Multilevel 5 Hakbang Cascaded Sine Wave Inverter Circuit

Sa artikulong ito natututunan namin kung paano gumawa ng isang multilevel (5 hakbang) na cascaded inverter circuit gamit ang isang napaka-simpleng konsepto na binuo ko. Alamin pa ang tungkol sa mga detalye.

Ang Konsepto ng Circuit

Sa website na ito sa ngayon ay nakabuo ako, nagdisenyo at nagpakilala ng maraming mga circuit ng inverter ng sine wave gamit ang prangka na mga konsepto at ordinaryong mga sangkap tulad ng IC 555, na kung saan ay mas oriented na resulta kaysa sa pagiging kumplikado at puno ng teoretikal na jumbles.

Ipinaliwanag ko kung gaano kadali a ang mataas na lakas na audio amplifier ay maaaring mapalitan sa isang dalisay na inverter ng sine wave , at natakpan ko rin ang komprehensibo tungkol sa mga sine wave inveter gamit ang mga konsepto ng SPWM

Nalaman din natin sa pamamagitan ng website na ito hinggil sa kung paano i-convert ang anumang square inverter sa isang dalisay na inverter ng sine wave disenyo

Ang pagtatasa sa mga circuit ng inverter ng sine wave sa itaas na gumagamit ng sine katumbas na PWMs, naiintindihan namin na ang form ng alon ng mga SPWM ay hindi direktang tumutugma o tumutugma sa isang aktwal na sinusoidal na form ng alon, sa halip ay naisasagawa ang epekto ng sinus na alon o mga resulta sa pamamagitan ng pagbibigay kahulugan sa halaga ng RMS ng aktwal na alon ng sine AC.

Kahit na ang SPWM ay maaaring maituring na isang mabisang paraan ng pagtiklop at pagpapatupad ng isang makatwirang dalisay na alon ng sine, ang katotohanang hindi ito gumagaya o sumabay sa isang tunay na alon ng sine ay ginagawang hindi sigurado ang konsepto, lalo na kung ihinahambing sa isang 5 Antas na kaskad na inverter na sine wave konsepto.

Maaari naming ihambing at pag-aralan ang dalawang uri ng mga konsepto ng simula ng sine wave sa pamamagitan ng pag-refer sa mga sumusunod na imahe:

Larawan ng Multiplevel Cascaded Waveform

Malinaw nating nakikita na ang multilevel 5 step na cascaded na konsepto ay gumagawa ng isang mas halata at mabisang simulation ng isang tunay na alon ng sine kaysa sa konsepto ng SPWM na umaasa lamang sa pagtutugma ng halaga ng RMS sa orihinal na lakas ng alon ng sine.

Ang pagdidisenyo ng isang maginoo 5 Antas Cascaded sine wave Inverter ay maaaring maging kumplikado, ngunit ang konsepto na ipinaliwanag dito ay ginagawang mas madali ang pagpapatupad at gumagamit ng mga ordinaryong sangkap.

Diagram ng Circuit

TANDAAN: Mangyaring magdagdag ng isang 1uF / 25 capacitor sa kabuuan ng pin # 15 at i-pin ang # 16 na mga linya ng mga IC, kung hindi man ay hindi magsisimula ang pagkakasunud-sunod.
Sumangguni sa imahe sa itaas, maaari naming makita kung gaano kadali ang konsepto ng cascaded inverter na 5 antas na maaaring ipatupad nang praktikal gamit lamang ang isang muti-tap transpormer, isang pares ng 4017 ICs at 18 power BJTs, na maaaring madaling mapalitan ng mga mosfet kung kinakailangan.

Narito ang isang pares ng 4017 ICs na 10 yugto counter divider chips ng Johnson, ay naka-cascade upang makagawa ng isang sunud-sunod na pagpapatakbo o paghabol sa taas ng lohika sa mga ipinakita na pinout ng mga IC.

