Projeto de um circuito inversor de conexão à rede

Um inversor de ligação à rede funciona de maneira semelhante a um inversor convencional; no entanto, a potência de saída desse inversor é alimentada e conectada à rede CA a partir da fonte da rede elétrica.

Enquanto o suprimento de rede CA estiver presente, o inversor contribui com sua energia para o suprimento de rede da rede existente e interrompe o processo quando o fornecimento de rede falha.

O conceito

O conceito é realmente bastante intrigante, pois permite que cada um de nós se torne um colaborador do poder da concessionária. Imagine cada casa envolvida neste projeto para gerar enormes quantidades de energia para a rede, o que, por sua vez, fornece uma fonte de renda passiva para as residências contribuintes. Como o insumo é derivado de fontes renováveis, a renda se torna absolutamente gratuita.

Fazer um inversor de rede em casa é considerado muito difícil, uma vez que o conceito envolve alguns critérios estritos a serem observados, e não segui-los pode levar a situações perigosas.

As poucas coisas principais a serem observadas são:

A saída do inversor deve estar perfeitamente sincronizada com a rede CA.

A amplitude e a frequência da tensão de saída, conforme mencionado acima, devem corresponder aos parâmetros CA da rede.


O inversor deve ser desligado instantaneamente, caso a tensão da rede falhe.

Neste post, tentei introduzir um circuito simples de inversor de empate de rede que, de acordo com mim, atende a todos os requisitos acima e entrega o CA gerado à rede com segurança, sem criar situações perigosas.

Operação em circuito

Vamos tentar entender o design proposto (desenvolvido exclusivamente por mim) com a ajuda dos seguintes pontos:

Mais uma vez, como sempre nosso melhor amigo, o IC555 ocupa o centro do palco em todo o aplicativo. De fato, apenas por causa desse IC, a configuração pode se tornar aparentemente muito simples.

Referindo-se ao diagrama de circuitos, IC1 e IC2 são basicamente conectados como um sintetizador de tensão ou, em termos mais familiares, como moduladores de posição de pulso.

Aqui, um transformador step-down TR1 é usado para fornecer a tensão operacional necessária ao circuito do IC e também para fornecer os dados de temporização ao IC, para que ele possa processar a saída de acordo com os parâmetros da rede.

Pin n. ° 2 e pino n. ° 5 de ambos os circuitos integrados são conectados ao ponto após D1 e através de T3, respectivamente, o que fornece os dados de contagem de frequência e amplitude da rede CA aos circuitos integrados, respectivamente.

As duas informações acima fornecidas aos circuitos integrados fazem com que os circuitos modifiquem suas saídas nos respectivos pinos de acordo com essas informações.

O resultado da saída converte esses dados em uma tensão PWM bem otimizada, altamente sincronizada com a tensão da rede.

O IC1 é usado para gerar PWM positivo, enquanto o IC2 produz PWM negativo, ambos trabalham juntos, criando o efeito push e push necessário nos mosfets.

As tensões acima são alimentadas aos respectivos mosfets, convertendo efetivamente o padrão acima em DC de alta corrente flutuante através do enrolamento de entrada do transformador de mudança envolvido.

A saída do transformador converte a entrada em uma CA perfeitamente sincronizada, compatível com a rede CA existente.

Ao conectar a saída TR2 à rede, conecte uma lâmpada de 100 watts em série com um dos cabos. Se a lâmpada acender, isso significa que os ACs estão desatualizados, inverta as conexões imediatamente e agora a lâmpada deve parar de brilhar para garantir a sincronização correta da AC.

Você também gostaria de ver isso projeto simplificado do circuito de conexão à rede

Forma de onda PWM alegada (traço inferior) nas saídas de circuitos integrados

Lista de peças

Todas as resistências = 2K2
C1 = 1000uF / 25V
C2, C4 = 0,47 uF
D1, D2 = 1N4007,
D3 = 10AMP,
IC1.2 = 555
MOSFETS = DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÕES DO APLICATIVO.
TR1 = 0-12V, 100mA
TR2 = SEGUNDO AS ESPECIFICAÇÕES DO APLICATIVO
T3 = BC547
DC INPUT = DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÕES DO APLICATIVO.

AVISO: A IDÉIA É BASEADA APENAS EM SIMULAÇÃO IMAGINATIVA, A DISCREÇÃO DO VISUALIZADOR É RECOMENDADA AINDA.

