تصميم دائرة عاكس شبكي

يعمل عاكس ربط الشبكة تمامًا مثل العاكس التقليدي ، ولكن يتم تغذية خرج الطاقة من هذا العاكس وربطه بأنابيب التيار المتردد من مصدر شبكة المرافق.

طالما أن مصدر التيار المتردد الرئيسي موجود ، فإن العاكس يساهم بطاقته في مصدر التيار الكهربائي الحالي للشبكة ، ويوقف العملية عند فشل إمداد الشبكة.

المفهوم

هذا المفهوم مثير للاهتمام حقًا لأنه يسمح لكل منا أن يصبح مساهمًا في طاقة المرافق. تخيل أن كل منزل يشارك في هذا المشروع لتوليد كميات هائلة من الطاقة للشبكة ، والتي بدورها توفر مصدر دخل سلبي للمساكن المساهمة. نظرًا لأن المدخلات مشتقة من مصادر متجددة ، يصبح الدخل خاليًا تمامًا من التكلفة.

يعتبر صنع محول ربط شبكي في المنزل أمرًا صعبًا للغاية حيث يتضمن المفهوم بعض المعايير الصارمة التي يجب مراعاتها ، وقد يؤدي عدم اتباعها إلى مواقف خطرة.

الأشياء القليلة الرئيسية التي يجب مراعاتها هي:

يجب أن يكون الإخراج من العاكس متزامنًا تمامًا مع شبكة التيار المتردد.

يجب أن يتوافق كل من سعة وتردد جهد الخرج كما هو مذكور أعلاه مع معلمات التيار المتردد للشبكة.

يجب أن يتوقف العاكس على الفور في حالة فشل جهد الشبكة.

في هذا المنشور ، حاولت تقديم دائرة عاكس شبكية بسيطة والتي حسب رأيي تهتم بجميع المتطلبات المذكورة أعلاه وتسلم التيار المتردد المتولد إلى الشبكة بأمان دون خلق أي مواقف خطرة.

تشغيل الدائرة

دعنا نحاول فهم التصميم المقترح (الذي طورته حصريًا) بمساعدة النقاط التالية:

مرة أخرى ، كالعادة صديقنا المفضل ، يحتل IC555 مركز الصدارة في التطبيق بأكمله. في الواقع فقط بسبب هذا IC ، يمكن أن يصبح التكوين بسيطًا جدًا على ما يبدو.

بالإشارة إلى الرسم التخطيطي للدائرة ، يتم توصيل كل من IC1 و IC2 بشكل أساسي كمُركِّب للجهد أو بمصطلحات مألوفة أكثر كمُعدِّلات موضع النبض.

يتم استخدام محول التنحي TR1 هنا لتزويد دارة IC بجهد التشغيل المطلوب ، وكذلك لتزويد بيانات التزامن إلى IC ، بحيث يمكنه معالجة الإخراج وفقًا لمعلمات الشبكة.

يتم توصيل Pin # 2 و pin # 5 لكل من ICs بالنقطة بعد D1 ، وعبر T3 على التوالي ، مما يوفر عدد الترددات وبيانات السعة للشبكة AC إلى الدوائر المتكاملة على التوالي.

تطلب المعلومات الواردة أعلاه المقدمة إلى الدوائر المتكاملة من الدوائر المتكاملة تعديل مخرجاتها في المسامير المعنية وفقًا لهذه المعلومات.

تترجم نتيجة الإخراج هذه البيانات إلى جهد PWM مُحسَّن جيدًا ومتزامن إلى حد كبير مع جهد الشبكة.

يتم استخدام IC1 لتوليد PWM موجب ، بينما ينتج IC2 PWMs سلبية ، يعمل كلاهما جنبًا إلى جنب لإنشاء تأثير سحب الدفع المطلوب على mosfets.

يتم تغذية الفولتية المذكورة أعلاه إلى mosfets المعني ، والذي يحول بشكل فعال النمط أعلاه إلى تيار مستمر متذبذب عالي التيار عبر ملف إدخال المحول المتدرج المتضمن.

يحول خرج المحول المدخلات إلى تيار متردد متزامن تمامًا ، متوافق مع شبكة التيار المتردد الحالية.

أثناء توصيل خرج TR2 بالشبكة ، قم بتوصيل لمبة 100 وات في سلسلة بأحد الأسلاك. إذا كان المصباح يضيء ، فهذا يعني أن مكيفات الهواء خارج الطور ، وعكس التوصيلات على الفور والآن يجب أن يتوقف المصباح عن التوهج لضمان التزامن المناسب لمكيفات الهواء.