Pagpapatakbo ng Circuit

Ang sunud-sunod na pagpapatakbo ng lohika na ito ay ginagamit para sa pagpapalitaw ng konektadong mga BJT na kuryente sa parehong pagkakasunud-sunod na paglipat naman ng paikot-ikot na transpormer sa isang pagkakasunud-sunod na nagdudulot ng transpormer na gumawa ng isang kaskad na uri ng sine na katumbas na waveform.

Ang transpormer ay bumubuo sa puso ng circuit at gumagamit ng isang espesyal na nasugatan na pangunahin na may 11 taps. Ang mga taps na ito ay nakuha lamang nang pantay mula sa isang solong mahabang kalkuladong paikot-ikot.

Ang mga BJT na nauugnay sa isa sa mga IC ay lumilipat ng isa sa kalahating bahagi ng transpormer sa pamamagitan ng 5 taps na nagbibigay-daan sa pagbuo ng 5 mga hakbang sa antas, na bumubuo sa isang kalahating ikot ng AC waveform, habang ang mga BJT na nauugnay sa iba pang mga IC ay gumagawa ng magkatulad na pagpapaandar sa hugis pataas ang mas mababang kalahating AC cycle sa anyo ng 5 antas na cascaded na form ng alon.

Ang mga IC ay pinapatakbo ng mga signal ng orasan na inilapat sa ipinahiwatig na posisyon sa circuit, na maaaring makuha mula sa anumang pamantayan na 555 IC astable circuit.

Ang unang 5 set ng BJTs ay nagtatayo ng 5 mga antas ng waveform, ang natitirang 4 BJTs ay lumilipat pareho sa reverse order upang makumpleto ang cascaded waveform na may kabuuang 9 na mga skyscraper.

Ang mga skyscraper na ito ay nabuo sa pamamagitan ng paggawa ng isang pataas at pababang antas ng boltahe sa pamamagitan ng paglipat ng kaukulang paikot-ikot ng transpormer na na-rate sa mga nauugnay na antas ng boltahe

Halimbawa, ang paikot-ikot na # 1 ay maaaring ma-rate sa 150V na patungkol sa gitnang tapikin, ang paikot-ikot na # 2 sa 200V, paikot-ikot na # 3 sa 230V, paikot-ikot na # 4 sa 270V at paikot-ikot na # 5 sa 330V, kaya't kapag ang mga ito ay inililipat ng sunud-sunod ng ang hanay ng ipinakitang 5 BJTs, nakukuha namin ang unang 5 mga antas ng form ng alon, susunod na ang mga paikot-ikot na ito ay pinalitan ng pabalik sa pamamagitan ng mga sumusunod na 4 BJT na lumilikha ng pababang 4 na mga lebel ng alon, kaya nakumpleto ang itaas na kalahating ikot ng 220V AC.

Ang pareho ay paulit-ulit sa pamamagitan ng iba pang 9 BJT na nauugnay sa iba pang 4017 IC na nagbibigay ng mas mababang kalahati ng 5 antas ng cascaded AC, na nakumpleto ang isang kumpletong AC waveform ng kinakailangang output ng 220V AC.

Mga Detalye ng Winding ng Transformer:

Tulad ng nasaksihan sa diagram sa itaas, ang transpormer ay isang ordinaryong uri ng core iron, na ginawa ng paikot-ikot na pangunahing at pangalawang na may mga liko na naaayon sa ipinahiwatig na mga gripo ng boltahe.

Kapag nakakonekta sa kaukulang BJTs ang mga paikot-ikot na ito ay maaaring asahan na magbuod ng isang 5 antas o isang kabuuang 9 na antas ng cascaded waveform kung saan ang unang 36V na paikot-ikot ay tumutugma at magbuod ng isang 150V, ang 27V ay mag-uudyok ng isang katumbas ng 200V, habang ang 20V, Ang 27V, 36V ay magiging responsable sa paggawa ng 230V, 270V at 330V sa kabuuan ng pangalawang paikot-ikot sa ipinanukalang format na cascaded.

