Daugiapakopė 5 pakopų sinchroninių bangų keitiklio grandinė

Šiame straipsnyje mes sužinome, kaip sukurti daugiapakopę (5 pakopų) kaskadinę keitiklio grandinę naudojant labai paprastą mano sukurtą koncepciją. Sužinokime daugiau informacijos.

Grandinės koncepcija

Šioje svetainėje iki šiol sukūriau, suprojektavau ir pristatžiau daug sinusinių bangų keitiklių grandinių, naudodamas paprastas sąvokas ir įprastus komponentus, tokius kaip IC 555, kurios labiau orientuojasi į rezultatus, užuot kompleksiškos ir pilnos teorinių trukdžių.

Aš paaiškinau, kaip paprastai a didelės galios garso stiprintuvą galima konvertuoti į gryną sinusinių bangų keitiklį , taip pat išsamiai aptariau sinusinių bangų keitiklius, naudojančius SPWM koncepcijas

Mes taip pat sužinojome per šią svetainę kaip konvertuoti bet kurį kvadratinį keitiklį į gryną sinusinės bangos keitiklį dizainas.

Įvertinę aukščiau nurodytas sinusinės bangos keitiklio grandines, naudodamiesi sinuso ekvivalento PWM, suprantame, kad SPWM bangos forma tiesiogiai nesutampa ar nesutampa su tikra sinusine bangos forma, veikiau sinusinės bangos efektą arba rezultatus, interpretuodami faktinės sinusinės bangos RMS vertę. AC.

Nors SPWM gali būti laikomas veiksmingu pagrįstai grynos sinusinės bangos atkūrimo ir įgyvendinimo būdu, tai, kad jis neimituoja ir nesutampa su tikra sinusine banga, daro koncepciją šiek tiek neįmantrią, ypač lyginant su 5 lygių kaskadiniu sinusinių bangų keitikliu. koncepcija.

Galime palyginti ir analizuoti dviejų tipų sinusinių bangų modeliavimo koncepcijas, remdamiesi šiais vaizdais:

Daugiapakopis kaskados bangos formos vaizdas

Mes aiškiai matome, kad daugiapakopė 5 pakopų kaskadinė koncepcija sukuria aiškesnį ir efektyvesnį tikros sinusinės bangos modeliavimą nei SPWM koncepcija, kuri remiasi tik RMS vertės suderinimu su pradiniu sinusinės bangos dydžiu.

Suprojektuoti įprastą 5 lygių kaskadinį sinusinės bangos keitiklį gali būti gana sudėtinga, tačiau čia paaiškinta koncepcija palengvina diegimą ir naudoja įprastus komponentus.

Grandinės schema

PASTABA: Įtraukite 1uF / 25 kondensatorių per IC kaiščius Nr. 15 ir kaiščius Nr. 16, kitaip seka nebus inicijuota.
Remdamiesi aukščiau esančiu vaizdu, galime pamatyti, kaip paprastai 5 lygių kaskadinio keitiklio koncepciją galima praktiškai įgyvendinti naudojant tik „mut-tap“ transformatorių, porą 4017 IC ir 18 galios BJT, kuriuos prireikus būtų galima lengvai pakeisti „mosfets“.

Čia pora 4017 IC, kurie yra Johnsono 10 pakopų skaitiklio dalytuvo lustai, yra pakopiniai, kad gautų nuosekliai veikiančius arba besikeičiančius loginius aukštumus per parodytus IC.

Grandinės valdymas

Ši nuosekliai vykdoma logika naudojama sujungti sujungtiems galios BJT ta pačia seka, kuri savo ruožtu perjungia transformatoriaus apviją tokia tvarka, dėl kurios transformatorius sukuria kaskadinę sinuso ekvivalentinės bangos formą.

Transformatorius sudaro grandinės širdį ir naudoja specialiai sužeistą pirminį elementą su 11 čiaupų. Šie čiaupai tiesiog vienodai ištraukiami iš vienos ilgos apskaičiuotos apvijos.

BJT, susieti su vienu iš IC, perjungia vieną iš transformatoriaus pusių per 5 čiaupus, leidžiančius generuoti 5 lygio pakopas, sudarančias vieną kintamosios srovės bangos formos ciklą, o su kitais IC susieti BJT atlieka tą pačią funkciją, kad formuotųsi apatinės kintamosios srovės ciklo metu 5 lygių pakopinės bangos formos pavidalu.