أنت أيضا تريد أن ترى هذا تصميم مبسط لدائرة ربط الشبكة

شكل موجة PWM المفترض (التتبع السفلي) عند مخرجات الدوائر المتكاملة

قائمة الاجزاء

كل المقاومات = 2K2
C1 = 1000 فائق التوهج / 25 فولت
C2 ، C4 = 0.47 فائق التوهج
D1 ، D2 = 1N4007 ،
D3 = 10AMP ،
IC1،2 = 555
MOSFETS = حسب مواصفات التطبيق.
TR1 = 0-12 فولت ، 100 مللي أمبير
TR2 = حسب مواصفات التطبيق
T3 = BC547
INPUT DC = حسب مواصفات كل تطبيق.

تحذير: الفكرة تستند فقط إلى المحاكاة الخيالية ، وينصح بشدة بتقدير المشاهد.

بعد تلقي اقتراح تصحيحي من أحد قراء هذه المدونة السيد دارين وبعض التأمل ، تبين أن الدائرة المذكورة أعلاه بها الكثير من العيوب ولن تعمل فعليًا.

التصميم المنقح

يظهر التصميم المنقح أدناه ، والذي يبدو أفضل بكثير وفكرة مجدية.

هنا تم دمج IC 556 واحد لإنشاء نبضات PWM.
تم تكوين نصف IC كمولد عالي التردد لتغذية النصف الآخر من IC والذي تم تجهيزه كمعدل عرض النبض.

يُشتق تردد تعديل العينة من TR1 الذي يوفر بيانات التردد الدقيقة إلى IC بحيث يتم تحديد أبعاد PWM تمامًا وفقًا لتردد الشبكة الرئيسية.

يضمن التردد العالي أن الإخراج قادر على تقطيع معلومات التعديل المذكورة أعلاه بدقة وتزويد mosfets بمكافئ RMS دقيق لأنابيب الشبكة.

أخيرًا ، يتأكد الترانزستوران من أن mosfets لا تتصل معًا أبدًا بل واحدة فقط في كل مرة ، وفقًا لتذبذبات التيار الكهربائي 50 أو 60 هرتز.

قائمة الاجزاء

• R1 ، R2 ، C1 = حدد لإنشاء تردد حوالي 1 كيلو هرتز
• R3 ، R4 ، R5 ، R6 = 1K
• C2 = 1nF
• C3 = 100 فائق التوهج / 25 فولت
• D1 = 10 أمبير ديود
• D2، D3، D4، D5 = 1N4007
• T1 ، T2 = حسب المتطلبات
• T3 ، T4 = BC547
• IC1 = IC 556
• TR1 ، TR2 = كما هو مقترح في تصميم القسم السابق

تم تحليل الدائرة أعلاه من قبل السيد سليم ووجد بعض العيوب المثيرة للاهتمام في الدائرة. العيب الرئيسي هو النبضات السلبية المفقودة من PWM لنصف دورات التيار المتردد. تم الكشف عن الخطأ الثاني مع الترانزستورات التي لا يبدو أنها تعزل التبديل بين الموسفتين حسب معدل التغذية 50 هرتز.

الفكرة السابقة تم تعديلها من قبل السيد سليم وهذه هي تفاصيل شكل الموجة بعد التعديلات. التعديلات:

صورة الموجي:

CTRL هي إشارة 100 هرتز بعد المعدل ، والمخرج من PWM من كلا الموجتين النصفيتين ، Vgs هي الفولتية بوابة FETs ، Vd هي الالتقاط على اللف الثانوي ، والذي يتزامن مع CTRL / 2.

تجاهل الترددات لأنها غير صحيحة بسبب سرعات أخذ العينات المنخفضة (وإلا فإنها تصبح بطيئة جدًا على iPad). في التكرار العالي لأخذ العينات (20 ميجا هرتز) ، يبدو PWM مثيرًا للإعجاب.

لإصلاح دورة العمل إلى 50٪ عند حوالي 9 كيلو هرتز ، كان علي أن أدخل الصمام الثنائي.

يعتبر،

سليم

التعديلات

لتمكين اكتشاف الدورات النصفية السلبية ، يجب تغذية مدخلات التحكم الخاصة بـ IC مع كل من نصف دورات التيار المتردد ، ويمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام تكوين مقوم الجسر.
إليك كيف يجب أن تبدو الدائرة النهائية وفقًا لي.

ترتبط قاعدة الترانزستور الآن بصمام ثنائي زينر ، ومن المأمول أن تمكن الترانزستورات من عزل توصيل موسفيت بحيث يتم إجراؤها بالتناوب استجابةً لنبضات 50 هرتز في القاعدة T4.

