Адаптивный 24В DC/220В AC инвертор чистой синусоиды
Вот очень простой инвертор чистой синусоиды на основе микроконтроллера PIC16F628A.
Для тех, кому интересно: Да, я и сама разработала концепт схемы, схему и компоненты, но мне пришлось нанять программиста для написания кода, так как я понятия не имею, как программировать, я даже заплатила ему деньги за эту работу, т.к. сейчас никто не работает бесплатно, и, наверное, если бы он видел эту статью, он бы смеялся над тем, что тут я отдала всё бесплатно :-/.
Главное, используемое для создания синусоиды:
Наиболее тяжелую работу в этой схеме делает чип 16F628A, он делит полуволны на небольшие сегменты, генерирующие ШИМ-импульсы для создания каждой полуволны, как показано на рис, затем созданные колебания усиливаются 4 транзисторами Q1, Q2, Q3 и Q4, где они набирают мощность для управления силовыми транзисторами. Нет ничего проще, чем это!
Есть 2 варианта программирования 16F628A:
1 – Большинство магазинов по продаже электронных компонентов сделают это для вас за дополнительные 3$. Вы берете программу, в нашем случае файл «Inverter.HEX», записанную на диске, в магазин и они вручают вам уже запрограммированный 16F628A.
2 — Если вы радиолюбитель, я предлагаю вам купить свой собственный программатор (Я купила свой за 22$) и экспериментировать с ним, потому что количество приложений, создаваемых на микроконтроллере безгранично. Я купила самый дешевый/простой USB, DIY K128. Он пришел вместе с компакт-диском с программным обеспечением MicroBurn «старые версии известны как MicroPro» и драйвером для вашего компьютера, после установки драйверов и проведения операций, он запрограммировал 16F628A IC за 10 секунд!
По ссылке можно посмотреть, как выглядит программатор .
Фильтр:
2,2 мкФ конденсатор, который является фильтром, очень важная часть этого проекта, без него вы никогда не получите синусоиду.
Я приложила 2 снимка экрана осциллографа (с фильтром и без фильтра), поэтому вы можете увидеть разницу и важность этого конденсатора.
Другие примечания:
— К статье прилагается файл фильма «IMG_0690.MOV». Если возникнут какие-либо проблемы, и нужно будет увидеть форму волны на контактах 11 и 12 16F628A.
— PIC16F628A чувствителен к статике, если вы сидите на пластиковом стуле, никогда не касайтесь контактов микросхемы.
— Вы можете сделать более мощную версию этого инвертора до 5000W.Чтобы узнать, что необходимо сделать на этапе усиления, смотрите это в другой статье.
Для совершенства этого инвертора нужно добавить ещё несколько опций, что бы он мог:
— Обнаружение низкого уровня заряда батареи постоянного напряжения для включения зуммера и автоматической остановки колебаний в некоторый момент.
— Обнаружение перегрева для запуска вентилятора.
— Индикатор уровня заряда батареи на 3 светодиода (Высокий-Средний-Низкий).
Источник
Две схемы инвертора 12 -220 вольт на ардуино
Теория
Достижение выхода синусоидальной волны довольно сложно и не может быть рекомендовано для инверторов, потому что электронные устройства обычно не «любят» экспоненциально возрастающие токи или напряжения. Поскольку инверторы в основном изготавливаются с использованием твердотельных электронных устройств, синусоидальная форма волны обычно исключается.
Электронные силовые устройства при работе с синусоидальными волнами дают неэффективные результаты, так как устройства, как правило, греются по сравнению при работе с прямоугольными импульсами.
Таким образом, лучший вариант для реализации синусоидальной волны на инверторе это — ШИМ, что означает широтно-импульсную модуляцию или PWM .
PWM-это усовершенствованный способ (цифровой вариант) выставления экспоненциальной формы волны через пропорционально изменяющиеся квадратные ширины импульсов, чистое значение которых вычисляется точно в соответствии с чистым значением выбранной экспоненциальной формы волны, здесь «чистое» значение относится к СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОМУ значению. Поэтому вычисленная ШИМ со ссылкой на данную синусоидальную волну может использоваться в качестве идеального эквивалента для репликации данной синусоиды. Кроме того, PWMs будет идеально совместимым с электронными приборами силы (mosfets, BJTs, IGBTS) и позволяет использование их с минимальным тепловыделением.
