Semplice circuito inverter trifase

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Il post discute come realizzare un circuito inverter trifase che può essere utilizzato insieme a qualsiasi normale circuito inverter a onda quadra monofase. Il circuito è stato richiesto da uno dei lettori interessati di questo blog.


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Inverter trifase Arduino


Il concetto di circuito

Un carico trifase può essere azionato da un inverter monofase impiegando le seguenti fasi del circuito spiegate.



Fondamentalmente le fasi coinvolte possono essere suddivise in tre gruppi:

Il primo diagramma sotto mostra lo stadio del generatore PWM, può essere compreso con i seguenti punti:

L'oscillatore e lo stadio PWM

L'IC 4047 è cablato come standard ciabatte infradito generatore di uscita alla velocità della frequenza di rete desiderata impostata da VR1 e C1.

Il PWM push-pull dimensionato diventa ora disponibile alla giunzione E / C dei due transistor BC547.
Questo PWM viene applicato all'ingresso del generatore trifase spiegato nella sezione successiva.

Il circuito seguente mostra un semplice circuito generatore trifase che converte il segnale push-pull di ingresso di cui sopra in 3 uscite discrete, sfasate di 120 gradi.

Queste uscite sono ulteriormente biforcate da stadi push-pull individuali costituiti da stadi NOT gates. Questi 3 PWM discreti con sfasamento di 120 gradi e push pull ora diventano i segnali di ingresso di alimentazione (HIN, LIN) per lo stadio finale del driver a 3 fasi spiegato di seguito.

Questo generatore di segnali utilizza una singola alimentazione a 12V e non una doppia alimentazione.

La spiegazione completa può essere trovata in questo Articolo generatore di segnale trifase

Il circuito sotto mostra uno stadio del circuito inverter a 3 fasi che utilizza la configurazione mosfet H-bridge che riceve i PWM sfasati dallo stadio precedente e li converte in corrispondenti uscite AC ad alta tensione per il funzionamento del carico trifase collegato, normalmente questo sarebbe un 3 fase motore.

L'alta tensione 330 attraverso le singole sezioni dei driver mosfet è ottenuta da qualsiasi inverter monofase standard integrato negli scarichi mosfet mostrati per alimentare il carico trifase desiderato.

Lo stadio driver a ponte completo trifase

Circuito inverter trifase semplice ed efficace

In quanto sopra Circuito generatore trifase (penultimo diagramma) l'uso di un'onda sinusoidale non ha senso perché il 4049 alla fine la convertirà in onde quadre, e inoltre i circuiti integrati del driver nell'ultimo progetto utilizzano circuiti integrati digitali che non rispondono alle onde sinusoidali.

Quindi un'idea migliore è utilizzare un generatore di segnale a onda quadra trifase per alimentare l'ultimo stadio del driver.

Puoi fare riferimento all'articolo che spiega come realizzare un circuito inverter solare trifase per comprendere il funzionamento dello stadio del generatore di segnali trifase e i dettagli di implementazione.

Utilizzando IC IR2103

Una versione relativamente più semplice del circuito inverter trifase di cui sopra può essere studiata di seguito, utilizzando il driver a mezzo ponte IC IR2103 ICS. Questa versione non ha la funzione di spegnimento, quindi se non desideri incorporare la funzione di spegnimento, puoi provare il seguente design più semplice.

Inverter trifase che utilizza IC IR2103 (S) PBF

Semplificare i disegni di cui sopra

Nel circuito dell'inverter trifase sopra spiegato, lo stadio del generatore trifase sembra inutilmente complesso, quindi ho deciso di cercare un'opzione alternativa più semplice per sostituire questa sezione specifica.

Dopo alcune ricerche ho trovato il seguente interessante circuito generatore a 3 fasi che sembra piuttosto semplice e diretto con le sue impostazioni.

circuito generatore di fase trifase opamp 120 gradi

Pertanto ora puoi semplicemente sostituire completamente l'IC 4047 spiegato in precedenza e la sezione opamp e integrare questo design con HIN, ingressi LIN del circuito di pilotaggio trifase.

Ma ricorda che dovrai comunque utilizzare i gate N1 ---- N6 tra questo nuovo circuito e il circuito full bridge driver.

Realizzazione di un circuito inverter trifase solare

Finora abbiamo imparato come realizzare un circuito inverter trifase di base, ora vedremo come un inverter solare con uscita trifase può essere costruito utilizzando circuiti integrati molto ordinari e componenti passivi.

Il concetto è fondamentalmente lo stesso, ho appena cambiato lo stadio del generatore trifase per l'applicazione.

