O post discute como fazer um circuito inversor trifásico que pode ser usado em conjunto com qualquer circuito inversor de onda quadrada monofásico comum. O circuito foi solicitado por um dos leitores interessados deste blog.
ATUALIZAR: Procurando por um design baseado em Arduino? Você pode achar este útil:
Inversor trifásico Arduino
O Conceito de Circuito
Uma carga trifásica pode ser operada a partir de um inversor monofásico empregando os seguintes estágios de circuito explicados.
Basicamente as etapas envolvidas podem ser divididas em três grupos:
- O circuito gerador PWM
- O circuito gerador de sinal trifásico
- O circuito do driver do mosfet
O primeiro diagrama abaixo mostra o estágio do gerador PWM, pode ser entendido com os seguintes pontos:
O oscilador e o estágio PWM
O IC 4047 é conectado como um gerador de saída de flip-flop padrão na taxa da frequência de rede desejada definida por VR1 e C1.
O PWM push-pull dimensionado agora fica disponível na junção E/C dos dois transistores BC547.
Este PWM é aplicado à entrada do gerador trifásico explicado na próxima seção.
O circuito a seguir mostra um circuito gerador trifásico simples que converte o sinal push-pull de entrada acima em 3 saídas discretas, defasadas em 120 graus.
Essas saídas são ainda bifurcadas por estágios individuais de push-pull feitos a partir de estágios de portas NOT. Esses 3 PWMs discretos de 120 graus com deslocamento de fase e push-pull agora se tornam os sinais de entrada de alimentação (HIN, LIN) para o estágio final do driver trifásico explicado abaixo.
Este gerador de sinal usa uma única fonte de 12V e não uma fonte dupla.
A explicação completa pode ser encontrada neste artigo do gerador de sinal trifásico
O circuito abaixo mostra um estágio de circuito inversor de 3 fases usando configuração de mosfets de ponte H que recebe os PWMs de fase deslocada do estágio acima e os converte em saídas AC de alta tensão correspondentes para operar a carga trifásica conectada, normalmente isso seria um 3 motor de fase.
A alta tensão 330 nas seções de drivers de mosfet individuais é obtida de qualquer inversor monofásico padrão integrado nos drenos de mosfets mostrados para alimentar a carga trifásica desejada.
O estágio do driver de ponte completa trifásica
No circuito gerador de 3 fases acima (segundo último diagrama) usar uma onda senoidal não faz sentido porque o 4049 acabaria por convertê-la em ondas quadradas e, além disso, os CIs de driver no último projeto empregam CIs digitais que não responderão a ondas senoidal ondas.
Portanto, uma idéia melhor é usar um gerador de sinal de onda quadrada de 3 fases para alimentar o último estágio do driver.
Você pode consultar o artigo que explica como fazer um circuito inversor solar trifásico para entender o funcionamento do estágio do gerador de sinal trifásico e os detalhes de implementação.
Usando IC IR2103
Uma versão relativamente mais simples do circuito inversor trifásico acima pode ser estudada abaixo, usando o driver de meia ponte IC IR2103 ICS. Esta versão não possui o recurso de desligamento, portanto, se você não deseja incorporar o recurso de desligamento, pode tentar o seguinte design mais simples.
Simplificando os designs acima
No circuito inversor trifásico explicado acima, o estágio do gerador trifásico parece desnecessariamente complexo e, portanto, decidi procurar uma opção alternativa mais fácil para substituir esta seção específica.
Depois de algumas pesquisas, encontrei o seguinte circuito gerador de 3 fases interessante, que parece bastante fácil e direto com suas configurações.
Portanto, agora você pode simplesmente substituir o IC 4047 explicado anteriormente e a seção opamp inteiramente e integrar este design com as entradas HIN, LIN do circuito de driver trifásico.
Mas lembre-se que você ainda terá que usar as portas N1—-N6 entre este novo circuito e o circuito de driver de ponte completa.
Fazendo um circuito inversor solar trifásico
Até agora aprendemos como fazer um circuito básico de inversor trifásico, agora veremos como um inversor solar com saída trifásica pode ser construído usando CIs muito comuns e componentes passivos.
O conceito é basicamente o mesmo, acabei de alterar o estágio do gerador trifásico para a aplicação.
