Faites ce circuit onduleur à onde sinusoïdale pure de 1KVA (1000 watts)

Un circuit inverseur à onde sinusoïdale pure de 1000 watts relativement simple est expliqué ici en utilisant un amplificateur de signal et un transformateur de puissance.

Comme on peut le voir dans le premier schéma ci-dessous, la configuration est un simple mosfet à base de mosfet conçu pour amplifier le courant à +/- 60 volts de sorte que le transformateur connecté corresponde à générer la sortie 1kva requise.

Fonctionnement du circuit

Q1, Q2 forme l'étage d'amplificateur différentiel initial qui élève de manière appropriée le signal sinusoïdal de 1vpp à son entrée à un niveau qui devient approprié pour déclencher l'étage de commande composé de Q3, Q4, Q5.

Cette étape élève encore la tension de sorte qu'elle devienne suffisante pour piloter les mosfets.

Les mosfets sont également formés dans le format push-pull, qui mélange efficacement les 60 volts entiers à travers les enroulements du transformateur 50 fois par seconde de sorte que la sortie du transformateur génère les 1000 watts CA prévus au niveau du secteur.

Chaque paire est responsable de la gestion de 100 watts de sortie, ensemble les 10 paires déversent 1000 watts dans le transformateur.

Pour acquérir la sortie d'onde sinusoïdale pure prévue, une entrée sinusoïdale appropriée est nécessaire, qui est remplie à l'aide d'un simple circuit générateur d'onde sinusoïdale.

Il est composé de quelques opamps et de quelques autres parties passives. Il doit fonctionner avec des tensions comprises entre 5 et 12. Cette tension doit être convenablement dérivée de l'une des batteries qui sont incorporées pour piloter le circuit de l'onduleur.

L'onduleur est alimenté par des tensions de +/- 60 volts, ce qui équivaut à 120 V CC.

Cet énorme niveau de tension est obtenu en mettant 10 nos. de batteries 12 volts en série.

Le circuit du générateur sinusoïdal

Le schéma ci-dessous montre un simple circuit de générateur d'onde sinusoïdale qui peut être utilisé pour piloter le circuit inverseur ci-dessus, cependant, puisque la sortie de ce générateur est exponentielle par nature, peut provoquer un échauffement important des mosfets.

Une meilleure option serait d'incorporer un circuit basé sur PWM qui fournirait au circuit ci-dessus des impulsions PWM optimisées de manière appropriée équivalentes à un signal sinusoïdal standard.

Le circuit PWM utilisant l'IC555 a également été mentionné dans le diagramme suivant, qui peut être utilisé pour déclencher le circuit inverseur de 1000 watts ci-dessus.

Liste des pièces pour le circuit du générateur sinusoïdal

Toutes les résistances sont 1/8 watts, 1%, MFR
R1 = 14K3 (12K1 pour 60Hz),
R2, R3, R4, R7, R8 = 1K,
R5, R6 = 2K2 (1K9 pour 60Hz),
R9 = 20 000
C1, C2 = 1µF, TANT.
C3 = 2µF, TANT (DEUX 1µF EN PARALLÈLE)
C4, C6, C7 = 2µ2 / 25V,
C5 = 100µ / 50v,
C8 = 22 µF / 25 V
A1, A2 = TL 072

Liste des pièces pour l'onduleur

Q1, Q2 = BC556

Q3 = BD140

Q4, Q5 = BD139

Tous les mosfet à canal N sont = K1058

Tous les mosfets à canal P sont = J162

Transformateur = 0-60V / 1000 watts / sortie 110 / 220volts 50Hz / 60Hz

L'onduleur de 1 kva proposé discuté dans les sections ci-dessus peut être beaucoup plus rationalisé et de taille réduite, comme indiqué dans la conception suivante:

Comment connecter les batteries

Le diagramme montre également la méthode de connexion de la batterie et les connexions d'alimentation pour l'onde sinusoïdale ou les étages de l'oscillateur PWM.

Ici, seuls quatre mosfets ont été utilisés, qui pourraient être IRF4905 pour le canal p et IRF2907 pour le canal n.

Conception de circuit onduleur complet de 1 kva avec oscillateur sinusoïdal de 50 Hz

Dans la section ci-dessus, nous avons appris une conception de pont complet dans laquelle deux batteries sont impliquées pour atteindre la sortie de 1 kva requise. Voyons maintenant comment une conception de pont complet pourrait être construite en utilisant un mosfet à 4 canaux N et en utilisant une seule batterie.

La section suivante montre comment un circuit onduleur à pont complet de 1 KVA peut être construit en utilisant, sans incorporer des réseaux ou des puces de pilote haut de gamme compliqués.

Utiliser Arduino

Le circuit onduleur sinusoïdal 1kva expliqué ci-dessus peut également être piloté via un Arduino pour obtenir presque une sortie sinusoïdale parfaite.

