Circuito Inversor 100VA a 1000VA caseiro

O conceito a seguir descreve um circuito inversor de interligação de rede solar simples, mas viável, que pode ser modificado apropriadamente para gerar potência de 100 a 1000 VA e acima.

O que é um inversor grid tie

É um sistema de inversor projetado para funcionar como um inversor comum usando uma alimentação de entrada CC, com a exceção de que a saída é realimentada para a rede elétrica.

Essa energia adicionada à rede pode ser destinada a contribuir para as demandas cada vez maiores de energia e também para gerar uma receita passiva da concessionária de acordo com seus termos (aplicável apenas em países limitados).

Para implementar o processo acima, é garantido que a saída do inversor está perfeitamente sincronizada com a energia da rede em termos de RMS, forma de onda, frequência e polaridade, para evitar comportamentos e problemas não naturais.

O conceito proposto por mim, é mais um circuito inversor de rede (não verificado) que é ainda mais simples e razoável do que o design anterior .

O circuito pode ser entendido com a ajuda dos seguintes pontos:

Como funciona o circuito GTI

A rede CA do sistema de rede é aplicada ao TR1, que é um transformador reduzido.

TR1 reduz a entrada da rede para 12V e corrige com a ajuda da rede de ponte formada pelos quatro diodos 1N4148.

A tensão retificada é usada para alimentar os ICs por meio dos diodos 1N4148 individuais conectados nas pinagens relevantes dos ICs, enquanto os capacitores de 100uF associados garantem que a tensão seja filtrada adequadamente.

A tensão retificada adquirida logo após a ponte também é usada como entrada de processamento para os dois ICs.

Como o sinal acima (veja a imagem da forma de onda nº 1) não é filtrado, ele consiste em uma frequência de 100 Hz e se torna o sinal de amostra para processamento e habilitação da sincronização necessária.

Primeiro é alimentado ao pino # 2 do IC555, onde sua frequência é usada para comparação com as ondas dente de serra (veja a forma de onda # 2) através do pino # 6/7 obtido do coletor do transistor BC557.

A comparação acima permite que o IC crie a saída PWM pretendida em sincronia com a frequência da rede elétrica.

O sinal da ponte também é alimentado para o pino # 5, que fixa o valor RMS da saída PWM combinando precisamente com a forma de onda da grade (consulte a forma de onda # 3).

No entanto, neste ponto, a saída do 555 é de baixa potência e precisa ser aumentada e também processada de modo que se replique e gere ambas as metades do sinal AC.

Para executar o acima, o 4017 e o estágio mosfet é incorporado .

O 100Hz / 120Hz da ponte também é recebido pelo 4017 em seu pino # 14, o que significa que agora sua saída seria sequenciada e repetida do pino # 3 de volta ao pino # 3 de modo que os mosfets sejam trocados em conjunto e exatamente na frequência de 50 Hz, o que significa que cada mosfet conduziria 50 vezes por segundo, alternadamente.

Os mosfets respondem às ações acima do IC4017 e geram o efeito push pull correspondente sobre o transformador conectado que, por sua vez, produz a tensão de alimentação CA necessária em seu enrolamento secundário.

Isso pode ser implementado fornecendo uma entrada DC para os mosftes de uma fonte renovável ou uma bateria.

No entanto, a tensão acima seria uma onda quadrada comum, não correspondendo à forma de onda da grade, até e a menos que incluíssemos a rede que compreende os dois diodos 1N4148 conectados através das portas dos mosfets e pino # 3 do IC555.

A rede acima corta as ondas quadradas nas portas dos mosftes com precisão em relação ao padrão PWM ou em outras palavras, ela esculpe as ondas quadradas que correspondem exatamente à forma de onda CA da grade, embora na forma PWM (consulte a forma de onda # 4).

A saída acima agora é realimentada para a grade em conformidade com as especificações e padrões da grade com precisão.

A potência de saída pode ser alterada de 100 watts a 1000 watts ou até mais, dimensionando apropriadamente a DC de entrada, os mosfets e as classificações do transformador.

