Calcola batteria, trasformatore, MOSFET in inverter

In questo post impariamo come calcolare correttamente i parametri dell'inverter con stadi associati come batteria e trasformatore, calcolando correttamente l'abbinamento dei parametri.

introduzione

Realizzare un inverter da solo può essere decisamente molto divertente. Tuttavia se i risultati non sono soddisfacenti può rovinare completamente l'intero scopo del progetto.

L'installazione e la configurazione dei vari parametri dell'inverter come la batteria e il trasformatore con il circuito già assemblato necessita di particolari cure ed attenzioni per ottenere risultati ottimali dall'assemblaggio.

L'articolo discute come calcolare e abbinare una batteria e un trasformatore con il relativo circuito e chiarisce anche i possibili guasti che potrebbero verificarsi e le rispettive procedure di risoluzione dei problemi.

L'articolo illumina i molti nuovi arrivati ​​con alcuni degli indizi importanti, che potrebbero essere utili durante la configurazione di un circuito inverter con batteria e trasformatore, in modo da ottenere risultati efficienti e ottimali.

Calcolo delle specifiche del trasformatore e della batteria

Mentre fare un inverter , due calcoli devono essere ampiamente presi in considerazione, vale a dire. il trasformatore e le potenze della batteria.

1) Il trasformatore deve essere valutato approssimativamente il doppio del carico massimo che si prevede di utilizzare con l'inverter. Ad esempio, se il carico previsto è di 200 watt, il trasformatore deve essere valutato a un minimo di 300 watt. Ciò garantirà un funzionamento regolare dell'inverter e una minore generazione di calore dal trasformatore.

Il tensione nominale del trasformatore deve essere leggermente inferiore alla tensione della batteria per gli inverter ad onda quadra.

Tuttavia, per i concetti che coinvolgono PWM o SPWM, dovrebbe essere uguale alla tensione media applicata ai gate dei MOSFET. Questo può essere misurato misurando la tensione CC media applicata al gate dei MOSFET dallo stadio dell'oscillatore. Quindi, supponiamo che la tensione della batteria sia 12 V, ma a causa del PWM la tensione di commutazione media dall'oscillatore mostra 7,5 V CC, il che implica che il trasformatore deve essere 7,5-0-7,5 V e non 12-0-12 V.

2) E la batteria Ah deve essere classificata 10 volte superiore alla corrente nominale massima del carico. Ad esempio, se la batteria è da 12 V e il carico è di 200 watt, dividendo 200 per 12 si ottengono 16 ampere. Pertanto la batteria Ah deve essere 10 volte questa ampère, ovvero 160 Ah. Ciò garantirà che la batteria funzioni con una buona velocità di scarica di 0,1 ° C e fornirà un backup di circa 8 ore.

Calcolo della valutazione MOSFET

Il calcolo del MOSFET per un inverter è in realtà abbastanza semplice. Si deve tener conto del fatto che i MOSFET non sono altro che interruttori elettronici e deve essere valutato proprio come valutiamo i nostri interruttori meccanici. Significa che i valori di tensione e corrente del MOSFET devono essere adeguatamente selezionati in modo che anche al carico massimo specificato, il funzionamento del MOSFET sia ben all'interno del suo livello di guasto.

Per garantire la condizione di cui sopra, è possibile fare riferimento a scheda tecnica del mosfet e controllare i parametri Drain-Source Voltage e Continuous Drain Current del dispositivo, in modo tale che entrambi questi valori siano ben al di sopra dei valori di consumo massimo del carico, o siano selezionati con margini apprezzabili.

Supponiamo che se il carico è valutato a 200 watt, dividendo questo per la tensione della batteria 12V otteniamo 16 ampere. Pertanto il MOSFET potrebbe essere selezionato con valori nominali di tensione ovunque tra 24 V e 36 V come tensione Drain-Source ( Vdss ) e da 24 A a 30 A come corrente di assorbimento continuo ( Id ).

Prendiamo l'esempio del MOSFET nell'immagine sopra, qui la tensione massima tollerabile Vdss del MOSFET specificato è 75 V e la corrente massima tollerabile Id è 209 ampere, se azionato con un dissipatore appropriato. Significa che questo MOSFET può essere utilizzato in sicurezza per tutte le applicazioni in cui il wattaggio del carico non è superiore a 14000 watt.

Questa si prende cura dei MOSFET, e garantisce un perfetto funzionamento dei dispositivi anche a pieno carico, ma non dimenticare di montarli su dissipatori opportunamente dimensionati.

Dopo aver procurato tutti i componenti necessari come spiegato sopra, sarebbe importante controllarne la compatibilità l'uno con l'altro.