Le schéma de circuit complet basé sur Arduino peut être vu ci-dessous:

Le code de programme est donné ci-dessous:

//code modified for improvement from http://forum.arduino.cc/index.php?topic=8563.0
//connect pin 9 -> 10k Ohm + (series with)100nF ceramic cap -> GND, tap the sinewave signal from the point at between the resistor and cap.
float wav1[3]//0 frequency, 1 unscaled amplitude, 2 is final amplitude
int average
const int Pin = 9
float time
float percentage
float templitude
float offset = 2.5 // default value 2.5 volt as operating range voltage is 0~5V
float minOutputScale = 0.0
float maxOutputScale = 5.0
const int resolution = 1 //this determines the update speed. A lower number means a higher refresh rate.
const float pi = 3.14159
void setup()
wav1[0] = 50 //frequency of the sine wave
wav1[1] = 2.5 // 0V - 2.5V amplitude (Max amplitude + offset) value must not exceed the 'maxOutputScale'
TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000
void loop() {
time = micros()% 1000000
percentage = time / 1000000
templitude = sin(((percentage) * wav1[0]) * 2 * pi)
wav1[2] = (templitude * wav1[1]) + offset //shift the origin of sinewave with offset.
average = mapf(wav1[2],minOutputScale,maxOutputScale,0,255)
analogWrite(9, average)//set output 'voltage'
delayMicroseconds(resolution)//this is to give the micro time to set the 'voltage'
}
// function to map float number with integer scale - courtesy of other developers.
long mapf(float x, float in_min, float in_max, long out_min, long out_max)
{
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min
}

Le concept d'onduleur à pont complet

Piloter un réseau mosfet à pont complet ayant 4 mosfets à canal N n'est jamais facile, mais nécessite plutôt des circuits raisonnablement complexes impliquant des réseaux de pilotes complexes de haut niveau.

Si vous étudiez le circuit suivant qui a été développé par moi, vous découvrirez qu'après tout, ce n'est pas si difficile de concevoir de tels réseaux et peut être fait même avec des composants ordinaires.

Nous étudierons le concept à l'aide du schéma de circuit illustré qui se présente sous la forme d'un circuit onduleur modifié de 1 kva utilisant 4 mosfets à canal N.

Comme nous le savons tous, lorsque 4 mosfets à canal N sont impliqués dans un Réseau de pont en H , un réseau d'amorçage devient impératif pour entraîner le côté haut ou les deux mosfets supérieurs dont les drains sont reliés au côté haut ou à la batterie (+) ou au positif de l'alimentation donnée.

Dans la conception proposée, le réseau d'amorçage est formé à l'aide de six portes NOT et de quelques autres composants passifs.

La sortie des portes NOT qui sont configurées comme des tampons génère une tension deux fois supérieure à celle de la plage d'alimentation, ce qui signifie que si l'alimentation est de 12 V, les sorties de la porte NOT génèrent environ 22 V.

Cette tension accrue est appliquée aux grilles des mosfets côté haut via les broches d'émetteur de deux transistors NPN respectifs.

Puisque ces transistors doivent être commutés de telle manière que les mosfets diagonalement opposés conduisent à la fois tandis que les mosfets appariés en diagonale aux deux bras du pont conduisent en alternance.

Cette fonction est efficacement gérée par le IC 4017 générateur haut de sortie séquentielle, qui est techniquement appelé Johnson diviser par 10 IC compteur / diviseur.

Le réseau d'amorçage

La fréquence d'attaque pour le CI ci-dessus est dérivée du réseau d'amorçage lui-même juste pour éviter le besoin d'un étage d'oscillateur externe.

La fréquence du réseau d'amorçage doit être ajustée de telle sorte que la fréquence de sortie du transformateur soit optimisée au degré requis de 50 ou 60 Hz, conformément aux spécifications requises.

Pendant le séquençage, les sorties de l'IC 4017 déclenchent les mosfets connectés, produisant de manière appropriée l'effet push-pull requis sur l'enroulement de transformateur attaché qui active le fonctionnement de l'onduleur.

Le transistor PNP qui peut être vu attaché avec les transistors NPN assure que la capacité de grille des mosfets est effectivement déchargée au cours de l'action pour permettre un fonctionnement efficace de l'ensemble du système.

Les connexions de brochage aux mosfets peuvent être modifiées et modifiées selon les préférences individuelles, cela peut également nécessiter l'implication de la connexion de réinitialisation de la broche n ° 15.

Images de forme d'onde

La conception ci-dessus a été testée et vérifiée par M. Robin Peter, l'un des amateurs passionnés et contributeur de ce blog, les images de forme d'onde suivantes ont été enregistrées par lui pendant le processus de test.