Circuito inversor de onda senoidal PWM de 1500 watts

Um circuito inversor sinewwave baseado em PWM de 1500W muito básico, mas razoavelmente eficiente, pode ser estudado neste artigo. O projeto utiliza peças muito comuns para realizar um tipo SPWM poderoso circuito inversor .

Especificações Principais

Saída de energia: ajustável de 500 watts a 1500 watts

Tensão de saída: 120V ou 220V de acordo com as especificações do transformador

Frequência de saída: 50 Hz ou 60 Hz conforme a necessidade.

Potência operacional: 24V a 48V

Corrente: Dependendo do Mosfet e das classificações do transformador

Forma de onda de saída: SPWM (pode ser filtrada para obter uma onda senoidal pura)

O design

O inversor de onda senoidal PWM de 1500 watts proposto é projetado usando um conceito extremamente básico por meio de um par de IC 4017 e um único IC 555.

Neste conceito, a lógica de sequenciamento da saída do IC 4017 é configurada selecionando e pulando as pinagens subsequentes, de modo que a sequência resultante produza um SPWM decente, como ligar os mosfets conectados e o transformador.

O esquema completo pode ser visualizado no seguinte diagrama:

O funcionamento do inversor pode ser entendido a partir da seguinte explicação:

Operação de Circuito

Como pode ser visto, dois IC 4017 estão em cascata para formar um circuito lógico de sequenciamento de 18 pinos, em que cada pulso negativo ou frequência do IC 555 produz uma sequência de saída de deslocamento em cada uma das saídas indicadas dos dois 4017 ICs, começando do pino # 9 do IC superior até o pino # 2 do IC inferior, quando a sequência é reiniciada para iniciar o ciclo novamente.

Podemos ver que a saída do IC 4017 é explorada de forma inteligente pulando e combinando conjuntos de pinagens de saída de modo que a comutação para os mosfets atinja o seguinte tipo de forma de onda:

De acordo com a forma de onda, as sequências inicial e final podem ser vistas sendo ignoradas eliminando as pinagens relevantes do IC, da mesma forma, a segunda e a 6ª pinagem também são ignoradas, enquanto a segunda, 4ª, 5ª, 6ª pinagens são unidas para realizando um SPWM decente como forma de pulso nas saídas dos dois 4017 ICs.

Prova de vídeo (exemplo de 100 watts)

O objetivo por trás desta configuração lógica

A forma de onda mostrada acima é selecionada de modo que seja capaz de replicar a forma de onda sinusoidal ou sinusoidal real tão próxima quanto possível.

Aqui podemos ver que os blocos iniciais são eliminados para que a forma de onda SPWM possa corresponder ao valor RMS inicial mais baixo da onda senoidal real, os próximos dois blocos alternados imitam o RMS crescente médio dentro de uma onda senoidal, enquanto os 3 blocos centrais tentam replicar o RMS máximo de uma onda senoidal exponencialmente crescente.

Quando o formato PWM acima é aplicado às portas dos mosfets, os mosfets executam alternadamente a comutação do primário do transformador com o mesmo formato de comutação de uma maneira push pull.

Isso força o secundário de forma síncrona a seguir o padrão de indução com uma forma de onda idêntica que, em última análise, resulta na criação da AC 220V necessária, tendo o padrão de forma de onda SPWM acima. Um filtro LC apropriadamente dimensionado através do enrolamento de saída do transformador pode finalmente permitir que o lado secundário atinja uma forma de onda senoidal perfeitamente esculpida.

Portanto, quando a saída resultante deste SPWM é filtrada, deve resultar na replicação de uma saída de onda senoidal que pode ser adequada para operar a maioria dos aparelhos elétricos.

O Estágio Oscilador

Um IC 555 astável comum é implementado aqui para criar os pulsos de relógio necessários para alimentar os ICs 4017 em cascata e para permitir a lógica de sequenciamento em suas pinagens de saída.

O R1, R2 e C1 associados ao IC 555 devem ser calculados com precisão para que o pino # 3 seja capaz de gerar em torno de uma frequência de 900 Hz em cerca de 50% do ciclo de trabalho. Uma saída de 900 Hz se torna necessária para que o sequenciamento através do total de 18 pinagens dos 4017 ICs faça com que os BJTs sejam acionados a 50 Hz nos dois canais e em cerca de 150 Hz para cortar os blocos individuais de 50 Hz.

Sobre os Mosfets e o Transformer

Os mosfets e o transformador do circuito inversor SPWM de 1500 watts explicado acima são os dois elementos que determinam a potência total de saída. Para obter uma saída de 1500 watts, certifique-se de que a alimentação da bateria não seja inferior a 48 V, a 500 Ah, enquanto o transformador pode estar em qualquer lugar em torno de 40-0-40 V / 40 amperes. Os mosfets podem ser IRFS4620TRLPBF cada, se a bateria de 48 V for usada, um par desses mosfets seria necessário em paralelo em cada canal para garantir a entrega adequada dos 1500 watts completos na saída

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