Um circuito inversor de onda senoidal baseado em PWM de 1500W muito básico, mas razoavelmente eficiente, pode ser estudado neste post. O projeto utiliza peças muito comuns para realizar um poderoso circuito inversor do tipo SPWM.
Especificações principais
Saída de potência: ajustável de 500 watts a 1500 watts
Tensão de saída: 120V ou 220V conforme as especificações do transformador
Frequência de saída: 50Hz ou 60Hz conforme a necessidade.
Potência operacional: 24V a 48V
Corrente: Dependendo do Mosfet e do transformador
Forma de onda de saída: SPWM (pode ser filtrado 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 através de um par de IC 4017 e como um único IC 555.
Neste conceito, a lógica de sequenciamento da saída do IC 4017 é configurada selecionando e pulando pinagens subsequentes, de modo que o sequenciamento resultante produza um SPWM decente, como ligar os mosfets conectados e o transformador.
O esquema completo pode ser visualizado no diagrama a seguir:
O funcionamento do Inversor pode ser entendido a partir da seguinte explicação:
Operação do Circuito
Como pode ser visto, dois IC 4017 são em cascata para formar um circuito lógico de sequenciamento de 18 pinos, em que cada pulso ou frequência negativa do IC 555 produz uma sequência de saída de deslocamento em cada uma das saídas indicadas dos dois ICs 4017, começando no pino #9 do IC superior até o pino #2 do IC inferior, quando a sequência é reinicializada para iniciar o ciclo novamente.
Podemos ver que a saída do IC 4017 é inteligentemente aproveitada 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 puladas eliminando as pinagens relevantes do IC, da mesma forma, a segunda e a 6ª pinagem também são puladas, enquanto a segunda, 4ª, 5ª, 6ª pinagem são unidas para realizando um SPWM decente como forma de pulso nas saídas dos dois ICs 4017.
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 senoidal ou senoidal real o mais próximo 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 alternativos imitam o RMS médio crescente 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 dos 220 V AC necessários, tendo o padrão de forma de onda SPWM acima. Um filtro LC adequadamente dimensionado através do enrolamento de saída do transformador pode finalmente permitir que o lado secundário obtenha uma forma de onda senoidal perfeitamente esculpida.
Portanto, quando a saída resultante deste SPWM é filtrada, esperamos que resulte na replicação de uma saída de onda senoidal que possa ser adequada para operar a maioria dos aparelhos elétricos.
O estágio do oscilador
Um IC 555 astável comum é implementado aqui para criar os pulsos de clock necessários para alimentar os ICs 4017 em cascata e para habilitar 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 uma frequência de cerca de 900Hz em cerca de 50% do ciclo de trabalho. Uma saída de 900 Hz torna-se necessária para que o sequenciamento no total de 18 pinagens dos ICs 4017 faça com que os BJTs sejam acionados em 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 48V, a 500 Ah, enquanto o transformador pode estar em torno de 40-0-40V / 40 amperes. Os mosfets podem ser IRFS4620TRLPBF cada, se a bateria de 48V 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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