Requisito Básico do Inversor
Para adquirir uma saída CA trifásica de qualquer fase única ou fonte CC, precisaríamos de três estágios fundamentais do circuito:
- Um gerador trifásico ou circuito processador
- Um circuito de estágio de potência do driver de 3 fases.
- Um circuito conversor de impulso
- Painel Solar (avaliado apropriadamente)
Para saber como combinar um painel solar com bateria e inversor, você pode ler o seguinte tutorial:
Calcular painéis solares para inversores
Um bom exemplo pode ser estudado neste artigo que explica um simples circuito inversor trifásico
No presente projeto também incorporamos esses três estágios básicos, vamos primeiro aprender sobre o circuito do processador do gerador trifásico a partir da seguinte discussão:
Como funciona
O diagrama acima mostra o circuito básico do processador que parece complexo, mas na verdade não é. O circuito é composto de três seções, o IC 555 que determina a frequência de 3 fases (50 Hz ou 60 Hz), o IC 4035 que divide a frequência nas 3 fases necessárias separadas por um ângulo de fase de 120 graus.
R1, R2 e C devem ser selecionados apropriadamente para adquirir uma frequência de 50 Hz ou 60 Hz em um ciclo de trabalho de 50%.
8 portas NOT de N3 a N8 podem ser vistas incorporadas simplesmente para dividir as três fases geradas em pares de saídas lógicas altas e baixas.
Essas portas NOT podem ser adquiridas de dois ICs 4049.
Esses pares de saídas altas e baixas nas portas NOT mostradas tornam-se essenciais para alimentar nosso próximo estágio de energia do driver trifásico.
A explicação a seguir detalha o circuito de driver de mosfet de energia solar trifásico
Nota: O pino de desligamento deve ser conectado à linha de aterramento se não for usado, caso contrário, o circuito não funcionará
Como pode ser visto na figura acima, esta seção é construída em 3 CIs de driver de meia ponte separados usando IRS2608, que são especializados para acionar pares de mosfets de lado alto e lado baixo.
A configuração parece bastante simples, graças a este driver IC altamente sofisticado da International retificador.
Cada estágio do IC tem seus próprios pinos de entrada HIN (high In) e LIN (low In) e também seus respectivos pinos de alimentação Vcc/terra.
Todos os Vcc devem ser unidos e conectados à linha de alimentação de 12V do primeiro circuito (pin4/8 do IC555), para que todos os estágios do circuito fiquem acessíveis à alimentação de 12V derivada do painel solar.
Da mesma forma, todos os pinos e linhas de aterramento devem ser feitos em um trilho comum.
O HIN e o LIN devem ser unidos com as saídas geradas das portas NOT conforme especificado no segundo diagrama.
O arranjo acima cuida do processamento e amplificação trifásico, no entanto, como a saída trifásica deve estar no nível da rede e um painel solar pode ser classificado em no máximo 60V, devemos ter um arranjo que permita aumentar esse baixo 60 volts do painel solar para o nível necessário de 220V ou 120V.
Usando o conversor Flyback Buck/Boost baseado em IC 555
Isso pode ser facilmente implementado através de um simples circuito conversor de impulso baseado em 555 IC, como pode ser estudado abaixo:
Novamente, a configuração mostrada do conversor boost de 60V para 220V não parece tão difícil e pode ser construída usando componentes muito comuns.
O IC 555 é configurado como astável com frequência de aproximadamente 20 a 50 kHz. Esta frequência é alimentada ao portão de um mosfet de comutação através de um estágio push pull BJT.
O coração do circuito boost é formado com a ajuda de um transformador compacto de núcleo de ferrite que recebe a frequência de acionamento do mosfet e converte a entrada de 60V na saída de 220V necessária.
Este 220V DC é finalmente conectado com o estágio de driver mosfet explicado anteriormente através dos drenos dos mosfets trifásicos para obter a saída trifásica de 220V.
O transformador do conversor boost pode ser construído em qualquer conjunto de bobina/núcleo EE adequado usando 1 mm 50 voltas primárias (dois fios magnéticos bifilar de 0,5 mm em paralelo) e secundário usando fio magnético de 0,5 mm com 200 voltas
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FONTE
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