IC valdo laikrodžio signalai, nukreipti į nurodytą grandinės padėtį, kuriuos galima gauti iš bet kurios standartinės 555 IC stabiliosios grandinės.

Pirmieji 5 BJT rinkiniai sukuria 5 bangos formos lygius, likusieji 4 BJT perjungia tą patį atvirkštine tvarka, kad užbaigtų kaskadinę bangos formą, kurioje iš viso yra 9 dangoraižiai.

Šie dangoraižiai susidaro sukeldami kylančią ir mažėjančią įtampos lygį perjungdami atitinkamą transformatoriaus apviją, kuri yra įvertinta esant atitinkamam įtampos lygiui

Pvz., Apviją Nr. 1 galima vertinti esant 150 V, atsižvelgiant į centrinį čiaupą, apviją Nr. 2 prie 200 V, apviją Nr. 3 prie 230 V, apviją Nr. 4 prie 270 V ir apviją # 5 esant 330 V įtampai, taigi, kai jas nuosekliai perjungia Parodytų 5 BJT rinkinį gauname pirmuosius 5 bangos formos lygius, o paskui, kai šias apvijas perjungs atvirkščiai sekančios 4 BJT, tai sukuria besileidžiančias 4 lygio bangos formas, taip užbaigdamas viršutinį 220 V kintamosios srovės ciklą.

Tą patį pakartoja ir kiti 9 BJT, susieti su kitu 4017 IC, sukeliančiu 5 lygio kaskadinės kintamosios srovės apatinę pusę, kuri užbaigia vieną reikiamos 220 V kintamosios srovės kintamosios srovės bangos formą.

Transformatoriaus apvijos detalės:

Kaip matyti iš pirmiau pateiktos diagramos, transformatorius yra įprastas geležies šerdies tipas, pagamintas sukant pirminį ir antrinį posūkiais, atitinkančiais nurodytus įtampos čiaupus.

Prijungus prie atitinkamų BJT, galima tikėtis, kad ši apvija sukels kaskadinės bangos formos 5 arba iš viso 9 lygius, kur pirmoji 36 V apvija atitiktų ir sukeltų 150 V, 27 V sukeltų 200 V ekvivalentą, o 20 V, 27V, 36V būtų atsakingas už 230V, 270V ir 330V gaminimą visoje antrinėje apvijoje siūlomu kaskados formatu.

Apatinės pirminės pusės čiaupų rinkinys atliktų perjungimą, kad užbaigtų 4 kylančius bangos formos lygius.

Tą pačią procedūrą pakartotų 9 BJT, susietos su papildomu 4017 IC, kad būtų sukurtas neigiamas kintamosios srovės pusperiodis ... neigiamas yra padaromas dėl priešingos transformatoriaus apvijos orientacijos centrinio čiaupo atžvilgiu.

Atnaujinti:

Visa aptartos daugiapakopio sinusinių bangų keitiklio grandinės schema

PASTABA: Įtraukite 1uF / 25 kondensatorių per IC kaiščius Nr. 15 ir kaiščius Nr. 16, kitaip seka nebus inicijuota.
1M banką, susietą su 555 grandine, reikės koreguoti, kad būtų nustatytas 50Hz arba 60Hz dažnis keitikliui, atsižvelgiant į vartotojo šalies specifikacijas.

Dalių sąrašas

Visi nenurodyti rezistoriai yra 10k, 1/4 vatų
Visi diodai yra 1N4148
Visi BJT yra TIP142
IC yra 4017

Pastabos apie daugiapakopį 5 pakopų sinchroninių bangų keitiklio grandinę:

Pirmiau minėto dizaino bandymus ir patikrinimą sėkmingai atliko ponas Sherwinas Baptista, kuris yra vienas iš aistringų šios svetainės stebėtojų.

1. Mes nusprendžiame keitiklio įvesties tiekimą --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2. Bus iškeltas triukšmo klausimas, atsirandantis visame šio keitiklio kūrimo procese. Labai lengvai išspręsti keliamo ir sustiprinto triukšmo problemą

A. Mes nusprendžiame filtruoti IC555 išėjimo signalą tuo momentu, kai jis yra pagamintas 3 kaištyje, tokiu būdu galima gauti švaresnę kvadratinę bangą.