Ang hanay ng mga taps sa ibabang bahagi ng pangunahing ay isasagawa ang paglipat upang makumpleto ang 4 na mga pataas na antas ng waveform.

Ang isang magkaparehong pamamaraan ay paulit-ulit ng 9 BJTs na nauugnay sa komplementaryong 4017 IC para sa pagbuo ng negatibong kalahating ikot ng AC ... ang negatibo ay naibigay dahil sa kabaligtaran na oryentasyon ng paikot-ikot na transpormer patungkol sa gitnang tapikin.

Update:

Kumpletuhin ang diagram ng circuit ng tinalakay na multi-level na sinewave inverter circuit

TANDAAN: Mangyaring magdagdag ng isang 1uF / 25 capacitor sa kabuuan ng pin # 15 at i-pin ang # 16 na mga linya ng mga IC, kung hindi man ay hindi magsisimula ang pagkakasunud-sunod.
Ang 1M na palayok na nauugnay sa 555 circuit ay kailangang iakma para sa pag-set up ng 50Hz o isang 60Hz dalas para sa inverter ayon sa mga detalye ng bansa ng gumagamit.

Listahan ng Mga Bahagi

Ang lahat ng hindi natukoy na resistors ay 10k, 1/4 wat
Ang lahat ng mga diode ay 1N4148
Lahat ng BJT ay TIP142
Ang mga IC ay 4017

Mga tala para sa Multilevel 5 Hakbang Cascaded Sine Wave Inverter Circuit:

Ang pagsubok at pagpapatunay ng nasa itaas na disenyo ay matagumpay na isinagawa ni G. Sherwin Baptista, na isa sa masigasig na tagasunod ng website.

1. Napagpasyahan namin ang supply ng input sa inverter --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2. Magkakaroon ng isang isyu ng BANGAY na nabuo sa buong proseso ng pagbuo ng inverter na ito. Upang i-crack ang isyu ng ingay na nabuo at napalakas nang madali

A. Nagpasya kaming i-filter ang output signal ng IC555 sa sandaling ito ay ginawa sa pin 3, sa pamamagitan ng paggawa nito ay maaaring makuha ang isang mas malinis na square square.

B. Napagpasyahan naming gamitin ang FERRITE BEADS sa kani-kanilang output ng IC4017 upang mapahusay ang pag-filter bago maipadala ang signal sa mga amplifier transistor.

C. Napagpasyahan naming gumamit ng DALAWANG TRANSFORMERS at pagbutihin ang pag-filter sa pagitan ng pareho sa kanila sa circuit.

3. Ang Oscillator Stage Data:

Ang iminungkahing yugto na ito ay ang pangunahing yugto ng inverter circuit. Gumagawa ito ng mga kinakailangang pulso sa isang naibigay na dalas para gumana ang transpormer. Binubuo ito ng IC555, IC4017 at Amplifier Power Transistors.

A. IC555:

Ito ay isang madaling gamitin na mababang power timer chip at maraming uri ng mga proyekto na maaaring magawa gamit ito. Sa proyekto ng inverter na ito ay ikina-configure namin ito sa mode na madaling i-configure upang makabuo ng mga square wave. Dito itinakda namin ang dalas sa 450Hz sa pamamagitan ng pagsasaayos ng 1 megaohm potentiometer at kumpirmahin ang output gamit ang isang meter ng dalas.

B. IC4017:

Ito ay isang 10 yugto counter divider logika ng chip ng Jhonson na kung saan ay tanyag sa sunud-sunod / pagpapatakbo ng mga LED flasher / chaser circuit. Narito ito ay matalinong na-configure upang magamit sa isang application na inverter. Ibinibigay namin ang 450Hz na nabuo ng IC555 sa mga input ng IC4017. Ang IC na ito ay gumagawa ng trabaho ng paglabag sa dalas ng pag-input sa 9 na bahagi sa bawat nagreresulta sa isang 50Hz output.
Ngayon ang mga output pin ng parehong 4017's ay nagkakaroon ng signal ng orasan na 50Hz na patuloy na tumatakbo pasulong at paatras.

