دائرة العاكس موجة جيبية متتالية متعددة المستويات 5 خطوات

في هذه المقالة ، نتعلم كيفية إنشاء دائرة عاكس متتالية متعددة المستويات (5 خطوات) باستخدام مفهوم بسيط للغاية قمت بتطويره. دعنا نتعلم المزيد بخصوص التفاصيل.

مفهوم الدائرة

في هذا الموقع حتى الآن ، قمت بتطوير وتصميم وتقديم العديد من دوائر العاكس ذات الموجة الجيبية باستخدام مفاهيم مباشرة ومكونات عادية مثل IC 555 ، والتي تصادف أنها موجهة نحو النتائج بدلاً من أن تكون معقدة ومليئة بالخلط النظري.

لقد شرحت كيف ببساطة أ يمكن تحويل مكبر الصوت عالي الطاقة إلى عاكس موجة جيبية نقية ، وقد غطيت أيضًا بشكل شامل فيما يتعلق بعواكس الموجة الجيبية باستخدام مفاهيم SPWM

لقد تعلمنا أيضًا من خلال هذا الموقع بخصوص كيفية تحويل أي عاكس مربع إلى عاكس موجة جيبية نقية التصميم.

عند تقييم دوائر عاكس الموجة الجيبية أعلاه باستخدام PWMs المكافئة للجيب ، فإننا نفهم أن الشكل الموجي لـ SPWM لا يتطابق أو يتطابق بشكل مباشر مع شكل موجة جيبية فعلية ، بل إنها تنفذ تأثير الموجة الجيبية أو النتائج عن طريق تفسير قيمة RMS للموجة الجيبية الفعلية تكييف.

على الرغم من أنه يمكن اعتبار SPWM طريقة فعالة لتكرار وتنفيذ موجة جيبية نقية بشكل معقول ، إلا أن حقيقة أنها لا تحاكي أو تتزامن مع موجة جيبية حقيقية تجعل المفهوم غير معقد بعض الشيء ، خاصة إذا ما قورنت بعاكس موجة جيبية متتالية من المستوى الخامس مفهوم.

يمكننا مقارنة وتحليل نوعي مفاهيم محاكاة الموجة الجيبية بالرجوع إلى الصور التالية:

صورة موجية متتالية متعددة المستويات

يمكننا أن نرى بوضوح أن المفهوم المتتالي متعدد المستويات المكون من 5 خطوات ينتج محاكاة أكثر وضوحًا وفعالية لموجة جيبية حقيقية من مفهوم SPWM الذي يعتمد فقط على مطابقة قيمة RMS مع حجم الموجة الجيبية الأصلية.

يمكن أن يكون تصميم العاكس ذو الموجة الجيبية المتتالية 5 مستويات معقدًا للغاية ، لكن المفهوم الموضح هنا يجعل التنفيذ أسهل ويستخدم المكونات العادية.

مخطط الرسم البياني

ملاحظة: يرجى إضافة مكثف 1 فائق التوهج / 25 عبر دبوس رقم 15 ودبوس رقم 16 من الدوائر المتكاملة ، وإلا فلن يبدأ التسلسل.
بالإشارة إلى الصورة أعلاه ، يمكننا أن نرى كيف يمكن ببساطة تطبيق مفهوم العاكس المتتالي ذي المستوى الخامس عمليًا باستخدام محول muti-tap فقط ، وزوجين من 4017 ICs و 18 BJTs ، والتي يمكن استبدالها بسهولة بـ mosfets إذا لزم الأمر.

هنا زوجان من 4017 وحدة متكاملة وهي عبارة عن شرائح مقسم عداد 10 مراحل من جونسون ، يتم تتابعها لإنتاج ارتفاعات منطقية متتابعة أو مطاردة عبر نقاط التوصيل الموضحة للدوائر المتكاملة.

تشغيل الدائرة

يتم استخدام منطق التشغيل المتسلسل هذا لتشغيل BJTs المتصلة بالطاقة في نفس التسلسل الذي بدوره يقوم بتبديل لف المحول بترتيب يؤدي إلى إنتاج المحول نوعًا متتاليًا من شكل موجة مكافئ الجيب.

يشكل المحول قلب الدائرة ويستخدم جهازًا أساسيًا مصابًا بشكل خاص مع 11 نقرة. يتم استخراج هذه الصنابير ببساطة بشكل موحد من ملف واحد طويل محسوب.