B. Nusprendėme naudoti FERRITE BEADS atitinkamuose IC4017 išėjimuose, kad pagerintume filtravimą prieš siunčiant signalą į stiprintuvo tranzistorius.

C. Mes nusprendėme naudoti du transformatorius ir pagerinti filtravimą abiejuose grandinėje.

3. Osciliatoriaus etapo duomenys:

Šis siūlomas etapas yra pagrindinis keitiklio grandinės etapas. Jis sukuria reikiamus impulsus tam tikru dažniu, kad transformatorius veiktų. Jį sudaro IC555, IC4017 ir stiprintuvo maitinimo tranzistoriai.

A. IC555:

Tai yra paprasta naudoti mažos galios laikmačio lustas, ir naudojant jį galima atlikti daugybę įvairių projektų. Šiame keitiklio projekte mes sukonfigūruojame jį stabiliu režimu, kad generuotume kvadratines bangas. Čia nustatome dažnį 450Hz, reguliuodami 1 megaohm potenciometrą ir patvirtindami išėjimą dažnio matuokliu.

B. IC4017:

Tai yra „Jhonson“ 10 pakopų skaitiklio daliklio loginė mikroschema, kuri yra labai garsi nuosekliose / veikiančiose LED žibintuvėlių / persekiotojų grandinėse. Čia jis sumaniai sukonfigūruotas naudoti keitiklio programoje. Mes teikiame šį 450Hz, kurį generuoja IC555, IC4017 įėjimams. Šis IC atlieka darbą, suskaidydamas įėjimo dažnį į 9 dalis, kiekvienai iš jų gaunant 50Hz išėjimą.
Dabar abiejų 4017 išvesties kaiščių 50Hz taktinis signalas nuolat veikia pirmyn ir atgal.

C. Stiprintuvo galios tranzistoriai:

Tai yra didelės galios tranzistoriai, kurie į transformatoriaus apvijas pritraukia akumuliatoriaus energiją, atsižvelgdami į jose įvestą signalą. Kadangi 4017-ųjų išėjimo srovės yra per mažos, mes negalime jų tiesiogiai tiekti į transformatorių. Todėl mums reikia tam tikro stiprintuvo, kuris paverstų mažos srovės signalus iš 4017s į didelės srovės signalus, kuriuos tada būtų galima perduoti ant transformatoriaus tolesniam veikimui.

Šie tranzistoriai veikimo metu įkais, todėl jiems būtinai reikės radiatorių.
Kiekvienam tranzistoriui būtų galima naudoti atskirus radiatorius, todėl turėtų būti užtikrinta, kad
radiatoriai neliečia vienas kito.

ARBA

Galima naudoti vieną ilgą radiatoriaus gabalėlį, kad tilptų visi jo tranzistoriai. Tada reikėtų
termiškai ir elektriškai izoliuoti kiekvieno tranzistoriaus centrinį skirtuką, kad jis neliestų radiatoriaus

kad jie nesutrūktų. Tai galima padaryti naudojant žėručio izoliavimo rinkinį.

4. Toliau ateina pirmojo etapo transformatorius:

A. Čia mes naudojame daugialypį pirminį dviejų laidų antrinį transformatorių. Toliau mes surandame voltus vienam čiaupui, kad parengtume pirminę įtampą.

---1 ŽINGSNIS---

Mes atsižvelgiame į 24 V įtampos įėjimo įtampą. Padalijame tai su 1,4142 ir randame jo kintamosios srovės efektą, kuris yra 16,97 V ~
Mes suapvaliname aukščiau pateiktą RMS skaičių, kurio rezultatas yra 17 V ~

---2 ŽINGSNIS---

Tada mes padalijame RMS 17V ~ iš 5 (nes mums reikia penkių čiaupo įtampų) ir gausime RMS 3.4V ~
Galutinę RMS rodiklį imame 3,5 V ~, o padauginę iš 5, gauname 17,5 V ~ kaip apvalią figūrą.
Galų gale mes radome „Volts per Tap“, kuris yra RMS 3,5 V ~

B. Mes nusprendėme išlaikyti antrinę įtampą RMS 12 V ~, ty 0-12 V, nes mes galime gauti didesnę srovės stiprį esant 12 V ~

C. Taigi mes turime transformatorių reitingą, kaip nurodyta toliau:
Daugkartinis pirminis: 17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5 V @ 600W / 1000VA
Antrinis: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA.
Šį transformatorių suvyniojome vietiniame transformatorių pardavime.