O circuito do inversor vinculado à rede solar discutido permanece operacional apenas enquanto a energia da rede estiver presente, no momento em que a rede elétrica falha, TR1 desliga os sinais de entrada e todo o circuito é interrompido, uma situação que é estritamente imperativa para o inversor vinculado à rede sistemas de circuitos.

Diagrama de circuito

Imagens de forma de onda assumidas

Algo não está certo no design acima

De acordo com o Sr. Selim Yavuz, o projeto acima tinha algumas coisas que pareciam duvidosas e precisavam de correção, vamos ouvir o que ele tinha a dizer:

Oi Swag,

espero que estejas bem.

tentei seu circuito em uma tábua de pão. Parece funcionar, exceto a parte pwm. Por alguma razão, recebo uma corcunda dupla, mas nenhum pwm real. Você poderia me ajudar a entender como 555 funciona pwm? Notei que 2.2k e 1u criam uma rampa de 10ms. Acredito que a rampa deve ser muito mais rápida do que isso porque a meia onda é de 10ms. Pode ser que eu tenha perdido algumas coisas.

Além disso, 4017 faz um trabalho limpo, alternando alegremente para frente e para trás. Quando você liga, o relógio de 100 Hz faz com que o contador sempre comece do zero. Como podemos garantir que ele esteja sempre em fase com a grade?

Agradeço sua ajuda e idéias.
Cumprimentos,
Selim

Resolvendo o problema do circuito

Oi Selim,

Obrigado pela atualização.
Você está absolutamente correto, as ondas triangulares devem ser muito mais altas em frequência em comparação com a entrada de modulação no pino # 5.
Para isso, poderíamos escolher um IC 555 astável de 300 Hz (aproximadamente) separado para alimentar o pino 2 do IC 555 pwm.
Isso vai resolver todos os problemas de acordo com mim.
O 4017 deve ser sincronizado através de 100 Hz recebido da ponte retificadora e seu pino 3, o pino 2 deve ser usado para conduzir as portas e o pino 4 conectado ao pino 15. Isso irá garantir a sincronização perfeita com a frequência da rede.
Cumprimentos.

Design finalizado de acordo com a conversa acima

O diagrama acima foi redesenhado abaixo com números de peça distintos e notações de jumpers

AVISO: A IDEIA É BASEADA APENAS NA SIMULAÇÃO IMAGINATIVA, A DISCRIÇÃO DO VISUALIZADOR É ESTRITAMENTE ACONSELHADA.

Um grande problema com o projeto acima enfrentado por muitos dos construtores foi o aquecimento de um dos mosfets durante as operações do GTI. Uma possível causa e solução, conforme sugerido pelo Sr. Hsen, é apresentada a seguir.

A correção proposta no estágio de mosfet, conforme recomendado pelo Sr. Hsen, também está incluída aqui, esperançosamente, as referidas modificações ajudarão a controlar o problema permanentemente:

Olá sr. Swagatam:

Observei novamente o seu diagrama e estou firmemente convencido de que as portas dos MOSFETs chegarão a um sinal modulante (HF PWM) e não um simples sinal 50 cs. Por isso insisto, deve ser incorporado um driver mais potente o CD4017, e a resistência em série deve ser de um valor muito inferior.

Outra coisa a se considerar é que na junção do resistor e da porta não deve haver outro elemento adicionado, e neste caso vejo indo para os diodos 555.

Porque esta pode ser a razão pela qual um dos MOFETs aquece porque ele pode oscilar sozinho. Então eu acho que o mosfet esquenta porque está oscilando e não por causa do transformador de saída.

Com licença, mas minha preocupação é que seu projeto dê certo porque me sinto muito bem e não é minha intenção criticar.

Atenciosamente, hsen

Driver Mosfet aprimorado

De acordo com as sugestões do Sr. Hsen, o seguinte buffer BJT poderia ser empregado para garantir que os mosfets sejam capazes de trabalhar com melhor segurança e controle.