C. Ang Amplifier Power Transistors:

Ito ang mga High Power Transistors na kumukuha ng lakas ng baterya sa mga windings ng transpormer alinsunod sa signal na pinasok sa kanila. Dahil ang mga alon ng output ng 4017s ay masyadong mababa, hindi namin direktang mapakain ang mga ito sa transpormer. Samakatuwid kailangan namin ng ilang uri ng amplifier na magpapalit ng mababang kasalukuyang mga signal mula sa 4017s sa mataas na kasalukuyang signal na pagkatapos ay maipapasa sa transpormer para sa karagdagang pagpapatakbo.

Ang mga transistors na ito ay magiging mainit sa panahon ng operasyon at kinakailangang kailangan ng heatsinking.
Maaaring gumamit ang isang hiwalay na heatsinks para sa bawat transistor, kaya dapat tiyakin na ang
heatsinks huwag hawakan ang bawat isa.

O kaya

Maaaring gumamit ang isang solong mahabang piraso ng heatsink upang magkasya dito ang lahat ng mga transistor. Kung gayon dapat ang isa
thermally at electrically ihiwalay ang tab ng gitna ng bawat transistor mula sa pagpindot sa heatsink sa

order upang maiwasan ang mga ito mula sa pagkuha ng igsi. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng paggamit ng Mica Isolation Kit.

4. Susunod ay ang First Stage Transformer:

A. Dito ginagamit namin ang Multi-tapped na Pangunahin sa isang Dalawang Wire Secondary transpormer. Susunod na mahahanap namin ang volts bawat tap upang maihanda ang pangunahing boltahe.

--- HAKBANG 1 ---

Isinasaalang-alang namin ang Input DC Voltage na 24V. Hinahati namin ito sa 1.4142 at hanapin ang katumbas ng AC RMS na 16.97V ~
Inikot namin ang nasa itaas na pigura ng RMS na nagreresulta sa 17V ~

--- HAKBANG 2 ---

Susunod na hinati namin ang RMS 17V ~ ng 5 (dahil kailangan namin ng limang mga voltages ng pag-tap) at nakukuha namin ang RMS 3.4V ~
Kinukuha namin ang pangwakas na pigura ng RMS ng 3.5V ~ at ang pagpaparami nito sa 5 ay nagbibigay sa amin ng 17.5V ~ bilang isang bilog na pigura.
Sa panghuli natagpuan namin ang Volts Per Tap na kung saan ay RMS 3.5V ~

B. Napagpasyahan naming panatilihin ang Secondary boltahe sa RMS 12V ~ ibig sabihin, 0-12V ay dahil makakakuha kami ng isang mas mataas na output ng amperage sa 12V ~

C. Kaya mayroon kaming rating ng transpormer tulad ng nasa ibaba:
Multi-tapped na Pangunahin: 17.5 --- 14 --- 10.5 --- 7 --- 3.5 --- 0 --- 3.5 --- 7 --- 10.5 --- 14 --- 17.5V @ 600W / 1000VA
Pangalawa: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA.
Nakuha namin ang sugat ng transpormer na ito ng isang lokal na dealer ng transpormer.

5. Sinusundan ngayon ang pangunahing LC Circuit:

Ang isang LC circuit na kilala bilang isang filter na aparato ay may matitibay na aplikasyon sa mga power converter circuit.
Ginagamit sa isang application na inverter karaniwang kinakailangan ito para sa pagbawas ng matalim na mga taluktok

ng anumang nabuong form ng alon at tumutulong na mai-convert ito sa isang mas malinaw na porma ng alon.

Dito sa sekundaryong seksyon ng nasa itaas na transpormer na 0 --- 12V, inaasahan namin ang isang multilevel
square cascaded waveform sa output. Gumagamit kami ng isang 5 Stage LC Circuit upang makakuha ng isang katumbas na waveform na SINEWAVE.

