Automatyczny obwód korekcji napięcia wyjściowego falownika

Powszechnym problemem wielu tanich falowników jest brak możliwości dostosowania napięcia wyjściowego do warunków obciążenia. W przypadku takich falowników napięcie wyjściowe ma tendencję do wzrostu przy mniejszych obciążeniach i spada wraz ze wzrostem obciążenia.

Objaśnione tutaj koncepcje obwodów można dodać do dowolnego zwykłego falownika w celu kompensacji i regulacji ich zmiennych warunków napięcia wyjściowego w odpowiedzi na zmieniające się obciążenia.

Projekt nr 1: Automatyczna korekta RMS za pomocą PWM

Pierwszy obwód poniżej można uznać za być może idealne podejście do implementacji niezależnej od obciążenia automatycznej korekcji sygnału wyjściowego przy użyciu PWM z układu IC 555.

Przedstawiony powyżej obwód może być skutecznie używany jako automatyczny wyzwalany przez obciążenie konwerter RMS i może być stosowany w dowolnym zwykłym falowniku do zamierzonego celu.

Układ IC 741 działa jak wtórnik napięciowy i działa jak bufor między wyjściowym napięciem zwrotnym falownika a obwodem kontrolera PWM.

Rezystory podłączone do pinu # 3 układu IC 741 są skonfigurowany jak dzielnik napięcia , który odpowiednio skaluje wysoką moc wyjściową prądu przemiennego z sieci do proporcjonalnie niższego potencjału, wahającego się od 6 do 12 V w zależności od stanu wyjściowego falownika.

Dwójka Obwód IC 555 jest skonfigurowany do pracy jak modulowany kontroler PWM. Modulowane wejście jest przykładane do pinu nr 5 układu IC2, który porównuje sygnał z falami trójkątnymi na pinie nr 6.

Powoduje to generowanie wyjścia PWM na swoim pinie # 3, który zmienia swój cykl pracy w odpowiedzi na sygnał modulujący na pinie # 5 układu scalonego.

Rosnący potencjał na tym pinie nr 5 powoduje generowanie szerokich PWM lub PWM z wyższymi cyklami pracy i odwrotnie.

Oznacza to, że gdy plik opamp 741 odpowiada z rosnącym potencjałem z powodu rosnącego sygnału wyjściowego z falownika powoduje, że wyjście IC2 555 rozszerza swoje impulsy PWM, podczas gdy gdy moc wyjściowa falownika spada, PWM proporcjonalnie zwęża się na pinie # 3 układu IC2.

Konfiguracja PWM z Mosfets.

Gdy powyższe automatyczne korygujące PWM są zintegrowane z bramkami mosfet dowolnego falownika, umożliwi to falownikowi automatyczne sterowanie jego wartością RMS w odpowiedzi na warunki obciążenia.

Jeśli obciążenie przekracza PWM, wyjście falownika będzie miało tendencję do obniżania się, powodując rozszerzenie PWM, co z kolei spowoduje, że mosfet włączy się mocniej i będzie napędzał transformator większym prądem, kompensując w ten sposób nadmierny prąd pobierany z obciążenia

Projekt nr 2: użycie wzmacniacza operacyjnego i tranzystora

Następny pomysł omawia wersję opamp, którą można dodać do zwykłych falowników w celu uzyskania automatycznej regulacji napięcia wyjściowego w odpowiedzi na zmieniające się obciążenia lub napięcie akumulatora.

Pomysł jest prosty, gdy tylko napięcie wyjściowe przekroczy określony próg niebezpieczeństwa, wyzwalany jest odpowiedni obwód, który z kolei wyłącza urządzenia mocy falownika w spójny sposób, w wyniku czego uzyskuje się kontrolowane napięcie wyjściowe w ramach tego określonego progu.

Wadą użycia tranzystora może być problem z histerezą, który może spowodować, że przełączanie będzie dość szerokie, co skutkuje niezbyt dokładną regulacją napięcia.

Z drugiej strony wzmacniacze operacyjne mogą być niezwykle dokładne, ponieważ przełączałyby regulację wyjściową na bardzo wąskim marginesie, utrzymując poziom korekcji wąski i dokładny.

Przedstawiony poniżej prosty układ automatycznej korekcji napięcia obciążenia falownika mógłby być efektywnie wykorzystany w proponowanym zastosowaniu i do regulacji mocy wyjściowej falownika w dowolnych granicach.

Proponowany obwód korekcji napięcia falownika można zrozumieć za pomocą następujących punktów:

Pojedynczy wzmacniacz operacyjny pełni funkcję komparatora i detektora poziomu napięcia.

Działanie obwodu

Wysokie napięcie AC z wyjścia transformatora jest obniżane za pomocą sieci dzielnika potencjału do około 14V.

To napięcie staje się napięciem roboczym, jak również napięciem wykrywania obwodu.

Zmniejszone napięcie za pomocą dzielnika potencjału odpowiada proporcjonalnie w odpowiedzi na zmieniające się napięcie na wyjściu.

Pin3 wzmacniacza operacyjnego jest ustawiony na równoważne napięcie DC odpowiadające ograniczeniu, które musi być kontrolowane.

