم تبديل المخازن المؤقتة BJTs وفقًا لنبضات SPWM وتأكد من تبديل mosfets الجانب المنخفض أيضًا بنفس النمط.

يمكّن التبديل أعلاه خرج التيار المتردد أيضًا من التبديل بنمط SPWM لكل من دورات شكل موجة تردد التيار المتردد.

اختيار mosfets

نظرًا لأنه تم تحديد عاكس بدون محول 3kva ، يجب تصنيف mosfets بشكل مناسب للتعامل مع هذا الحمل.

رقم mosfet 2SK 4124 المشار إليه في الرسم البياني لن يكون قادرًا في الواقع على تحمل حمولة 3kva لأنه تم تصنيفها للتعامل مع 2kva كحد أقصى.

تسمح لنا بعض الأبحاث على الشبكة بالعثور على mosfet: IRFB4137PBF-ND الذي يبدو جيدًا للعمل على أحمال تزيد عن 3 كيلو فولت ، نظرًا لتصنيف الطاقة الهائل عند 300 فولت / 38 أمبير.

نظرًا لأنه محول 3kva عاكس ، يتم التخلص من مسألة اختيار المحول ، ولكن يجب تصنيف البطاريات بشكل مناسب لإنتاج 160 فولت على الأقل أثناء الشحن المعتدل ، وحوالي 190 فولت عند الشحن الكامل.

تصحيح الجهد التلقائي.

يمكن تحقيق التصحيح التلقائي عن طريق ربط شبكة تغذية مرتدة بين أطراف الخرج ودبوس Ct ، ولكن قد لا يكون هذا مطلوبًا في الواقع لأن الأواني IC 555 يمكن استخدامها بشكل فعال لإصلاح RMS لجهد الخرج ، وبمجرد تعيين يمكن توقع أن يكون جهد الخرج ثابتًا وثابتًا تمامًا بغض النظر عن ظروف الحمل ، ولكن فقط طالما أن الحمل لا يتجاوز السعة القصوى للطاقة للعاكس.

2) العاكس غير المحول مع شاحن البطارية والتحكم في ردود الفعل

نناقش أدناه مخطط الدائرة الثانية لعاكس محول مضغوط بدون دمج محول حديد ضخم. بدلاً من محول الحديد الثقيل ، فإنه يستخدم محثًا من الفريت الأساسي كما هو موضح في المقالة التالية. لم يتم تصميم المخطط من قبلي ، لقد تم توفيره لي من قبل أحد القراء المتحمسين لهذه المدونة السيد ريتيش.

التصميم عبارة عن تكوين كامل يتضمن معظم الميزات مثل تفاصيل لف محول الفريت ، مرحلة مؤشر الجهد المنخفض ، مرفق تنظيم جهد الخرج ، إلخ.

لم يتم تحديث شرح التصميم أعلاه بعد ، وسأحاول تحديثه قريبًا ، في هذه الأثناء يمكنك الرجوع إلى الرسم التخطيطي وتوضيح شكوكك من خلال التعليق ، إن وجد.

تصميم عاكس مدمج 200 وات # 3

يظهر التصميم الثالث أدناه دائرة عاكس بقدرة 200 وات بدون محول (بدون محول) باستخدام إدخال تيار مستمر 310 فولت. إنه تصميم متوافق مع موجة جيبية.

مقدمة

العواكس كما نعلم هي الأجهزة التي تقوم بتحويل أو بالأحرى عكس مصدر الجهد المنخفض DC إلى خرج تيار متردد عالي الجهد.

عادة ما يكون ناتج التيار المتردد عالي الجهد الناتج بترتيب مستويات جهد التيار الكهربائي المحلي. ومع ذلك ، فإن عملية التحويل من الجهد المنخفض إلى الجهد العالي تتطلب دائمًا تضمين محولات ضخمة وضخمة. هل لدينا خيار لتجنب ذلك وإنشاء دائرة عاكس بدون محول؟

نعم ، هناك طريقة بسيطة جدًا لتنفيذ تصميم العاكس بدون محول.

يتطلب العاكس الذي يستخدم بطارية ذات جهد كهربي منخفض بشكل أساسي تعزيزها إلى جهد التيار المتردد المرتفع المقصود والذي بدوره يجعل تضمين المحول أمرًا ضروريًا.

هذا يعني أنه إذا تمكنا من استبدال جهد الدخل المنخفض DC بمستوى DC يساوي مستوى الإخراج AC المقصود ، فيمكن ببساطة التخلص من الحاجة إلى محول.

يشتمل مخطط الدائرة على إدخال تيار مستمر عالي الجهد لتشغيل دائرة عاكس موسفيت بسيطة ويمكننا أن نرى بوضوح أنه لا يوجد محول متضمن.

تشغيل الدائرة

الجهد العالي للتيار المستمر يساوي الناتج المطلوب AC المشتق من خلال ترتيب 18 بطارية صغيرة ، 12 فولت في السلسلة.

البوابة N1 مأخوذة من IC 4093 ، تم تكوين N1 كمذبذب هنا.

نظرًا لأن IC يتطلب جهدًا تشغيليًا صارمًا بين 5 و 15 فولت ، يتم أخذ الإدخال المطلوب من إحدى البطاريات 12 فولت ويتم تطبيقه على مخارج IC ذات الصلة.

وبالتالي يصبح التكوين بأكمله بسيطًا للغاية وفعالًا ويلغي تمامًا الحاجة إلى محول ضخم وثقيل.

جميع البطاريات 12 فولت و 4 أمبير مصنفة وهي صغيرة جدًا وحتى عند توصيلها معًا لا يبدو أنها تغطي مساحة كبيرة جدًا ، وقد يتم تكديسها بإحكام لتشكيل وحدة مدمجة.