تقوم BJTs المرتبطة بأحد الدوائر المتكاملة بتبديل أحد نصفي المحول من خلال 5 صنابير تمكن من توليد 5 خطوات مستوى ، تشكل نصف دورة من شكل موجة التيار المتردد ، بينما تقوم BJTs المرتبطة بالدوائر المتكاملة الأخرى بالوظيفة المماثلة لتشكيل لأعلى دورة النصف السفلي من التيار المتردد في شكل 5 مستويات شكل موجة متتالية.

يتم تشغيل الدوائر المتكاملة بواسطة إشارات الساعة المطبقة على الموضع المشار إليه في الدائرة ، والتي يمكن الحصول عليها من أي دائرة ثابتة 555 IC قياسية.

تقوم المجموعات الخمس الأولى من BJTs ببناء المستويات الخمسة لشكل الموجة ، بينما تقوم الـ 4 BJTs المتبقية بالتبديل بنفس الترتيب العكسي لإكمال الشكل الموجي المتتالي الذي يحتوي على إجمالي 9 ناطحات سحاب.

تتشكل ناطحات السحاب هذه عن طريق إنتاج مستويات جهد تصاعدي وتنازلي عن طريق تبديل الملف المقابل للمحول والذي تم تصنيفه عند مستويات الجهد ذات الصلة

على سبيل المثال ، يمكن تصنيف اللف رقم 1 عند 150 فولت فيما يتعلق بالصنبور المركزي ، والملف رقم 2 عند 200 فولت ، والملف رقم 3 عند 230 فولت ، والملف رقم 4 عند 270 فولت والملف رقم 5 عند 330 فولت ، لذلك عندما يتم تبديلها بالتتابع بواسطة مجموعة BJTs الخمسة الموضحة ، نحصل على أول 5 مستويات من شكل الموجة ، وبعد ذلك عندما يتم تبديل هذه الملفات في الاتجاه المعاكس بواسطة 4 BJTs التالية ، فإنها تخلق الأشكال الموجية الهابطة ذات المستوى 4 ، وبالتالي إكمال دورة النصف العلوي من 220 فولت تيار متردد.

يتكرر نفس الشيء من خلال 9 BJTs الأخرى المرتبطة بـ 4017 IC الأخرى مما يؤدي إلى النصف السفلي من التيار المتردد المتتالي ذي المستوى الخامس ، والذي يكمل شكل موجة تيار متردد كامل من خرج التيار المتردد المطلوب 220 فولت.

تفاصيل لف المحولات:

كما يتضح من الرسم البياني أعلاه ، فإن المحول هو نوع أساسي من الحديد ، يتم تصنيعه عن طريق لف الأساسي والثانوي مع المنعطفات المقابلة لصنابير الجهد المشار إليها.

عند الاتصال بـ BJTs المقابلة ، من المتوقع أن يؤدي هذا اللف إلى مستوى 5 أو ما مجموعه 9 مستويات من الشكل الموجي المتتالي حيث يتوافق اللف 36V الأول ويؤدي إلى 150 فولت ، فإن 27 فولت سيحدث ما يعادل 200 فولت ، بينما 20 فولت ، 27V ، 36V ستكون مسؤولة عن إنتاج 230V ، 270V و 330V عبر الملف الثانوي بالتنسيق المتتالي المقترح.

سوف تقوم مجموعة الصنابير على الجانب السفلي من المرحلة الأولية بالتبديل لإكمال 4 مستويات تصاعدية من شكل الموجة.

سيتم تكرار إجراء مماثل بواسطة 9 BJTs المرتبطة بـ 4017 IC التكميلي لبناء دورة نصف سلبية للتيار المتردد ... يتم تقديم السالب بسبب الاتجاه المعاكس لملف المحول فيما يتعلق بالصنبور المركزي.

تحديث:

مخطط دائرة كامل لدائرة العاكس ذات الموجات الجيبية متعددة المستويات التي تمت مناقشتها

ملاحظة: يرجى إضافة مكثف 1 فائق التوهج / 25 عبر دبوس رقم 15 ودبوس رقم 16 من الدوائر المتكاملة ، وإلا فلن يبدأ التسلسل.
يجب ضبط وعاء 1M المرتبط بدائرة 555 لإعداد تردد 50 هرتز أو 60 هرتز للعاكس وفقًا لمواصفات الدولة للمستخدم.

قائمة الاجزاء

جميع المقاومات غير المحددة 10 كيلو ، 1/4 واط
جميع الثنائيات 1N4148
جميع BJTs هي TIP142
المرحلية هي 4017

ملاحظات لدائرة العاكس ذات الموجة الجيبية المتتالية متعددة المستويات ذات 5 خطوات:

تم إجراء اختبار والتحقق من التصميم أعلاه بنجاح من قبل السيد شيرون بابتيستا ، وهو أحد المتابعين المخلصين للموقع.

