Circuito inversor trifásico simples

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O post discute como fazer um circuito inversor trifásico que pode ser usado em conjunto com qualquer circuito inversor monofásico de onda quadrada comum. O circuito foi solicitado por um dos leitores interessados ​​deste blog.


ATUALIZAR : Procurando um design baseado em Arduino? Você pode achar este útil:



Inversor de 3 fases 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 primeiro diagrama abaixo mostra o estágio do gerador PWM, ele pode ser entendido com os seguintes pontos:

O Oscilador e o Palco PWM

O IC 4047 é conectado como padrão chinelo de dedo gerador de saída na taxa da frequência de rede desejada definida por VR1 e C1.

O PWM dimensionado push-pull agora está 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, com deslocamento de fase em 120 graus.

Essas saídas são ainda bifurcadas por estágios push-pull individuais feitos de estágios NOT gates. Esses 3 PWMs discretos de 120 graus com deslocamento de fase, push pull agora se tornam os sinais de entrada de alimentação (HIN, LIN) para o estágio final do driver de 3 fases explicado abaixo.

Este gerador de sinal usa uma fonte única de 12 V e não uma fonte dupla.

A explicação completa pode ser encontrada neste Artigo gerador de sinal trifásico

O circuito abaixo mostra um estágio de circuito inversor de inversor trifásico usando configuração mosfets de ponte H que recebe os PWMs com deslocamento de fase do estágio acima e os converte em saídas CA de alta tensão correspondentes para operar a carga trifásica conectada, normalmente isso seria um 3 motor de fase.

A 330 de alta tensão nas seções individuais dos drivers mosfet é obtida de qualquer inversor monofásico padrão integrado nos drenos mosfets mostrados para alimentar a carga trifásica desejada.

O estágio do driver de ponte completa trifásico

Circuito inversor trifásico simples e eficaz

No acima Circuito gerador trifásico (penúltimo 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 respondem a ondas senoidais.

Portanto, uma ideia melhor é usar um gerador de sinal de onda quadrada trifásico 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.

Inversor trifásico usando IC IR2103 (S) PBF

Simplificando os Projetos 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 trifásico interessante, que parece muito fácil e direto com suas configurações.

circuito gerador trifásico com deslocamento de fase de 120 graus opamp

Portanto, agora você pode simplesmente substituir o IC 4047 explicado anteriormente e a seção opamp inteiramente e integrar este projeto com entradas HIN e LIN do circuito de driver trifásico.

Mas lembre-se de que você ainda terá que usar as portas N1 ---- N6 entre este novo circuito e o circuito do driver de ponte completa.

Fazendo um circuito inversor solar trifásico

Até agora aprendemos como fazer um circuito inversor trifásico básico, 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 uma fonte CC, exigiríamos três estágios fundamentais do circuito:

  1. Um gerador trifásico ou circuito processador
  2. Um circuito de estágio de potência do driver trifásico.
  3. Um circuito conversor de reforço
  4. Painel solar (devidamente classificado)

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 circuito inversor trifásico simples

No presente projeto, nós também incorporamos esses três estágios básicos, vamos primeiro aprender sobre o circuito do processador do gerador trifásico a partir da seguinte discussão:

Oscilador de circuito conversor trifásico baseado em CD 4035

Como funciona

O diagrama acima mostra o circuito do processador básico que parece complexo, mas na verdade não é. O circuito é composto de três seções, o IC 555 que determina a frequência trifásica (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 50% do ciclo de trabalho.

8 números NÃO portas de N3 a N8 podem ser vistos incorporados 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 potência do driver trifásico.

A explicação a seguir detalha o circuito do driver mosfet de energia solar trifásica

circuito inversor 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 conduzir pares mosfet de lado alto e lado baixo.

A configuração parece bastante simples, graças a este driver IC altamente sofisticado da retificador International.

Cada estágio de IC tem seus próprios pinos de entrada HIN (entrada alta) e LIN (entrada baixa) e também seus respectivos pinos Vcc / terra de alimentação.

Todos os Vcc devem ser unidos e conectados com a linha de alimentação de 12 V do primeiro circuito (pin4 / 8 do IC555), de forma que todos os estágios do circuito se tornem acessíveis à alimentação de 12 V derivada do painel solar.

Da mesma forma, todos os pinos e linhas de aterramento devem ser transformados em um trilho comum.

O HIN e o LIN devem ser unidos às saídas geradas a partir das portas NOT conforme especificado no segundo diagrama.

O arranjo acima cuida do processamento trifásico e da amplificação, no entanto, uma vez que a saída trifásica deve estar no nível da rede elétrica e um painel solar pode ser classificado em um máximo de 60 V, devemos ter um arranjo que possibilite aumentar este nível baixo de 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 por meio de um circuito conversor de reforço simples baseado em 555 IC, conforme pode ser estudado abaixo:

conversor flyback boost para inversor solar trifásico

Novamente, a configuração mostrada do conversor boost de 60 V para 220 V não parece tão difícil e pode ser construída usando componentes muito comuns.

O IC 555 é configurado como astável com uma frequência de aproximadamente 20 a 50 kHz. Essa frequência é enviada para o portão de um mosfet de comutação por meio de um estágio BJT push pull.

O coração do circuito de reforço é formado com a ajuda de um transformador de núcleo de ferrite compacto que recebe a frequência de acionamento do mosfet e converte a entrada de 60 V na saída de 220 V necessária.

Este 220V DC é finalmente conectado com o estágio de driver mosfet explicado anteriormente através dos drenos dos mosfets trifásicos para atingir a saída trifásica de 220V.

O transformador do conversor de reforço pode ser construído em qualquer conjunto de núcleo / bobina EE adequado usando 1 mm 50 voltas primário (dois fios magnéticos bifilar de 0,5 mm em paralelo) e secundário usando fio magnético 0,5 mm com 200 voltas




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