5. Dabar seka pagrindinė LC grandinė:

LC grandinė, žinoma kaip filtro įtaisas, turi tvirtas galios keitiklio grandinėse.
Naudojant keitiklį, jis paprastai reikalingas aštrioms smailėms išardyti

bet kurios sukurtos bangos formos ir padeda ją paversti sklandesne bangos forma.

Čia aukščiau esančio transformatoriaus antrinėje dalyje yra 0 --- 12 V, mes tikimės daugiapakopio
kvadratinė kaskados bangos forma išėjime. Taigi mes naudojame 5 pakopų LC grandinę, kad gautume lygiavertę SINEWAVE bangos formą.

LC grandinės duomenys yra tokie:

A) Visi induktoriai turi būti 500uH (mikrohenry) 50A reitingo GELEŽINIO Šerdies EI LAMINUOTI.
B) Visi kondensatoriai turi būti 1uF 250V NONPOLAR tipo.

Atkreipkite dėmesį, kad mes akcentuojame 5 pakopų LC grandinę, o ne tik vieną ar du etapus, kad galėtume gauti daug švaresnę bangos formą išėjime su mažesniu harmoniniu iškraipymu.

6. Dabar ateina antrojo ir paskutinio etapo transformatorius:

Šis transformatorius yra atsakingas už LC tinklo, t. Y. RMS 12V ~, išėjimo į 230V ~ konversiją
Šis transformatorius būtų vertinamas taip:
Pirminis: 0 --- 12V @ 600W / 1000VA
Antrinis: 230V @ 600W / 1000VA.

Čia galiniam 230 V išėjimui nereikės papildomo LC tinklo, kad būtų galima daugiau filtruoti, nes pradžioje mes jau filtravome kiekvieną kiekvieno apdoroto išėjimo etapą.
OUTPUT dabar bus SINEWAVE.

GERAS yra tai, kad galutiniame šio keitiklio ir galiniame išėjime nėra triukšmo
galima valdyti rafinuotus dalykėlius.

Tačiau vienas dalykas, kurį turi atsiminti inverterį valdantis asmuo, NEBŪTŲ Perkrauti inverterio ir išlaikyti ribotas valdomų sudėtingų įtaisų galios apkrovas.

Keli taisymai, kuriuos reikia atlikti grandinės schemoje, pateikiami taip:

1. IC7812 reguliatoriuje turėtų būti prijungti apėjimo kondensatoriai. Jis turėtų būti montuojamas ant a
ŠILDYMAS, nes veikiant jis sušils.

2. IC555 laikmatis turėtų atitikti nuoseklųjį pasipriešinimą, kol jo signalas pereis į diodus.
Varžos vertė turėtų būti 100E. IC įkaista, jei rezistorius neprijungtas.

Apibendrinant, mes turime 3 siūlomus filtravimo etapus:

1. IC555 generuojamas signalas 3 kaištyje filtruojamas ant žemės ir tada perduodamas rezistoriui
o tada į diodus.

2. Kai važiavimo signalai išeina iš atitinkamų IC4017 kaiščių, anksčiau sujungėme ferito granules
perdavimo signalas į rezistorių.
3. Galutinė filtro pakopa naudojama tarp abiejų transformatorių

Kaip apskaičiavau transformatoriaus apviją

Norėčiau šiandien pasidalinti su jumis.

Kalbant apie geležinės šerdies vyniojimą, nieko nežinojau apie specifikacijų pervyniojimą, nes sužinojau daug parametrų ir skaičiavimų.