Что такое SPWM
Самый обычный метод производить PWM sinewaver (синусоидную волну) или SPWM, путем подачи нескольких экспоненциально изменчивых сигналов к входу операционного усилителя для необходимой обработки. Среди двух входных сигналов один должен быть намного выше по частоте по сравнению с другим.
Использование двух входных сигналов
Как упоминалось в предыдущем разделе, процедура включает подачу двух экспоненциально изменяющихся сигналов на входы операционного усилителя.
Здесь операционный усилитель сконфигурирован как типичный компаратор, поэтому мы можем предположить, что операционный усилитель мгновенно начнет сравнивать мгновенные уровни напряжения этих двух наложенных сигналов в тот момент, когда они появляются или применяются к его входам.
Для того чтобы операционный усилитель мог правильно реализовать необходимые синусоидальные ШИМ на своем выходе, необходимо, чтобы один из сигналов имел гораздо более высокую частоту, чем другой. Более медленная частота здесь-та, которая должна быть синусоидальной волной образца, которая должна имитироваться (реплицироваться) PWMs.
В идеале, оба сигнала должны быть синусоидальными (один с более высокой частотой, чем другой), однако то же самое может быть реализовано путем включения треугольной волны (высокая частота) и синусоидальной волны (выборочная волна с низкой частотой). Как видно на следующих изображениях, высокочастотный сигнал неизменно подается на инвертирующий вход ( — ) операционного усилителя, в то время как другой более медленный синусоидальный сигнал подается на не инвертирующий ( + ) вход операционного усилителя. В худшем случае оба сигнала могут быть треугольными волнами с рекомендуемыми уровнями частоты, как описано выше. Тем не менее, это поможет в достижении достаточно хорошего эквивалента PWM sinewave.
Сигнал с более высокой частотой называется несущим сигналом, в то время как более медленный сигнал выборки называется модулирующим входом.
Создание SPWM с треугольной и сухожильной волной
Обращаясь к приведенному выше рисунку, возможно ясно визуализировать через нанесенные точки различные совпадающие или перекрывающиеся точки напряжения двух сигналов в течение заданного промежутка времени. Горизонтальная ось показывает период времени формы волны, пока вертикальная ось показывает уровни напряжения тока 2 одновременно бежит, наложенной формы волны. Рисунок информирует нас о том, как операционный усилитель будет реагировать на показанные совпадающие мгновенные уровни напряжения двух сигналов и производить соответственно меняющуюся синусоидальную ШИМ на своем выходе. Операционный усилитель (ОУ) просто сравнивает, уровни напряжения тока волны быстрого треугольника меняя мгновенно синусоидальную волну (это может также быть волна треугольника), и проверяет случаи, во время которых напряжение тока формы волны треугольника может быть ниже, чем напряжение тока волны синуса и отвечает немедленно создавать высокую логику на своих выходах.
Это сохраняется до тех пор, пока потенциал волны треугольника продолжает быть ниже потенциала волны синуса, и момент, когда потенциал волны синуса обнаружен, чтобы быть ниже, чем мгновенный потенциал волны треугольника, выходы возвращаются с минимумом и выдерживают, пока ситуация не повторяется.
Это непрерывное сравнение мгновенных уровней потенциала двух наложенных друг на друга волновых форм на двух входах операционных усилителей приводит к созданию соответственно изменяющихся ШИМ, которые могут точно повторять синусоидальную форму, приложенную к не инвертирующему входу операционного усилителя.
Операционный усилитель и SPWM
На следующем рисунке показано моделирование вышеуказанной операции:
Здесь мы можем наблюдать, как реализуется практически, и именно так операционный усилитель будет выполнять то же самое (хотя и с гораздо большей скоростью, в МС).
Операция вполне очевидна и отчетливо показывает, как операционный усилитель должен обрабатывать синусоидальную волну ШИМ путем сравнения двух одновременно меняющихся сигналов на его входах, как описано в предыдущих разделах.
На самом деле операционный усилитель будет обрабатывать синусоидальные ШИМ гораздо более точно, чем показанное выше моделирование, может быть в 100 раз лучше, создавая чрезвычайно однородные и хорошо измеренные ШИМ, соответствующие подаваемому образцу. Синусоида.
Инвертор на ардуино две схемы
Конструкция на самом деле очень проста, как показано на следующем рисунке.
Pin#8 и pin#9 создают ШИМ альтернативно и переключают Мосфеты с такой же ШИМ.
Мосфет в свою очередь наводит на трансформатор сильно токовую форму волны SPWM, используя силу батареи, заставляя вторичку трансформатора произвести идентичную форму волны.