Solo la batteria, che è uno dei componenti più cruciali, si spera non richiederà alcun controllo preventivo, perché la valutazione stampata e le condizioni di tensione caricata dovrebbero essere sufficienti per dimostrare la sua affidabilità. Qui si presume che le condizioni della batteria siano buone e che sia relativamente nuova e 'sana'.

Controllo del trasformatore

Il trasformatore, che è il componente più importante dell'inverter, necessita sicuramente di una valutazione tecnica approfondita. Può essere fatto come segue:

Il valutazione del trasformatore può essere controllato al meglio nell'ordine inverso, cioè collegando il suo avvolgimento a tensione più alta all'ingresso di rete CA e controllando l'avvolgimento opposto per le uscite specificate. Se i valori di corrente della sezione di tensione inferiore rientrano nei limiti massimi di un normale multitester (DMM), è possibile verificarlo accendendo l'AC sopra e collegando il misuratore (impostato, diciamo AC 20 Amp) attraverso il relativo avvolgimento.

Tenere i puntali del misuratore collegati ai terminali dell'avvolgimento per un paio di secondi per ottenere le letture direttamente sul misuratore. Se la lettura corrisponde alla corrente del trasformatore specificata, o almeno è vicina ad essa, significa che il trasformatore è OK.

Letture inferiori significherebbero un avvolgimento del trasformatore difettoso o errato. Il circuito assemblato deve essere controllato in generale per le uscite di oscillazione appropriate attraverso le basi dei transistor di potenza o dei MOSFET.

Questo può essere fatto collegando il circuito alla batteria, ma senza includere inizialmente il trasformatore. Il controllo dovrebbe essere fatto usando un buon frequenzimetro o, se possibile, usando un oscilloscopio. Se i gadget di cui sopra non sono lì con te, è possibile eseguire un test approssimativo utilizzando un paio di normali cuffie.

Collegando il jack delle cuffie alle basi dei relativi transistor di potenza si dovrebbe ottenere un forte ronzio in cuffia, a conferma del buon funzionamento degli stadi dell'oscillatore.

Le conferme di cui sopra dovrebbero essere sufficienti per richiedere di configurare tutte le sezioni insieme. Collegare il trasformatore al relativo transistor o ai terminali dei dispositivi di potenza assicurarsi che i dispositivi di potenza siano correttamente integrati con il stadio dell'oscillatore .

Installazione della configurazione finale dell'inverter

Infine la batteria può essere collegata agli ingressi di alimentazione della suddetta configurazione, anche in questo caso non dimenticare di includere un FUSIBILE di adeguata taratura in serie al positivo della batteria. L'uscita del trasformatore ora può essere collegata con il carico massimo specificato e l'alimentazione può essere attivata.

Se tutto è cablato correttamente, il carico dovrebbe iniziare a funzionare alla sua piena potenza, in caso contrario, qualcosa non va nello stadio del circuito. Poiché la sezione dell'oscillatore è stata opportunamente controllata prima delle installazioni finali, sicuramente la colpa potrebbe essere dello stadio del dispositivo di potenza.

Se il guasto è associato a uscite a bassa potenza, i resistori di base possono essere modificati per possibili guasti o possono essere ridotti aggiungendo resistori in parallelo ai resistori di base esistenti.

I risultati possono essere controllati come discusso sopra, se i risultati sono positivi e se si riscontrano miglioramenti nelle uscite di potenza, le resistenze possono essere ulteriormente modificate come desiderato, fino a quando non viene erogata l'uscita di potenza prevista.

Tuttavia, ciò può comportare un ulteriore riscaldamento dei dispositivi e occorre prestare la dovuta attenzione per tenerli sotto controllo includendo ventole di raffreddamento o aumentando le dimensioni del dissipatore di calore.

Tuttavia se il guasto è accompagnato dalla rottura del fusibile significherebbe un definitivo corto circuito da qualche parte nella fase di potenza.

Risoluzione dei problemi relativi ai collegamenti dell'inverter

Il problema può anche indicare un dispositivo di alimentazione collegato in modo errato, un dispositivo di alimentazione interrotto a causa di un possibile cortocircuito tra i terminali di uscita del dispositivo di alimentazione o uno qualsiasi dei terminali che deve essere tenuto perfettamente distanti l'uno dall'altro.

Dopo aver spiegato alcune delle possibilità di cui sopra durante la configurazione ottimale di un inverter, una conoscenza approfondita dell'elettronica diventa una necessità assoluta da parte della persona che può essere coinvolta nella costruzione, senza la quale il procedere con il progetto potrebbe in qualche modo essere compromesso.