O problema comum com muitos inversores de baixo custo é sua incapacidade de ajustar a tensão de saída em relação às condições de carga. Com esses inversores, a tensão de saída tende a aumentar com cargas menores e cair com cargas crescentes.
As idéias de circuitos explicadas aqui podem ser adicionadas a qualquer inversor comum para compensar e regular suas condições variáveis de tensão de saída em resposta a cargas variadas.
Design # 1: Correção RMS automática usando PWM
O primeiro circuito abaixo pode ser considerado talvez uma abordagem ideal para implementar uma correção de saída automática independente de carga usando PWM de um IC 555.
O circuito mostrado acima pode ser efetivamente usado como um conversor RMS acionado por carga automática e pode ser aplicado em qualquer inversor comum para a finalidade pretendida.
O IC 741 funciona como um seguidor de tensão e atua como um buffer entre a tensão de realimentação de saída do inversor e o circuito controlador PWM.
Os resistores conectados com o pino 3 do IC 741 são configurados como um divisor de tensão, que reduz apropriadamente a alta saída CA da rede elétrica para um potencial proporcionalmente menor variando entre 6 e 12V, dependendo do status de saída do inversor.
Os dois circuitos IC 555 estão configurados para funcionar como um controlador PWM modulado. A entrada modulada é aplicada no pino 5 do IC2, que compara o sinal com as ondas triangulares em seu pino 6.
Isso resulta na geração da saída PWM em seu pino 3, que varia seu ciclo de trabalho em resposta ao sinal de modulação no pino 5 do IC.
Um potencial crescente neste pino nº 5 resulta em PWMs de geração ampla ou PWMs com ciclos de trabalho mais altos e vice-versa.
Isso implica que quando o opamp 741 responde com um potencial crescente devido a uma saída crescente do inversor faz com que a saída do IC2 555 amplie seus pulsos PWM, enquanto quando a saída do inversor cai, o PWM diminui proporcionalmente no pino 3 do IC2.
Configurando o PWM com Mosfets.
Quando os PWMs de autocorreção acima são integrados às portas mosfet de qualquer inversor, o inversor pode controlar seu valor RMS automaticamente em resposta às condições de carga.
Se a carga exceder o PWM, a saída do inversor tenderá a diminuir, fazendo com que os PWMs se alarguem, o que, por sua vez, fará com que o mosfet ligue mais e acione o transformador com mais corrente, compensando assim o excesso de corrente da carga.
Design # 2: Usando opamp e transistor
A próxima ideia discute uma versão opamp que pode ser adicionada com inversores comuns para obter uma regulação automática da tensão de saída em resposta a cargas variáveis ou tensão da bateria.
A ideia é simples, assim que a tensão de saída cruza um limite de perigo predeterminado, um circuito correspondente é acionado que, por sua vez, desliga os dispositivos de alimentação do inversor de maneira consistente, resultando em uma tensão de saída controlada dentro desse limite específico.
A desvantagem por trás do uso de um transistor pode ser o problema de histerese envolvido, que pode tornar a comutação bastante sobre uma seção transversal mais ampla, resultando em uma regulação de tensão não tão precisa.
Opamps, por outro lado, podem ser imensamente precisos, pois mudariam a regulação de saída dentro de uma margem muito estreita, mantendo o nível de correção apertado e preciso.
O circuito de correção automática de tensão de carga do inversor simples apresentado abaixo pode ser efetivamente usado para a aplicação proposta e para regular a saída de um inversor dentro de qualquer limite desejado.
O circuito de correção de tensão do inversor proposto pode ser entendido com a ajuda dos seguintes pontos:
Um único opamp desempenha a função de comparador e detector de nível de tensão.
Operação do Circuito
A alta tensão AC da saída do transformador é reduzida usando uma rede divisora de potencial para cerca de 14V.
Esta tensão torna-se a tensão de operação, bem como a tensão de detecção para o circuito.
A tensão reduzida usando um divisor de potencial corresponde proporcionalmente em resposta à tensão variável na saída.
Pin3 do opamp é ajustado para uma tensão DC equivalente correspondente ao limite que precisa ser controlado.