Requisiti di base dell'inverter

Per acquisire un'uscita AC trifase da qualsiasi sorgente monofase o DC avremmo bisogno di tre stadi fondamentali del circuito:

  1. Un generatore trifase o un circuito processore
  2. Un circuito dello stadio di potenza del driver trifase.
  3. Un circuito convertitore boost
  4. Pannello solare (adeguatamente valutato)

Per sapere come abbinare un pannello solare con batteria e inverter, puoi leggere il seguente tutorial:

Calcola pannelli solari per inverter


Un buon esempio può essere studiato in questo articolo che spiega un semplice circuito inverter trifase

Nel progetto attuale anche noi incorporiamo queste tre fasi di base, impariamo prima il circuito del processore del generatore trifase dalla seguente discussione:

Oscillatore del circuito del convertitore di fase basato su CD 4035

Come funziona

Il diagramma sopra mostra il circuito del processore di base che sembra complesso ma in realtà non lo è. Il circuito è composto da tre sezioni, l'IC 555 che determina la frequenza trifase (50 Hz o 60 Hz), l'IC 4035 che divide la frequenza nelle 3 fasi richieste separate da un angolo di fase di 120 gradi.

R1, R2 e C devono essere selezionati in modo appropriato per acquisire una frequenza di 50 Hz o 60 Hz al 50% del ciclo di lavoro.

8 numeri NON porte da N3 a N8 possono essere visti incorporati semplicemente per suddividere le tre fasi generate in coppie di uscite logiche alta e bassa.

Queste porte NOT possono essere acquisite da due circuiti integrati 4049.

Queste coppie di uscite alte e basse attraverso i gate NOT mostrati diventano essenziali per alimentare il nostro prossimo stadio di potenza del driver trifase.

La seguente spiegazione descrive in dettaglio il circuito del driver mosfet di alimentazione solare trifase

circuito inverter trifase solare

Nota: il pin di spegnimento deve essere collegato alla linea di terra se non utilizzato, altrimenti il ​​circuito non funzionerà

Come si può vedere nella figura sopra, questa sezione è costruita su 3 circuiti integrati driver half bridge separati utilizzando IRS2608 che sono specializzati per il pilotaggio di coppie mosfet high side e low side.

La configurazione sembra abbastanza semplice, grazie a questo driver IC altamente sofisticato di International rectifier.

Ogni stadio IC ha i propri pin di ingresso HIN (high In) e LIN (low In) e anche i rispettivi pin di alimentazione Vcc / ground.

Tutti i Vcc devono essere uniti e collegati con la linea di alimentazione 12V del primo circuito (pin4 / 8 di IC555), in modo che tutti gli stadi del circuito diventino accessibili all'alimentazione 12V derivata dal pannello solare.

Allo stesso modo, tutti i perni e le linee di terra devono essere trasformati in un common rail.

HIN e LIN dovrebbero essere uniti con gli output generati dalle porte NOT come specificato nel secondo diagramma.

La disposizione di cui sopra si occupa dell'elaborazione e dell'amplificazione trifase, tuttavia poiché l'uscita trifase dovrebbe essere a livello di rete e un pannello solare potrebbe essere valutato a un massimo di 60 V, dobbiamo avere una disposizione che consenta di aumentare questo 60 basso pannello solare volt al livello richiesto 220V o 120V.

Utilizzo del convertitore buck / boost flyback basato su IC 555

Questo può essere facilmente implementato attraverso un semplice circuito convertitore boost basato su 555 IC come può essere studiato di seguito:

convertitore boost flyback per inverter trifase solare

Ancora una volta, la configurazione mostrata del convertitore boost da 60V a 220V non sembra così difficile e può essere costruita utilizzando componenti molto comuni.

L'IC 555 è configurato come astabile con una frequenza di circa 20-50 kHz. Questa frequenza viene inviata al gate di un mosfet di commutazione tramite uno stadio BJT push pull.

Il cuore del circuito boost è formato con l'aiuto di un trasformatore compatto con nucleo di ferrite che riceve la frequenza di pilotaggio dal mosfet e converte l'ingresso da 60 V nell'uscita 220V richiesta.

Questo 220 V CC è finalmente collegato con lo stadio del driver mosfet precedentemente spiegato attraverso gli scarichi dei mosfet trifase per ottenere l'uscita trifase 220 V.

Il trasformatore del convertitore boost può essere costruito su qualsiasi gruppo nucleo / bobina EE adatto utilizzando il primario da 1 mm e 50 giri (due fili magnetici bifilari da 0,5 mm in parallelo) e il secondario utilizzando un filo magnetico da 0,5 mm con 200 giri




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