سيكون الخرج 110 فولت تيار متردد عند 200 واط.

قائمة الاجزاء

• Q1, Q2 = MPSA92
• Q3 = MJE350
• Q4، Q5 = MJE340
• Q6، Q7 = K1058،
• Q8, Q9 = J162
• NAND IC = 4093 ،
• D1 = 1N4148
• البطارية = 12 فولت / 4 أمبير ، 18 غ.

الترقية إلى إصدار Sinewave

يمكن ترقية دائرة العاكس غير المحولة البسيطة التي تمت مناقشتها أعلاه والتي تبلغ 220 فولت إلى عاكس موجة جيبية نقية أو حقيقية ببساطة عن طريق استبدال مذبذب الإدخال بدائرة مولد موجة جيبية كما هو موضح أدناه:

يمكن العثور على قائمة أجزاء لمذبذب موجة جيبية في هذا المنشور

دائرة العاكس للطاقة الشمسية غير المحولة

تعد الشمس مصدرًا رئيسيًا وغير محدود للطاقة الخام المتوفرة على كوكبنا مجانًا تمامًا. هذه القوة في الأساس على شكل حرارة ، ولكن البشر اكتشفوا طرقًا لاستغلال الضوء أيضًا من هذا المصدر الضخم لتصنيع الطاقة الكهربائية.

ملخص

أصبحت الكهرباء اليوم هي خط الحياة لجميع المدن وحتى المناطق الريفية. مع استنفاد الوقود الأحفوري ، يعد ضوء الشمس بأن يكون أحد المصادر المتجددة الرئيسية للطاقة التي يمكن الوصول إليها مباشرة من أي مكان وتحت جميع الظروف على هذا الكوكب ، مجانًا. دعنا نتعلم إحدى طرق تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء لمصلحتنا الشخصية.

في إحدى مشاركاتي السابقة ، ناقشت دائرة العاكس الشمسي التي كانت تتبع نهجًا بسيطًا ودمجت طوبولوجيا عاكس عادية باستخدام محول.

المحولات كما نعلم جميعًا ضخمة وثقيلة وقد تصبح غير ملائمة لبعض التطبيقات.
في التصميم الحالي ، حاولت التخلص من استخدام المحولات من خلال دمج mosfets عالية الجهد وبتصعيد الجهد من خلال سلسلة توصيل الألواح الشمسية. دعنا ندرس التكوين بالكامل بمساعدة النقاط التالية:

كيف تعمل

بالنظر إلى الرسم التخطيطي للدائرة العاكس غير المحولات المبني على الطاقة الشمسية الموضح أدناه ، يمكننا أن نرى أنه يتكون أساسًا من ثلاث مراحل رئيسية ، أي. تتكون مرحلة المذبذب من IC 555 متعدد الاستخدامات ، وتتكون مرحلة الإخراج من موسفتين للطاقة عالية الجهد ومرحلة توصيل الطاقة التي تستخدم بنك الألواح الشمسية ، والذي يتم تغذيته في B1 و B2.

مخطط الرسم البياني

نظرًا لأن IC لا يمكن أن يعمل مع الفولتية التي تزيد عن 15 فولت ، فإنه محمي جيدًا من خلال المقاوم المتساقط والصمام الثنائي زينر. يحد الصمام الثنائي زينر من الجهد العالي من الألواح الشمسية عند جهد زينر 15 فولت المتصل.

ومع ذلك ، يُسمح بتشغيل mosfets بجهد خرج شمسي كامل ، والذي قد يقع في أي مكان بين 200 إلى 260 فولت. في الظروف الملبدة بالغيوم ، قد ينخفض ​​الجهد إلى أقل من 170 فولت ، لذلك ربما يمكن استخدام مثبت الجهد عند الإخراج لتنظيم جهد الخرج في مثل هذه الحالات.

إن mosfets من الأنواع N و P والتي تشكل زوجًا لتنفيذ إجراءات الدفع والشد وتوليد التيار المتردد المطلوب.

تم تحديد mosfets arenot في الرسم التخطيطي ، من الناحية المثالية ، يجب أن يتم تصنيفها عند 450 فولت و 5 أمبير ، وستصادف العديد من المتغيرات ، إذا بحثت في google قليلاً عبر الشبكة.

يجب أن يكون للألواح الشمسية المستخدمة جهد دائرة مفتوحة يبلغ حوالي 24 فولت عند ضوء الشمس الكامل وحوالي 17 فولت خلال فترات الغسق الساطع.

كيفية توصيل الألواح الشمسية

قائمة الاجزاء

R1 = 6K8
R2 = 140 ألف
C1 = 0.1 فائق التوهج
الثنائيات = 1N4148
R3 = 10 كيلو ، 10 واط ،
R4 ، R5 = 100 أوم ، 1/4 واط
B1 و B2 = من الألواح الشمسية
Z1 = 5.1 فولت 1 واط

استخدم هذه الصيغ لحساب R1 ، R2 ، C1 ....

تحديث:

قد لا يكون تصميم 555 IC أعلاه موثوقًا وفعالًا ، ويمكن رؤية تصميم موثوق به كثيرًا أدناه في شكل a دائرة العاكس H- جسر كامل . يمكن توقع أن يوفر هذا التصميم نتائج أفضل بكثير من دائرة 555 IC أعلاه

ميزة أخرى لاستخدام الدائرة المذكورة أعلاه هي أنك لن تحتاج إلى ترتيب مزدوج للوحة الشمسية ، بل سيكون مصدر طاقة شمسية متصل بسلسلة واحدة كافياً لتشغيل الدائرة المذكورة أعلاه لتحقيق خرج 220 فولت.