Taigi aukščiau pateiktam straipsniui aš daviau pagrindines specifikacijas trafo vyniotojui, o jis manęs tiesiog paklausė:

a) jei reikia, įvesties ir išėjimo įtampą,
b) įėjimo ir išėjimo srovė,
c) bendra galia,
d) Ar jums reikalingas išorinis tvirtinimo įtaisas, pritvirtintas prie trafo?
e) Ar norite, kad transformatoriaus 220V pusėje viduje būtų prijungtas saugiklis?
f) Ar norite, kad laidai būtų prijungti prie trafo ARBA paprasčiausiai laikykite emaliuotą laidą išorėje su pridėta radiatoriaus medžiaga?
g) Ar norite, kad šerdis būtų įžeminta prijungus išorinį laidą?
h) Ar norite, kad geležies šerdis būtų apsaugota laku ir dažyta juodu oksidu?

Galiausiai jis patikino, kad paruošęs transformatorių, atlikusį pagal užsakymą, saugos patikrinimą atliksiu iki 5 dienų, kol jis bus apmokėtas.
Dalies mokėjimas sudarė (apytiksliai) ketvirtadalį visų siūlomų išlaidų, kurias nurodė vyniotojas.

Mano atsakymai į aukščiau pateiktus klausimus yra:

PASTABA: Kad būtų išvengta painiavos laidais, manau, kad trafo yra skirtas vienam tikslui: ŽEMĖS ŽENKLO TRANSFORMATORIUS, kur pagrindinis yra aukštos įtampos, o antrinis - žemos.

a) 0-220 V pirminis įėjimas, 2 laidai.
17,5 --- 14 --- 10,5 --- 7 --- 3,5 --- 0 --- 3,5 --- 7 --- 10,5 --- 14 --- 17,5 V antrinė daugialypė išvestis, 11- laidai.

b) Pirminė įėjimo srovė: 4,55A esant 220 V Išėjimo srovė: 28,6 ampero ant daugiakanalės antrinės įtampos nuo galo iki galo 35 V ... jei tai susiję su skaičiavimais.

Aš jam pasakiau, kad man reikia 5 amperų esant 220 V įtampai (maks. 230.), T.y., pirminio įėjimo ir 32 amperų, ​​esant 35 V įtampai, t. Y. Daugialypio antrinio išėjimo.

c) Aš iš pradžių pasakiau jam 1000 VA, bet, remiantis voltų ir amperų skaičiavimais ir apvalinant dešimtainius skaičius, galia siekė 1120VA +/- 10%. Jis pateikė man 220V pusės saugos tolerancijos vertę.

d) Taip. Man reikia lengvai pritvirtinti metalinę spintelę.

e) Ne. Aš jam pasakiau, kad įdėsiu jį į išorę, kad galėčiau lengvai prieiti, kai jis netyčia nupūs.

f) Aš liepiau jam laikyti emaliuotą laidą išorėje, kad daugkartinė antrinė pusė būtų tinkamai šildoma, kad būtų užtikrinta sauga, ir iš pirminės pusės paprašiau prijungti laidus.

g) Taip. Man reikia, kad šerdis būtų įžeminta saugumo sumetimais. Todėl pritvirtinkite išorinį laidą.

h) Taip. Aš paprašiau, kad jis užtikrintų būtiną štampų apsaugą.

Tai buvo mano ir jo sąveika su siūlomu pagal užsakymą transformatoriumi.

ATNAUJINTI:

Pirmiau pateiktame 5 pakopų kaskadiniame projekte įgyvendinome 5 pakopų pjaustymą per transformatoriaus nuolatinės srovės pusę, kuris atrodo šiek tiek neefektyvus. Taip yra todėl, kad perjungimas gali sukelti didelę energijos dalį, prarastą per galinį EMF iš transformatoriaus, ir tam reikės, kad transformatorius būtų nepaprastai didelis.

Geresnė idėja galėtų būti nuolatinės srovės virpėjimas 50 Hz arba 60 Hz viso tilto keitikliu ir antrinės kintamosios srovės pusės perjungimas naudojant mūsų 9 pakopų nuoseklius IC 4017 išėjimus naudojant triakus, kaip parodyta žemiau. Ši idėja sumažintų šuolius ir pereinamuosius laikotarpius ir leistų inverteriui sklandžiau ir efektyviau vykdyti 5 pakopų sinusinės bangos formą. Triakai bus mažiau pažeidžiami perjungimo, palyginti su tranzistoriais nuolatinės srovės pusėje.