Ang data para sa LC Circuit ay nasa ibaba:

A) Lahat ng Inductors ay dapat na isang 500uH (microhenry) 50A na na-rate na IRON CORE EI LAMINATED.
B) Ang lahat ng mga Capacitor ay dapat na isang 1uF 250V NONPOLAR na uri.

Tandaan na binibigyang diin namin ang 5 yugto LC circuit at hindi lamang isa o dalawang yugto na tulad na makakakuha kami ng mas malinis na form ng alon sa output na may mas kaunting pagbaluktot na harmonic.

6. Ngayon ay ang Pangalawa at Pangwakas na Transformer ng Entablado:

Ang transpormer na ito ay responsable para sa pag-convert ng output mula sa network ng LC ibig sabihin, RMS 12V ~ hanggang 230V ~
Ang transpormer na ito ay mai-rate bilang sa ibaba:
Pangunahing: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA
Sekundaryo: 230V @ 600W / 1000VA.

Dito, WALANG karagdagang network ng LC ang kinakailangan sa huling output ng 230V para sa higit pang pag-filter dahil na-filter na namin ang bawat yugto ng bawat naprosesong output sa simula.
Ang OUTPUT ay magiging isang SINEWAVE na ngayon.

Ang isang MABUTING bagay ay na walang ganap na WALANG BALITA sa huling output ng inverter na ito at
maaaring patakbuhin ang sopistikadong mga gadget.

Ngunit ang isang bagay na dapat tandaan ng taong nagpapatakbo ng inverter ay HINDI MA-OVERLOAD ANG INVERTER at panatilihin ang mga pag-load ng kuryente ng mga sopistikadong gadget na pinapatakbo nang may mga limitasyon.

Ang ilang mga pagwawasto na gagawin sa circuit diagram ay ibinibigay sa ilalim ng:

1. Ang regulator ng IC7812 ay dapat na konektado ng mga bypass capacitor. Dapat itong mai-mount sa a
HEATSINK dahil magiging mainit ito sa panahon ng operasyon.

2. Ang timer ng IC555 ay dapat sundin ang isang paglaban sa serye bago ito signal magpasa sa mga diode.
Ang halaga ng paglaban ay dapat na 100E. Nagiging mainit ang IC kung ang risistor ay hindi konektado.

Sa Konklusyon mayroon kaming 3 na iminungkahing yugto ng pagsala:

1. Ang signal na nabuo ng IC555 sa pin 3 ay sinala sa lupa at pagkatapos ay ipinasa sa risistor
at pagkatapos ay sa diode.

2. Habang lumalabas ang mga tumatakbo na signal sa mga nauugnay na mga pin ng IC4017, kumonekta kami sa mga ferrit bead dati
pagpasa signal sa resistor.
3. Ang huling yugto ng filter ay ginagamit sa pagitan ng parehong mga transformer

Paano Ko Kinakalkula ang Transformer Winding

May nais akong ibahagi sa iyo ngayon.

Pagdating sa paikot-ikot na iron core, wala akong alam tungkol sa pag-rewind ng mga pagtutukoy dahil nalaman ko ang maraming mga parameter at mga kalkulasyon na napupunta sa kanila.

Kaya para sa artikulo sa itaas binigyan ko ang mga pangunahing pananaw sa trafo winder na tao at tinanong lang niya ako:

a) Ang pag-tap at pag-tap ng boltahe ng output kung kinakailangan,
b) Ang kasalukuyang input at output,
c) Ang kabuuang lakas,
d) Kailangan mo ba ng panlabas na kagamitan sa clamping na naka-bolt sa trafo?
e) Gusto mo ba ng isang piyus na konektado sa loob sa bahagi ng transpormer 220V?
f) Gusto mo ba ng mga wires na konektado sa trafo O panatilihin lamang ang enameled wire sa labas na may idinagdag na materyal na heatsink?
g) Nais mo bang ang lupa ay saligan ng isang panlabas na kawad na konektado?
h) Nais mo bang ang IRON CORE ay protektado ng varnished at pininturahan ng itim na oksido?

