Circuit inverseur simple à 3 phases

Cet article explique comment créer un circuit onduleur triphasé qui peut être utilisé en conjonction avec n'importe quel circuit onduleur à onde carrée monophasé ordinaire. Le circuit a été demandé par l'un des lecteurs intéressés de ce blog.

METTRE À JOUR : Vous recherchez une conception basée sur Arduino? Vous pouvez trouver celui-ci utile:

Onduleur triphasé Arduino

Le concept de circuit

Une charge triphasée peut être exploitée à partir d'un onduleur monophasé en utilisant les étapes de circuit expliquées suivantes.

Fondamentalement, les étapes impliquées peuvent être divisées en trois groupes:

• Le Circuit générateur PWM
• Le Générateur de signaux triphasés circuit
• Le circuit des pilotes Mosfet

Le premier schéma ci-dessous montre l'étage générateur PWM, il peut être compris avec les points suivants:

L'oscillateur et la scène PWM

L'IC 4047 est câblé en standard Tongues générateur de sortie au taux de la fréquence de réseau souhaitée définie par VR1 et C1.

Le PWM push-pull dimensionné devient désormais disponible à la jonction E / C des deux transistors BC547.
Ce PWM est appliqué à l'entrée du générateur triphasé expliqué dans la section suivante.

Le circuit suivant montre un simple circuit générateur triphasé qui convertit le signal push-pull d'entrée ci-dessus en 3 sorties discrètes, déphasées de 120 degrés.

Ces sorties sont en outre bifurquées par des étages push-pull individuels constitués d'étages de portes NOT. Ces 3 PWM discrets à décalage de phase de 120 degrés, push pull deviennent maintenant les signaux d'entrée d'alimentation (HIN, LIN) pour le dernier étage d'attaque à 3 phases expliqué ci-dessous.

Ce générateur de signaux utilise une seule alimentation 12V et non une double alimentation.

Une explication complète peut être trouvée dans ce Article générateur de signaux triphasés

Le circuit ci-dessous montre un étage de circuit onduleur à 3 phases utilisant une configuration de mosfets à pont en H qui reçoit les PWM déphasés de l'étage ci-dessus et les convertit en sorties CA haute tension correspondantes pour faire fonctionner la charge triphasée connectée, normalement ce serait un 3 moteur de phase.

La haute tension 330 à travers les sections de pilotes mosfet individuelles est obtenue à partir de n'importe quel onduleur monophasé standard intégré à travers les drains mosfets illustrés pour alimenter la charge triphasée souhaitée.

L'étage de commande à pont complet triphasé

Au dessus Circuit générateur triphasé (deuxième dernier diagramme) l'utilisation d'une onde sinusoïdale n'a pas de sens car le 4049 le convertirait finalement en ondes carrées, et de plus, les circuits intégrés de pilotage dans la dernière conception utilisent des circuits intégrés numériques qui ne répondront pas aux ondes sinusoïdales.

Par conséquent, une meilleure idée est d'utiliser un générateur de signaux à ondes carrées triphasées pour alimenter le dernier étage de commande.

Vous pouvez vous référer à l'article qui explique comment faire un circuit onduleur solaire triphasé pour comprendre le fonctionnement et les détails de mise en œuvre de l'étage du générateur de signaux triphasés.

Utilisation de IC IR2103

Une version relativement plus simple du circuit onduleur triphasé ci-dessus peut être étudiée ci-dessous, en utilisant le circuit d'attaque en demi-pont IC IR2103. Cette version n'a pas la fonctionnalité d'arrêt, donc si vous ne souhaitez pas incorporer la fonctionnalité d'arrêt, vous pouvez essayer la conception plus simple suivante.

Simplifier les conceptions ci-dessus

Dans le circuit onduleur triphasé expliqué ci-dessus, l'étage du générateur triphasé semble inutilement complexe, et j'ai donc décidé de rechercher une alternative plus simple pour remplacer cette section spécifique.

Après quelques recherches, j'ai trouvé le circuit générateur triphasé intéressant suivant qui semble assez simple et simple avec ses paramètres.

Par conséquent, maintenant, vous pouvez simplement remplacer entièrement l'IC 4047 et la section d'amplificateur opérationnel expliqués précédemment et intégrer cette conception aux entrées HIN, LIN du circuit d'attaque triphasé.

Mais rappelez-vous que vous devrez toujours utiliser les portes N1 ---- N6 entre ce nouveau circuit et le circuit de pilote de pont complet.

Création d'un circuit onduleur solaire triphasé

Jusqu'à présent, nous avons appris à créer un circuit onduleur triphasé de base, nous allons maintenant voir comment un onduleur solaire avec une sortie triphasée peut être construit en utilisant des circuits intégrés et des composants passifs très ordinaires.