Isso é feito alimentando a tensão limite máxima desejada para o circuito e, em seguida, ajustando a predefinição de 10k até que a saída fique alta e acione o transistor NPN.
Uma vez feita a configuração acima, o circuito fica pronto para ser integrado ao inversor para as correções pretendidas.
Como pode ser visto o coletor do NPN precisa estar conectado com as portas dos mosfets do inversor que são responsáveis por alimentar o transformador do inversor.
Essa integração garante que sempre que a tensão de saída tende a cruzar o limite definido, o NPN aciona aterrando as portas dos mosfets e, assim, restringindo qualquer aumento adicional na tensão, o acionamento ON/OFF continua infinitamente enquanto a tensão de saída paira em torno do zona de perigo.
Deve-se notar que a integração NPN seria compatível apenas com mosfets de canal N, se o inversor carrega mosfets de canal P, a configuração do circuito precisaria de uma reversão completa do transistor e das pinagens de entrada do opamp.
Além disso, o aterramento do circuito deve ser feito em comum com o negativo da bateria do inversor.
Projeto nº 3: Introdução
Este circuito foi-me pedido por um dos meus amigos Sr.Sam, cujos lembretes constantes me levaram a projetar este conceito muito útil para aplicações de inversores.
O circuito inversor independente de carga/saída corrigida ou compensado de saída explicado aqui está apenas em um nível de conceito e não foi praticamente testado por mim, no entanto, a ideia parece viável devido ao seu design simples.
Operação do Circuito
Se olharmos para a figura, vemos que todo o projeto é basicamente um circuito gerador PWM simples construído em torno do IC 555.
Sabemos que neste projeto padrão de 555 PWM, os pulsos PWM podem ser otimizados alterando a proporção de R1/R2.
Este fato foi devidamente explorado aqui para a aplicação de correção de tensão de carga de um inversor.
Foi utilizado um opto-acoplador feito pela vedação de um arranjo LED/LDR, onde o LDR do opto- se torna um dos resistores no “braço” PWM do circuito.
O LED do acoplador óptico é iluminado através da tensão da saída do inversor ou das conexões de carga.
A tensão da rede é adequadamente reduzida usando C3 e os componentes associados para alimentar o opto LED.
Depois de integrar o circuito a um inversor, quando o sistema é alimentado (com carga adequada conectada), o valor RMS pode ser medido na saída e o P1 predefinido pode ser ajustado para tornar a tensão de saída adequada o suficiente para a carga.
Como configurar
Esta configuração é provavelmente tudo o que seria necessário.
Agora suponha que se a carga for aumentada, a tensão tenderá a cair na saída, o que, por sua vez, fará com que a intensidade do opto LED diminua.
A diminuição da intensidade do LED fará com que o IC otimize seus pulsos PWM de forma que o RMS da tensão de saída suba, fazendo com que o nível de tensão também suba até a marca necessária, esta iniciação também afetará a intensidade do LED que agora ficará brilhante e, assim, finalmente atingirá um nível otimizado automaticamente que equilibrará corretamente as condições de tensão de carga do sistema na saída.
Aqui, a relação de marca destina-se principalmente ao controle do parâmetro necessário, portanto, o opto deve ser posicionado adequadamente no braço esquerdo ou direito da seção de controle PWM mostrada do IC.
O circuito pode ser testado com o design do inversor mostrado neste circuito inversor de 500 watts
Lista de peças
- R1 = 330K
- R2 = 100K
- R3, R4 = 100 Ohms
- D1, D2 = 1N4148,
- D3, D4 = 1N4007,
- P1 = 22K
- C1, C2 = 0,01uF
- C3 = 0,33uF/400V
- OptoCoupler = Caseiro, ao selar um LED/LDR face a face dentro de um recipiente à prova de luz.
CUIDADO: O PROJETO PROPOSTO NÃO ESTÁ ISOLADO DA TENSÃO DA REDE DO INVERSOR, TENHA EXTREMO CUIDADO DURANTE OS PROCEDIMENTOS DE TESTES E CONFIGURAÇÃO.
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FONTE
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