Предлагаемая схема инвертора Arduino может быть обновлена до любого предпочтительного более высокого уровня мощности, просто заменив Мосфеты и трансформатор соответственно, в качестве альтернативы вы также можете преобразовать это в полный мост или Н-мостовой синусоидальный инвертор
Питание платы Arduino
Поскольку плата Arduino будет производить выход 5V, это может быть не идеальное значение для непосредственного управления МОП-транзисторами.
Поэтому необходимо поднимать уровень строба к 12V так, что Мосфеты будут работать правильно без нагрева приборов.
Добавление автоматического регулятора напряжения
Так же, как и на любом другом инверторе, на выходе этой конструкции ток может подняться до небезопасных пределов, когда батарея полностью заряжена.
Чтобы контролировать это добавим автоматический регулятор напряжения тока.
Коллекторы BC547 должны быть подключены к основаниям левой пары BC547, которые подключены к Arduino через резисторы 10K.
Источник
Собираем дешевый инвертор с чистой синусоидой (от 12В до 110В/220В)
Немного о том, почему важен инвертор именно с чистой синусоидой для обычного бытового потребителя. Не вдаваясь в дебри электротехники, чисто на бытовом уровне, многие электроприборы будут работать, только если форма выходного сигнала — чистый синус, другие приборы будут работать и на меандре, но со значительной потерей мощности и с потенциальным риском выхода из строя. К рисковым приборам относятся холодильники, насосы, стиральные машинки, котлы отопления и т.д.
Форма выходного сигнала не имеет особого значения для большинства современных телевизоров, светодиодных ламп, приборов имеющих собственные блоки питания, например ноутбук.
Соответственно цена на инвертор (или бесперебойный источник питания) с чистой синусоидой существенно выше.
В этой статье мастер-самодельщик расскажет нам как сделать недорогой инвертор с чистой синусоидой от 12 В до 220 В (DC-AC) с нуля. Проект основан на недорогом модуле платы драйвера EGS002 SPWM. Плата инвертора может обрабатывать до 1 кВт (в зависимости от размера трансформатора). На создание этого проекта было потрачено около 30 долларов.
Шаг первый: о проекте
Немного общей информации о проекте.
В электростанциях используются генераторы, которые генерируют чистый синусоидальный сигнал. Все наши приборы переменного тока изначально были разработаны для работы с этой формой волны.
Несколько лет назад синусоидальные инверторы были чрезвычайно дорогими (200-1000 долларов), и в результате прямоугольная волна и модифицированная прямоугольная волна стали обычным и доступными вариантом.
Инверторы с волной прямоугольной формы менее эффективны и могут повредить чувствительные приборы.
Помимо того что инверторы прямоугольной формы являются дешевыми они создают неприятные гудящие звуки в двигателях, трансформаторах и т.д. Поэтому мастер и решил изготовить инвертор с чистой синусоидой.
Особенности проекта.
Трансформатор можно заменить для работы с выходами 110В / 220В / 230В.
Устройство имеет обратную связь по выходному напряжению (постоянное выходное напряжение переменного тока)
Неискаженный чистый синусоидальный выход (с нагрузкой)
Выбираемая выходная частота (60 Гц / 50 Гц)
Текущая защита
Защита от напряжения
Температурная защита
Активное охлаждение
ЖК-экран
Модульная конструкция с возможностью замены комплектующих
Проект состоит из двух частей. Сначала мы разбираем первую, часть и по мере выхода второй, она будет представлена на обозрение читателей. Во второй части мастер планирует улучшить проект.
Ожидается, что следующая конструкция индуктора с одной катушкой будет иметь меньший форм-фактор, более высокую эффективность преобразования и более низкое энергопотребление в режиме ожидания. Комплектующие будут заменены на SMD-компоненты. Будет произведен еще ряд улучшений.
Мастер предупреждает:
Будьте особенно осторожны с этим проектом, так как он дает на выходе «высокое напряжение — большой ток». Плата была разработана для трансформатора мощностью 1 кВт. Из-за его отсутствия я смог приобрести только лишний трансформатор ИБП мощностью 500 Вт 12 В — 220 В. Насколько мне известно, я смог добиться только 400 Вт с минимальным искажением синусоидальной волны. Во второй части видеоурока будет показан процесс устранения неполадок и подключения к большему трансформатору. В части 3 будет показан процесс разработки инвертора для конкретного пользователя с использованием модуля EGS002, а в части 4 — о создании лучшего инвертора с входом 48 В для моей автономной солнечной панели.