Depois de receber uma sugestão corretiva de um dos leitores deste blog, o Sr. Darren e alguma contemplação, ele revelou que o circuito acima apresentava muitas falhas e que na verdade não funcionaria praticamente.

O design revisado

O design revisado é mostrado abaixo, que parece muito melhor e uma ideia factível.

Aqui, um único IC 556 foi incorporado para criar os pulsos PWM.
Metade do IC foi configurado como o gerador de alta frequência para alimentar a outra metade, que é manipulada como um modulador de largura de pulso.

A frequência de modulação da amostra é derivada do TR1, que fornece os dados de frequência exatos para o IC, para que os PWMs sejam perfeitamente dimensionados de acordo com a frequência da rede.

A alta frequência garante que a saída possa cortar com precisão as informações da modulação anterior com precisão e fornecer aos mosfets um equivalente RMS exato da rede elétrica.

Finalmente, os dois transistores garantem que os mosfets nunca sejam acionados juntos, mas apenas um de cada vez, dependendo das principais oscilações de 50 ou 60 Hz.

Lista de peças

  • R1, R2, C1 = selecione para criar uma frequência de cerca de 1 kHz
  • R3, R4, R5, R6 = 1K
  • C2 = 1nF
  • C3 = 100uF / 25V
  • D1 = diodo de 10 ampères
  • D2, D3, D4, D5 = 1N4007
  • T1, T2 = conforme necessário
  • T3, T4 = BC547
  • IC1 = IC 556
  • TR1, TR2 = conforme sugerido no design da seção anterior

O Sr. Selim analisou o circuito acima e encontrou algumas falhas interessantes no circuito. A falha principal são os pulsos negativos de PWM ausentes nos semi-ciclos de corrente alternada. A segunda falha foi detectada com os transistores que não pareciam isolar a comutação dos dois mosfets com base na taxa de energia de 50 Hz.

A idéia acima foi modificada pelo Sr. Selim. Aqui estão os detalhes da forma de onda após as modificações. modificações:

Imagem de forma de onda:

CTRL é o sinal de 100 Hz após o retificador, OUT é o PWM de ambas as ondas de metades, Vgs são as tensões de porta dos FETs, Vd é a ativação do enrolamento secundário, que está sincronizado com CTRL / 2.

Por favor, desconsidere as frequências, pois elas estão incorretas devido às baixas taxas de amostragem (caso contrário, torna-se muito lento no ipad). Com taxas de amostragem mais altas (20 MHz), o PWM parece bastante impressionante.

Para definir o ciclo de trabalho para 50% em torno de 9 kHz, tive que colocar um diodo.

Felicidades,

Selim

Modificações

Para permitir a detecção de semi-ciclos negativos, a entrada de controle do IC deve ser alimentada pelos dois semi-ciclos de CA. Isso pode ser realizado usando uma configuração de retificador de ponte.
É assim que o circuito final deve ser, de acordo comigo.

A base do transistor está agora conectada a um diodo zener, o que, esperançosamente, permitiria que os transistores isolassem a condução do mosfet para que eles conduzissem alternadamente em resposta aos pulsos de 50 Hz na base T4.

Atualizações recentes do Sr. Selim

Oi ganhos

Eu continuo lendo seus blogs e continuando fazendo experiências no quadro.
Eu tentei a abordagem do diodo zener (sem sorte), os portões do CMOS e, muito melhor, os amplificadores operacionais funcionaram melhor. Eu tenho 90VAC de 5VDC e 170VAC de 9VDC em 50Hz, acho que está sincronizado com a rede (não posso confirmar, pois não há osciloscópio). A propósito, o ruído desaparece se você segurá-lo com uma tampa de 0,15u. na bobina secundária

Assim que eu carrego a bobina secundária, sua tensão cai para 0 VCA com apenas um ligeiro aumento nos amperes CC de entrada. Os Mosfets nem tentam extrair mais amplificadores. Talvez alguns drivers mosfet como o IR2113 (veja abaixo) possam ajudar?

Embora de bom humor, sinto que o PWM pode não ser tão bom quanto o esperado. Definitivamente, é bom controlar o torque em motores de corrente contínua com baixas frequências pwm. No entanto, quando o sinal de 50 Hz é cortado em uma frequência mais alta, por algum motivo, ele perde energia ou o mosfet PWMd não pode fornecer os altos amplificadores necessários na bobina principal para manter o 220VAC sob carga.