Sa wakas ay siniguro niya sa akin ang isang kumpletong pagsubok sa kaligtasan para sa transpormer na isang uri ng ginawa sa order nang handa na at tatagal ng 5 araw upang makumpleto hanggang maibigay ang isang bahagi ng pagbabayad.
Ang bahagi na pagbabayad ay (sa isang tinatayang.) Isang ika-apat ng kabuuang iminungkahing gastos na idinikta ng taong paikot.

Ang aking mga sagot sa mga katanungan sa itaas ay:

TANDAAN: Upang maiwasan ang mga pagkalito ng mga kable, ipinapalagay ko na ang trafo ay ginawa para sa isang layunin: STEP Down TRANSFORMER kung saan ang pangunahing ay mataas na boltahe na bahagi at pangalawa ay mababang bahagi ng boltahe.

a) Pangunahing input ng 0-220V, 2-wires.
17.5 --- 14 --- 10.5 --- 7 --- 3.5 --- 0 --- 3.5 --- 7 --- 10.5 --- 14 --- 17.5V pangalawang multi-tapped na output, 11- mga wire.

b) Ang pangunahing kasalukuyang pag-input: 4.55A sa 220V Ang kasalukuyang output: 28.6 Amps sa multi-tapped na sekundaryong @ end to end voltage 35V… .. kung saan nababahala ang pagkalkula.

Sinabi ko sa kanya na kailangan ko ng 5 amps sa 220V (230. Max) ibig sabihin, pangunahing input at 32 amps sa 35V ibig sabihin, multi-tapped na pangalawang output.

c) Una kong sinabi sa kanya ng 1000VA ngunit batay sa pagkalkula ng volt beses amp at pag-ikot ng decimal na numero, ang lakas ay napunta sa 1120VA +/- 10%. Binigyan niya ako ng isang halaga ng kaligtasan sa pagpapaubaya para sa bahagi ng 220V.

d) Oo. Kailangan ko para sa madaling kabit sa metal cabinet.

e) Hindi. Sinabi ko sa kanya na maglalagay ako ng isang panlabas para sa madaling pag-access dito kapag hindi sinasadya itong pumutok.

f) Sinabi ko sa kanya na panatilihin ang enameled wire sa labas para sa multi-tapped na pangalawang bahagi na naaangkop na naiinit para sa kaligtasan at sa pangunahing bahagi na hiniling ko na makakonekta ang mga wire.

g) Oo. Kailangan ko ng core na ma-earthed para sa mga kadahilanang pangkaligtasan. Samakatuwid mangyaring maglakip ng isang panlabas na kawad.

h) Opo. Hiniling ko sa kanya na magbigay ng kinakailangang proteksyon para sa pangunahing mga stamping.

Ito ang pakikipag-ugnay sa pagitan ko at siya para sa ipinanukalang ginawa na uri ng transpormer.

I-UPDATE:

Sa itaas na 5 hakbang na kaskad na disenyo ipinatupad namin ang 5 hakbang na pagpuputol sa bahagi ng DC ng transpormer, na lumilitaw na medyo hindi mabisa. Ito ay dahil ang paglipat ay maaaring magresulta sa isang makabuluhang halaga ng kapangyarihan na nawala sa pamamagitan ng likod ng EMF mula sa transpormer, at kakailanganin nito ang transpormer na maging napakalaking malaki.

Ang isang mas mahusay na ideya ay maaaring i-oscillate ang bahagi ng DC na may isang 50 Hz o 60 Hz buong tulay na inverter, at ilipat ang pangalawang bahagi ng AC sa aming 9 na sunud-sunod na mga output ng IC 4017 gamit ang mga triac, tulad ng ipinakita sa ibaba. Ang ideyang ito ay magbabawas ng mga spike at transients at paganahin ang inverter na magkaroon ng isang mas maayos at mahusay na pagpapatupad ng 5 hakbang na sine waveform. Ang mga triac ay magiging mas mahina laban sa paglipat, kumpara sa mga transistors sa panig ng DC.