1. نقرر توريد المدخلات إلى العاكس --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2. ستكون هناك مشكلة في الضوضاء الناتجة في العملية الكاملة لبناء هذا العاكس. لحل مشكلة الضوضاء المتولدة والمضخمة بسهولة بالغة

ج. قررنا تصفية إشارة الخرج الخاصة بـ IC555 في اللحظة التي يتم إنتاجها فيها عند الطرف 3 ، وبذلك يمكن الحصول على موجة مربعة أنظف.

ب. قررنا استخدام حبات الفريت عند المخرجات الخاصة بـ IC4017 لتحسين التصفية قبل إرسال الإشارة إلى ترانزستورات مكبر الصوت.

ج. قررنا استخدام محولين اثنين وتعزيز التصفية بينهما في الدائرة.

3. بيانات مرحلة المذبذب:

هذه المرحلة المقترحة هي المرحلة الرئيسية لدائرة العاكس. ينتج النبضات المطلوبة بتردد معين لتشغيل المحول. وهي تتألف من ترانزستورات الطاقة IC555 و IC4017 و Amplifier.

أ. IC555:

هذه شريحة توقيت سهلة الاستخدام ولديها الكثير من المشاريع التي يمكن القيام بها باستخدامها. في مشروع العاكس هذا ، قمنا بتكوينه في الوضع المستقر لتوليد موجات مربعة. هنا نضبط التردد على 450 هرتز من خلال ضبط مقياس الجهد 1 ميغا أوم وتأكيد الخرج بمقياس تردد.

ب. IC4017:

هذه شريحة منطق مقسم العداد ذات 10 مراحل من Jhonson وهي مشهورة جدًا في دوائر LED / المتعرة / المطاردة المتسلسلة / الجارية. هنا يتم تكوينه بذكاء لاستخدامه في تطبيق العاكس. نحن نقدم 450 هرتز التي تم إنشاؤها بواسطة IC555 لمدخلات IC4017. يقوم هذا IC بمهمة كسر تردد الإدخال إلى 9 أجزاء مع كل منها ينتج عنه خرج 50 هرتز.
الآن دبابيس الإخراج لكل من 4017 لديها إشارة ساعة 50 هرتز تعمل باستمرار للأمام والخلف.

ج.ترانزستورات الطاقة مكبر للصوت:

هذه هي الترانزستورات عالية الطاقة التي تسحب طاقة البطارية إلى لفات المحولات وفقًا للإشارة التي يتم تغذيتها بها. نظرًا لأن تيارات الإخراج في 4017s منخفضة جدًا ، فلا يمكننا إطعامها مباشرة في المحول. لذلك نحن بحاجة إلى نوع من مكبر الصوت الذي سيحول إشارات التيار المنخفض من 4017s إلى إشارات تيار عالي والتي يمكن بعد ذلك تمريرها إلى المحول لمزيد من التشغيل.

ستصبح هذه الترانزستورات ساخنة أثناء التشغيل وستحتاج بالضرورة إلى غرفة التبريد.
يمكن للمرء استخدام خافضات حرارة منفصلة لكل ترانزستور ، ومن ثم يجب التأكد من أن
خافضات الحرارة لا تلمس بعضها البعض.

أو

يمكن للمرء استخدام قطعة واحدة طويلة من المبدد الحراري لتناسب جميع الترانزستورات الموجودة عليه. ثم ينبغي للمرء
اعزل حراريًا وكهربائيًا علامة تبويب مركز كل ترانزستور من لمس غرفة التبريد

حتى لا يتم تقصيرهم. يمكن القيام بذلك باستخدام مجموعة عزل الميكا.

4. بعد ذلك يأتي محول المرحلة الأولى:

A. هنا نستخدم المحول الأساسي متعدد الاستخدامات لمحول ثانوي ثنائي الأسلاك. بعد ذلك نجد الفولت لكل صنبور لتحضير الجهد الأولي.

---الخطوة 1---

نحن نأخذ في الاعتبار جهد المدخلات DC وهو 24V. نقسم هذا على 1.4142 ونجد مكافئه AC RMS وهو 16.97V ~
نقوم بتقريب رقم RMS أعلاه والذي ينتج عنه 17V ~

---الخطوة 2---

بعد ذلك ، نقسم RMS 17V ~ على 5 (نظرًا لأننا نحتاج إلى خمسة ضغطات فولتية) ونحصل على RMS 3.4V ~
نأخذ رقم RMS النهائي بمقدار 3.5V ~ وضربه في 5 يعطينا 17.5V ~ كشكل دائري.
في النهاية وجدنا Volts Per Tap وهو RMS 3.5V ~

ب. قررنا الحفاظ على الجهد الثانوي عند RMS 12V ~ أي ، 0-12V لأنه يمكننا الحصول على خرج تيار أعلى عند 12V ~

C. لذلك لدينا تصنيف المحولات على النحو التالي:
متعدد الاستخدامات الأساسية: 17.5 - 14 - 10.5 - 7 - 3.5 - 0 - 3.5 - 7 - 10.5 - 14 - 17.5V @ 600W / 1000 فولت أمبير
الثانوية: 0 - 12V @ 600W / 1000VA.
حصلنا على جرح هذا المحول بواسطة تاجر محولات محلي.