Encontrei outro esquema muito relacionado ao seu, exceto o PWM. Você pode ter visto este antes.
O link está em https: // www (ponto) eletro-tech-online (ponto) com / alternativa-energia / 105324-grid-tie-inverter-schematic-2-0-a.html

O circuito de manipulação de energia é uma unidade H com IGBT (poderíamos usar mosfets). Parece que ele pode fornecer energia.
Parece complicado, mas não é tão ruim assim, o que você acha? Vou tentar simular o circuito de controle e informar como ele é.
Felicidades,

Selim

Enviado do meu iPad

Controle de grade para GTI

Modificações adicionais

Miss Nuvem, uma das leitoras dedicadas deste blog, forneceu algumas modificações e informações muito interessantes. Vamos aprender abaixo:

Olá Sr. Swagatam,

Sou Miss Nuvem e estou trabalhando em um grupo que está construindo alguns de seus circuitos durante um evento sobre vida sustentável no Brasil e na Catalunha. Você tem que visitar um dia.

Estive simulando seu circuito inversor de empate em grade e gostaria de sugerir algumas modificações no último projeto que você teve em seu post.

Primeiro, eu estava tendo problemas onde o sinal de saída PWM (pino IC1 9) apenas se apagou e parou de oscilar. Isso acontecia toda vez que a tensão de controle no pino 11 subia mais que a tensão de Vcc devido à queda no D4. Minha solução foi adicionar dois diodos 1n4007 em série entre o retificador e a tensão de controle. Você pode escapar com apenas um diodo, mas eu estou usando dois apenas por segurança.

Outro problema que eu estava tendo era que as Vgs para T1 e T2 não eram muito simétricas. T1 estava bom, mas T2 não oscilava até os valores de Vcc porque, sempre que T3 estava ligado, colocava 0,7V em T4 em vez de deixar R6 aumentar a tensão. Corrigi-o colocando um resistor de 4.7kohm entre T3 e T4. Eu acho que qualquer valor maior do que isso funciona, mas usei 4.7kohm.

Espero que isso faça sentido. Anexo uma imagem do circuito com essas modificações e os resultados da simulação que obtenho com o LTspice.
Trabalharemos neste e em outros circuitos para a próxima semana. Nós o manteremos informado.

Uma cordial saudação.
Miss nuvem

Imagens de forma de onda



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

Se tiver algum erro coloque nos comentários

Mas se gostou compartilhe!!!



Veja mais

Axtudo
Axtudohttps://www.axtudo.com/
“Solidários, seremos união. Separados uns dos outros seremos pontos de vista. Juntos, alcançaremos a realização de nossos propósitos.” (Bezerra de Menezes)

Comentários

DEIXE UMA RESPOSTA

Por favor digite seu comentário!
Por favor, digite seu nome aqui

Captcha *Limite de tempo excedido. Por favor, complete o captcha mais uma vez.

Compartilhe


Últimos Posts

10 MELHORES GATILHOS MENTAIS PARA VENDER TODO DIA e...

Gatilhos mentais são altamente poderosos para que você realize vendas na Internet. E hoje você vai descobrir os 10 principais gatilhos mentais para você...

6 Ideias para uma degustar omelete inesquecível | A...

Vídeo - 6 receitas criativas e originais de omelete. As omeletes parecem estar no universo paralelo da culinária. Por um lado, elas são consideradas uma...

9 BRINQUEDOS LEGAIS DE ÚLTIMA GERAÇÃO

Vídeo - Para questoes relacionadas a direitos autorais, entre em contato conosco: [email protected] BRAIN TIME ► link➤https:goo.gl/1F9h4w 1. Misa link➤https:www.indiegogo.com/projects/misa-the-next-generation-social-family-robot #/ 2. Hiwonder SpiderPi link➤https:youtu.be/ZnKXWNao3pM link➤https:www.youtube.com/channel/UCsQ9JmAk1Mjiz5AvQHUEYdg 3. Terra-Sect Rolling Lizard link➤https:youtu.be/JCBL_nCledc link➤https:www.youtube.com/channel/UCv8k8_27bc7kEFGIsGYQpTA 4. HHD...

Reconstrução total de US $ 500.000 em processos de...

Bem-vindo a outro episódio incrível, desta vez olhando para algumas restaurações de grandes máquinas ilustres. Máquinas construídas para durar, mas funcionam diariamente, com...