Odbywa się to poprzez podanie pożądanego maksymalnego napięcia granicznego do obwodu, a następnie regulację 10k ustawienia wstępnego, aż wyjście stanie się wysokie i uruchomi tranzystor NPN.

Po wykonaniu powyższych ustawień obwód będzie gotowy do integracji z falownikiem w celu wykonania zamierzonych poprawek.

Jak widać, kolektor NPN należy połączyć z bramkami mosfetów falownika, które są odpowiedzialne za zasilanie transformatora falownika.

Ta integracja zapewnia, że ​​ilekroć napięcie wyjściowe ma tendencję do przekraczania ustawionego limitu, NPN wyzwala uziemienie bramek mosfetów, a tym samym ogranicza dalszy wzrost napięcia, wyzwalanie ON / OFF trwa nieskończenie, dopóki napięcie wyjściowe waha się wokół strefa niebezpieczeństwa.

Należy zauważyć, że integracja NPN byłaby kompatybilna tylko z mosfetami z kanałem N, jeśli falownik przenosi mosfety z kanałem P, konfiguracja obwodu wymagałaby całkowitego odwrócenia tranzystora i pinów wejściowych wzmacniacza operacyjnego.

Również uziemienie obwodu powinno być wspólne z ujemnym biegunem akumulatora falownika.

Projekt # 3: Wprowadzenie

Ten obwód został zamówiony przez jednego z moich przyjaciół, pana Sama, którego ciągłe przypomnienia skłoniły mnie do zaprojektowania tej bardzo użytecznej koncepcji dla zastosowań falownika.

Objaśniony tutaj obwód inwertera niezależny od obciążenia / korygowany na wyjściu lub skompensowany na wyjściu jest tylko na poziomie koncepcyjnym i nie został przeze mnie praktycznie przetestowany, jednak pomysł wydaje się wykonalny ze względu na jego prostą konstrukcję.

Działanie obwodu

Jeśli spojrzymy na rysunek, zobaczymy, że cała konstrukcja jest w zasadzie prostym obwodem generatora PWM zbudowanym wokół IC 555.

Wiemy, że w tej standardowej konstrukcji 555 PWM impulsy PWM można zoptymalizować, zmieniając stosunek R1 / R2.

Fakt ten został tu odpowiednio wykorzystany w przypadku zastosowania falownika do korekcji napięcia obciążenia.
Na opto-łącznik wykonany przez uszczelnienie diody LED / LDR zastosowano układ, w którym LDR optoelektroniki staje się jednym z rezystorów w „ramieniu” PWM obwodu.

Dioda LED sprzęgacza optycznego świeci przez napięcie z wyjścia falownika lub połączeń obciążenia.

Napięcie sieciowe jest odpowiednio obniżane za pomocą C3 i powiązanych komponentów do zasilania optycznej diody LED.

Po zintegrowaniu obwodu z falownikiem, gdy system jest zasilany (z podłączonym odpowiednim obciążeniem), można zmierzyć wartość skuteczną na wyjściu i ustawić wstępnie P1 tak, aby napięcie wyjściowe było wystarczające dla obciążenia.

Jak skonfigurować

To ustawienie jest prawdopodobnie wszystkim, co byłoby potrzebne.

Teraz przypuśćmy, że jeśli obciążenie zostanie zwiększone, napięcie będzie miało tendencję do spadku na wyjściu, co z kolei spowoduje zmniejszenie intensywności diody LED.

Spadek intensywności diody LED skłoni układ scalony do optymalizacji impulsów PWM tak, że RMS napięcia wyjściowego wzrośnie, powodując, że poziom napięcia również wzrośnie do wymaganego znaku, inicjacja ta wpłynie również na intensywność diody LED, która zacznie świecić jasno i ostatecznie osiągnie automatycznie zoptymalizowany poziom, który prawidłowo zrównoważy warunki napięcia obciążenia systemu na wyjściu.

Tutaj współczynnik znacznika jest przeznaczony przede wszystkim do sterowania wymaganym parametrem, dlatego opto należy umieścić odpowiednio na lewym lub prawym ramieniu pokazanego Sterowanie PWM sekcja IC.

Obwód można wypróbować z konstrukcją falownika pokazaną w tym obwodzie falownika o mocy 500 W.

Lista części

• R1 = 330 tys
• R2 = 100K
• R3, R4 = 100 omów
• D1, D2 = 1N4148,
• D3, D4 = 1N4007,
• P1 = 22 K.
• C1, C2 = 0,01 uF
• C3 = 0,33 uF / 400 V.
• OptoCoupler = Domowy, poprzez uszczelnienie diody LED / LDR twarzą w twarz w światłoszczelnym pojemniku.

OSTRZEŻENIE: PROPONOWANA KONSTRUKCJA NIE JEST ODIZOLOWANA OD NAPIĘCIA SIECIOWEGO INWERTERA, NALEŻY ZACHOWAĆ EKSTREMALNĄ OSTROŻNOŚĆ PODCZAS PROCEDUR TESTOWYCH I USTAWIEŃ.