5. يتبع الآن حلبة LC الرئيسية:

تُعرف دائرة LC باسم جهاز مرشح لها تطبيقات قوية في دوائر محول الطاقة.
عند استخدامه في تطبيق العاكس ، فهو مطلوب بشكل عام لكسر القمم الحادة

من أي شكل موجي تم إنشاؤه ويساعد في تحويله إلى شكل موجة أكثر سلاسة.

هنا في القسم الثانوي من المحول أعلاه هو 0 - 12V ، نتوقع مستوى متعدد
شكل موجة متتالية مربعة عند الإخراج. لذلك نحن نستخدم دائرة LC من 5 مراحل للحصول على شكل موجة مكافئ SINEWAVE.

بيانات حلبة LC هي على النحو التالي:

أ) يجب أن تكون جميع المحاثات عبارة عن حديد مصقول 500uH (microhenry) 50A مصفح.
ب) يجب أن تكون جميع المكثفات من النوع غير القطب 1 فائق التوهج 250 فولت.

لاحظ أننا نؤكد على دائرة LC ذات 5 مراحل وليس فقط على مرحلة واحدة أو مرحلتين بحيث يمكننا الحصول على شكل موجة أنظف بكثير عند الخرج مع تشويه توافقي أقل.

6. الآن يأتي محول المرحلة الثانية والأخيرة:

هذا المحول مسؤول عن تحويل الإخراج من شبكة LC ، أي RMS 12V ~ إلى 230V ~
سيتم تصنيف هذا المحول على النحو التالي:
الابتدائي: 0 - 12V @ 600W / 1000VA
الثانوية: 230V @ 600W / 1000VA.

هنا ، لن تكون هناك حاجة إلى شبكة LC إضافية عند الإخراج النهائي 230 فولت لمزيد من التصفية نظرًا لأننا قمنا بالفعل بتصفية كل مرحلة من كل إخراج تمت معالجته في البداية.
الإخراج سيكون الآن خطي.

الشيء الجيد هو أن هناك ضوضاء مطلقة في الإخراج النهائي لهذا العاكس و
يمكن تشغيل الأدوات المتطورة.

ولكن هناك شيء واحد يجب أن يضعه الشخص الذي يقوم بتشغيل العاكس في الاعتبار وهو عدم تجاوز تحميل العاكس والحفاظ على أحمال الطاقة للأجهزة المتطورة قيد التشغيل.

يتم تقديم بعض التصحيحات التي يجب إجراؤها في مخطط الدائرة على النحو التالي:

1. يجب أن يكون منظم IC7812 مزودًا بمكثفات تجاوز متصلة. يجب أن يتم تركيبه على ملف
HEATSINK لأنه سيصبح دافئًا أثناء العملية.

2. يجب أن يتبع مؤقت IC555 سلسلة مقاومة قبل أن تمر الإشارة إلى الثنائيات.
يجب أن تكون قيمة المقاومة 100E. تسخين IC إذا لم يكن المقاوم متصلاً.

في الختام ، لدينا 3 مراحل تصفية مقترحة:

1. يتم ترشيح الإشارة التي تم إنشاؤها بواسطة IC555 عند الطرف 3 إلى الأرض ثم يتم تمريرها إلى المقاوم
ثم إلى الثنائيات.

2. مع خروج إشارات التشغيل من المسامير ذات الصلة في IC4017 ، قمنا بتوصيل خرز الفريت من قبل
تمرير الإشارة إلى المقاوم.
3. يتم استخدام مرحلة التصفية النهائية بين كلا المحولين

كيف قمت بحساب لف المحولات

أود مشاركة شيء معك اليوم.

عندما يتعلق الأمر بلف الحديد الأساسي ، لم أكن أعرف شيئًا عن مواصفات اللف منذ أن اكتشفت الكثير من المعلمات والحسابات التي تدخل فيها.