Le concept est fondamentalement le même, je viens de changer l'étage du générateur triphasé pour l'application.

Exigence de base de l'onduleur

Pour acquérir une sortie CA triphasée à partir de n'importe quelle source monophasée ou CC, nous aurions besoin de trois étages de circuit fondamentaux:

1. Un circuit générateur ou processeur triphasé
2. Un circuit d'étage de puissance d'attaque triphasé.
3. Un circuit convertisseur élévateur
4. Panneau solaire (correctement évalué)

Pour apprendre à faire correspondre un panneau solaire avec une batterie et un onduleur, vous pouvez lire le tutoriel suivant:

Calculer les panneaux solaires pour les onduleurs

Un bon exemple peut être étudié dans cet article qui explique un simple circuit inverseur triphasé

Dans la conception actuelle, nous intégrons également ces trois étapes de base, apprenons d'abord le circuit du processeur du générateur à 3 phases à partir de la discussion suivante:

Comment ça fonctionne

Le diagramme ci-dessus montre le circuit du processeur de base qui semble complexe mais en fait ce n'est pas le cas. Le circuit est composé de trois sections, l'IC 555 qui détermine la fréquence à 3 phases (50 Hz ou 60 Hz), l'IC 4035 qui divise la fréquence en 3 phases requises séparées par un angle de phase de 120 degrés.

R1, R2 et C doivent être sélectionnés de manière appropriée pour l'acquisition d'une fréquence de 50 Hz ou 60 Hz à un rapport cyclique de 50%.

8 numéros de portes NON de N3 à N8 peuvent être vus incorporés simplement pour diviser les trois phases générées en paires de sorties logiques haute et basse.

Ces portes NOT peuvent être acquises à partir de deux CI 4049.

Ces paires de sorties haute et basse à travers les portes NOT illustrées deviennent essentielles pour alimenter notre prochain étage de puissance d'attaque triphasé.

L'explication suivante détaille le circuit de commande de mosfet d'alimentation solaire triphasée

Remarque: la broche d'arrêt doit être connectée à la ligne de terre si elle n'est pas utilisée, sinon le circuit ne fonctionnera pas

Comme on peut le voir sur la figure ci-dessus, cette section est construite sur 3 circuits intégrés d'attaque à demi-pont séparés utilisant l'IRS2608, qui sont spécialisés pour piloter des paires de mosfet côté haut et côté bas.

La configuration semble assez simple, grâce à ce pilote IC hautement sophistiqué d'International Rectifier.

Chaque étage IC possède ses propres broches d'entrée HIN (High In) et LIN (Low In) ainsi que leurs broches d'alimentation Vcc / masse respectives.

Tous les Vcc doivent être réunis et connectés à la ligne d'alimentation 12V du premier circuit (pin4 / 8 de IC555), de sorte que tous les étages du circuit deviennent accessibles à l'alimentation 12V dérivée du panneau solaire.

De même, toutes les broches et lignes de terre doivent être transformées en un rail commun.

Le HIN et le LIN doivent être joints aux sorties générées à partir des portes NOT comme spécifié dans le deuxième diagramme.

L'agencement ci-dessus prend en charge le traitement et l'amplification triphasés, mais comme la sortie triphasée doit être au niveau du secteur et qu'un panneau solaire pourrait être évalué à un maximum de 60V, nous devons avoir un agencement qui permettrait de booster ce faible 60 panneau solaire volts au niveau requis 220V ou 120V.

Utilisation du convertisseur Buck / Boost Flyback basé sur IC 555

Cela peut être facilement mis en œuvre via un simple circuit de convertisseur élévateur basé sur 555 IC, comme cela peut être étudié ci-dessous:

Encore une fois, la configuration illustrée du convertisseur élévateur 60V à ​​220V ne semble pas si difficile et peut être construite à l'aide de composants très ordinaires.

L'IC 555 est configuré comme un astable avec une fréquence d'environ 20 à 50 kHz. Cette fréquence est fournie à la grille d'un mosfet de commutation via un étage BJT push pull.

Le cœur du circuit de suralimentation est formé à l'aide d'un transformateur à noyau de ferrite compact qui reçoit la fréquence de commande du mosfet et convertit l'entrée 60V en sortie 220V requise.

Ce 220V DC est finalement attaché à l'étage de commande mosfet précédemment expliqué à travers les drains des mosfets 3 phases pour obtenir la sortie 220V triphasée.

Le transformateur de convertisseur élévateur peut être construit sur n'importe quel assemblage noyau / bobine EE approprié utilisant un primaire de 1 mm 50 tours (deux fils d'aimant bifilaire de 0,5 mm en parallèle) et secondaire à l'aide d'un fil magnétique de 0,5 mm avec 200 tours