آخر التحديثات من السيد سليم

مرحبا غنيمة ،

أواصل قراءة مدوناتك وأواصل التجريب على اللوح.
لقد جربت نهج الصمام الثنائي زينر (لا حظ) ، وبوابات CMOS ، والأفضل من ذلك بكثير ، عملت المكبرات الصوتية بشكل أفضل. لقد حصلت على 90VAC من 5VDC و 170 VAC من 9VDC عند 50 هرتز ، وأعتقد أنها متزامنة مع الشبكة (لا يمكنني تأكيد عدم وجود راسم الذبذبات). بالمناسبة ، يذهب الضجيج إذا قمت بتثبيته بغطاء 0.15u. على الملف الثانوي.

بمجرد أن أضع حملًا على الملف الثانوي ، ينخفض ​​جهده إلى 0VAC مع زيادة طفيفة فقط في مضخمات التيار المستمر. لا تحاول Mosfets حتى سحب المزيد من الأمبيرات. ربما يمكن أن تساعد بعض برامج تشغيل mosfet مثل IR2113 (انظر أدناه)؟

على الرغم من معنوياتي العالية ، إلا أنني أشعر أن PWM قد لا يكون مستقيمًا كما هو مأمول. من الجيد بالتأكيد التحكم في عزم الدوران على محركات التيار المستمر عند التكرار المنخفض pwm. ومع ذلك ، عندما يتم تقطيع إشارة 50 هرتز عند تردد أعلى ، فإنها تفقد الطاقة لسبب ما أو لا تستطيع PWMd mosfet توصيل الأمبيرات العالية المطلوبة على الملف الأساسي للحفاظ على 220VAC تحت الحمل.

لقد وجدت مخططًا آخر يرتبط ارتباطًا وثيقًا بك ، باستثناء PWM. ربما رأيت هذا من قبل.
الرابط موجود على https: // www (dot) electro-tech-online (dot) com / altern-energy / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html

دائرة معالجة الطاقة هي محرك H مع IGBT (يمكننا استخدام mosfets بدلاً من ذلك). يبدو أنه يمكنه توصيل القوة عبر.
يبدو الأمر معقدًا ولكنه في الواقع ليس سيئًا للغاية ، ما رأيك؟ سأحاول محاكاة دائرة التحكم وأترك ​​لك كيف تبدو.
يعتبر،

سليم

مرسل من جهازي الآي باد

مزيد من التعديلات

تم توفير بعض التعديلات والمعلومات الشيقة من قبل الآنسة نوفيم ، إحدى القراء المتفانين لهذه المدونة ، دعنا نتعرف عليها أدناه:

مرحبا سيد. سواغاتام ،

أنا الآنسة نوفيم وأعمل في مجموعة تقوم ببناء بعض الدوائر الخاصة بك خلال حدث حول العيش المستدام في البرازيل وكاتالونيا. عليك زيارة يوم ما.

لقد كنت أحاكي دارة العاكس الشبكية ، وأود أن أقترح بعض التعديلات على التصميم الأخير الذي أجريته في منشورك.

أولاً ، كنت أواجه مشكلات حيث تكون إشارة خرج PWM (IC1 pin 9) فارغة وتتوقف عن التذبذب. كان هذا يحدث عندما يرتفع جهد التحكم في الدبوس 11 أعلى من جهد Vcc بسبب الانخفاض عبر D4. كان الحل الخاص بي هو إضافة اثنين من الثنائيات 1n4007 على التوالي بين المعدل وجهد التحكم. قد تكون قادرًا على التخلص من ديود واحد فقط ، لكنني أستخدم اثنين فقط لأكون آمنًا.

مشكلة أخرى كنت أواجهها كانت مع Vgs لـ T1 و T2 غير متماثلين للغاية. كان T1 جيدًا ، لكن T2 لم يتأرجح على طول الطريق حتى قيم Vcc لأنه كلما كان T3 قيد التشغيل ، كان يضع 0.7V عبر T4 بدلاً من ترك R6 يسحب الجهد. لقد أصلحت هذا عن طريق وضع مقاوم 4.7 كيلو أوم بين T3 و T4. أعتقد أن أي قيمة أعلى من ذلك تعمل ، لكنني استخدمت 4.7 كيلو أوم.

آمل أن يكون هذا الأمر يبدو معقولا تماما. أقوم بإرفاق صورة للدائرة بهذه التعديلات ونتائج المحاكاة التي أحصل عليها مع LTspice.
سنعمل على هذه وغيرها من الدوائر للأسبوع القادم. سنوافيك بالمستجدات.

تحياتي حارة.
ملكة جمال كلاود

صور الموجي