بالنسبة للمقال أعلاه ، قمت بإعطاء المواصفات الأساسية لشخص trafo winder وسألني فقط:

أ) إدخال الجهد والمخرج التنصت إذا لزم الأمر ،
ب) المدخلات والمخرجات الحالية ،
ج) القوة الكلية ،
د) هل تحتاج إلى أداة تثبيت خارجية مثبتة بمسامير في الطريق؟
ه) هل تريد فتيل متصل داخليا في جانب محول 220 فولت؟
و) هل تريد توصيل الأسلاك بجهاز trafo أم ببساطة احتفظ بالسلك المطلي بالمينا من الخارج باستخدام مادة خافض للحرارة مضافة؟
ز) هل تريد أن يتم تأريض النواة بسلك خارجي متصل؟
ح) هل تريد أن يتم تلميع IRON CORE بالورنيش ومطلي بأكسيد أسود؟

أخيرًا أكد لي إجراء اختبار أمان كامل للمحول لكونه من النوع المصنوع حسب الطلب بمجرد أن يصبح جاهزًا وسيستغرق الأمر 5 أيام حتى يتم تقديم دفعة جزئية.
كانت الدفعة الجزئية (تقريبًا) ربع التكلفة الإجمالية المقترحة التي يمليها الشخص اللفاف.

إجاباتي على الأسئلة أعلاه هي:

ملاحظة: لتجنب الالتباس في الأسلاك ، أفترض أن حركة المرور مصنوعة لغرض واحد: المحول الخطي لأسفل حيث يكون الأساسي جانب الجهد العالي والثانوي جانب الجهد المنخفض.

أ) المدخلات الأولية 0-220 فولت ، 2-الأسلاك.
17.5 - 14 - 10.5 - 7 - 3.5 - 0 - 3.5 - 7 - 10.5 - 14 - 17.5V مخرج ثانوي متعدد النقرات ، 11- الأسلاك.

ب) تيار الدخل الأساسي: 4.55 أمبير عند 220 فولت تيار الخرج: 28.6 أمبير على جهد ثانوي متعدد الضغط من طرف إلى طرف 35 فولت… .. حيث يتعلق الأمر بالحساب.

أخبرته أنني بحاجة إلى 5 أمبير عند 220 فولت (230. كحد أقصى) ، أي الإدخال الأساسي و 32 أمبير عند 35 فولت ، أي الإخراج الثانوي متعدد النقرات.

ج) أخبرته في البداية 1000 فولت أمبير ولكن بناءً على حساب الفولت مضروبًا في أمبير وتقريب الأرقام العشرية ، ذهبت الطاقة إلى 1120 فولت أمبير +/- 10٪. لقد زودني بقيمة تحمل السلامة للجانب 220 فولت.

د) نعم. أحتاج إلى تثبيت سهل على خزانة معدنية.

هـ) لا ، لقد أخبرته أنني سأضع واحدة من الخارج لسهولة الوصول إليها عندما تنفجر عن طريق الخطأ.

و) أخبرته أن يحتفظ بالسلك المطلي بالمينا من الخارج من أجل أن يتم تبريد الجانب الثانوي متعدد النقرات بشكل مناسب من أجل السلامة وعلى الجانب الأساسي طلبت توصيل الأسلاك.

ز) نعم. أحتاج أن يتم تأريض القلب لأسباب تتعلق بالسلامة. لذلك يرجى توصيل سلك خارجي.

ح) نعم. طلبت منه توفير الحماية اللازمة للطوابع الأساسية.

كان هذا هو التفاعل بيني وبينه بالنسبة للمحول المقترح من النوع المصنوع حسب الطلب.

تحديث:

في التصميم المتتالي المكون من 5 خطوات أعلاه ، قمنا بتنفيذ التقطيع المكون من 5 خطوات عبر جانب DC من المحول ، والذي يبدو أنه غير فعال بعض الشيء. ذلك لأن التبديل قد يؤدي إلى فقد قدر كبير من الطاقة من خلال EMF الخلفي من المحول ، وهذا سيحتاج إلى أن يكون المحول كبيرًا للغاية.

يمكن أن تكون الفكرة الأفضل هي تأرجح جانب التيار المستمر بعاكس جسر كامل 50 هرتز أو 60 هرتز ، وتبديل جانب التيار المتردد الثانوي بمخرجات IC 4017 المتسلسلة المكونة من 9 خطوات باستخدام التيرستورات ، كما هو موضح أدناه. ستعمل هذه الفكرة على تقليل التموجات والعابرات وتمكين العاكس من الحصول على تنفيذ أكثر سلاسة وفعالية لشكل الموجة الجيبية المكون من 5 خطوات. سيكون التيرستورات أقل عرضة للتبديل ، مقارنة بالترانزستورات في جانب التيار المستمر.