Шаг второй: о плате EGS002
EGS002 — это универсальное комплексное решение за 3 доллара для создания инверторов с чистой синусоидой. Можно построить из него инверторные блоки малой мощности и высокой мощности. Прямо из коробки, это еще не инвертор. Чтобы превратить его в функциональный инверторный аппарат, нужна обвязка.
Хорошие высокомощные коммерческие инверторы с чистой синусоидой очень дороги. и их цена варьируются от 120 до 400 долларов. С EGS002 вы можете проектировать всевозможные инверторы с входным напряжением, выходным напряжением и номинальной мощностью по вашему выбору. Общая стоимость проекта состовляет около 20 долларов, что в десятки раз меньше.
Теперь рассмотрим, что есть на плате EGS002.
Микроконтроллер SOIC EG8010 — EGS002 использует микросхему микроконтроллера EG8010 ASIC (специализированная интегральная схема), для вывода логических сигналов SPWM для управления инверторами H-Bridge. Микросхема также оснащена входами / выходами, специально разработанными для контроля напряжения замкнутого контура, контроля тока отключения, контроля температуры и вывода привода вентилятора. В отличие от проекта инвертора на базе Arduino, чип предварительно запрограммирован и готов к использованию.
Драйвер MOSFET / IGBT со стороны высокого и низкого уровня — плата также содержит два драйвера MOSFET IR2110S для управления N-канальным H-мостовым MOSFET для SPWM и переключения полярности на трансформатор или катушку индуктивности.
OP-AMP для измерения тока — на плате есть OP-AMP LM393 для усиления напряжения от шунтирующего резистора. Усиленное напряжение возвращается на аналоговый вход EG8010, поскольку микросхема использует его для защиты от перегрузки по току.
Выход на ЖК-дисплей — микроконтроллер EG8010 уже был предварительно запрограммирован для работы с собственным ЖК-дисплеем. Вы можете добавить доллар к EGS002 за 3 доллара, чтобы получить дополнительный ЖК-экран. Отображает выходное напряжение, ток, температуру и частотный режим.
Одинарный светодиодный индикатор ошибки — на плате есть один красный светодиод, который будет мигать определенное количество раз, отображая ошибки для устранения неполадок.
Шаг четвертый: схемы
Левая часть схемы относится к тому, что находится на плате EGS002, а правая — к схеме, которую нужно будет смонтировать, чтобы построить полностью функциональный инвертор.
Мастер связал контакты стока MOSFET, охлаждающий вентилятор 12 В и контакт 12 В платы EGS002 как Vcc (источник входного питания). Обратите внимание, что 12-вольтовый вывод EGS002 — это то, что обеспечивает управляемые выходы драйвера IR2110S для затворов полевых МОП-транзисторов. Это означает, что максимальное входное напряжение для инвертора ограничено максимальным напряжением затвора MOSFET (обычно 20 В) и максимальным входным напряжением регулятора 5 В (35 В для 7805). В дальнейшем он планирует еще одно руководство по системам инверторов с более высоким входным напряжением (24 В / 48 В / 72 В).
Также он подключил четыре полевых МОП-транзистора параллельно для каждого из 4-х полевых МОП-транзисторов, используемых в монтаже H-моста, что в сумме дает 16 МОП-транзисторов. Это было сделано для уменьшения сопротивления системы в открытом состоянии для установки более мощных трансформаторов (+1 кВт при 12 В). Вы можете оставить некоторые слоты MOSFET пустыми для схем 4/8/12 MOSFET.
Шаг пятый: дизайн печатной платы
Вы можете изготовить свою собственную самодельную печатную плату или выбрать профессиональное изготовление печатных плат на соответствующем сайте.
Для этого проекта мастер решил сделать самодельную двустороннюю печатную плату. Вместо переноса тонера он использовал метод изготовления светочувствительной печатной платы, аналогичный тому, что используют фабрики. Способ удобен для струйной печати, в отличие от технологии переноса тонера.
Скачать файлы для печати или самостоятельного изготовления плат можно ниже. Файлы gerber также были включены в zip-архив. Можете заказать печатные платы на PCBway без загрузки gerber, просто кликнув на две верхние ссылки ниже.
Основная плата инвертора
Плата для подключения фильтров
Пакет файлов: схема , печатная плата и файлы документации для загрузки в zip- архиве
PDF — файлы:
Коммутационная плата фильтра (нижний слой) .PDF
Основная плата инвертора (нижний слой) .PDF
Основная плата инвертора (верхний слой) .
Источник