Circuito inversor de onda sinusoidal PWM de 1500 vatios

Circuito inversor de onda sinusoidal PWM de 1500 vatios

En este artículo se puede estudiar un circuito inversor de onda sinusoidal basado en PWM de 1500 W muy básico pero razonablemente eficiente. El diseño utiliza piezas muy comunes para lograr un potente tipo SPWM circuito inversor .

Especificaciones principales

Potencia de salida: ajustable de 500 vatios a 1500 vatios



Voltaje de salida: 120 V o 220 V según las especificaciones del transformador



Frecuencia de salida: 50 Hz o 60 Hz según el requisito.

Potencia de funcionamiento: 24 V a 48 V



Corriente: Dependiendo de las clasificaciones del transformador y del Mosfet

Forma de onda de salida: SPWM (se puede filtrar para lograr una onda sinusoidal pura)

El diseño

El inversor de onda sinusoidal PWM de 1500 vatios propuesto está diseñado utilizando un concepto extremadamente básico a través de un par de IC 4017 y un único IC 555.



En este concepto, la lógica de secuenciación de la salida del IC 4017 se configura seleccionando y omitiendo los pines posteriores de modo que la secuencia resultante produzca un SPWM decente como encender los mosfets conectados y el transformador.

El esquema completo se puede visualizar en el siguiente diagrama:

Circuito inversor SPWM de 1500 vatios

El funcionamiento del inversor se puede entender a partir de la siguiente explicación:

Operación del circuito

Como puede verse, dos IC 4017 están en cascada para formar un circuito lógico de secuenciación de 18 pines, en el que cada pulso negativo o frecuencia del IC 555 produce una secuencia de salida cambiante en cada una de las salidas indicadas de los dos IC 4017, comenzando desde el pin # 9 del IC superior hasta el pin # 2 del IC inferior, cuando se restablece la secuencia para iniciar el ciclo de nuevo.

Podemos ver que la salida del IC 4017 se aprovecha inteligentemente al omitir y combinar conjuntos de pines de salida de modo que el cambio a los mosfets logre el siguiente tipo de forma de onda:

Imagen SPWM del inversor IC 4017

De acuerdo con la forma de onda, se puede ver que las secuencias de inicio y final se saltan al eliminar los pines relevantes del IC, de manera similar, también se saltan los pines segundo y sexto, mientras que los pines segundo, 4º, 5º, 6º se unen para logrando una forma de pulso similar a SPWM decente en las salidas de los dos circuitos integrados 4017.

Prueba de video (ejemplo de 100 vatios)

El objetivo detrás de esta configuración lógica

La forma de onda que se muestra arriba se selecciona de modo que pueda replicar la forma de onda sinusoidal o sinusoidal real lo más fielmente posible.

Aquí podemos ver que los bloques iniciales se eliminan para que la forma de onda SPWM pueda coincidir con el valor RMS más bajo inicial de la onda sinusoidal real, los siguientes dos bloques alternativos imitan el RMS medio creciente dentro de una onda sinusoidal, mientras que los 3 bloques centrales intentan replicar el RMS máximo de una onda sinusoidal que aumenta exponencialmente.

Cuando el formato PWM anterior se aplica a las puertas de los mosfets, los mosfets ejecutan alternativamente la conmutación del primario del transformador con el mismo formato de conmutación de forma push pull.

Esto fuerza al secundario sincrónicamente a seguir el patrón de inducción con una forma de onda idéntica que finalmente da como resultado la creación de los 220 V CA requeridos, que tienen el patrón de forma de onda SPWM anterior. Un filtro LC adecuadamente dimensionado a través del devanado de salida del transformador puede finalmente permitir que el lado secundario logre una forma de onda sinusoidal perfectamente tallada.

Por lo tanto, cuando se filtra la salida resultante de este SPWM, se espera que resulte en la replicación de una salida de onda sinusoidal que podría ser adecuada para operar la mayoría de los aparatos eléctricos.

La etapa del oscilador

Aquí se implementa un astable IC 555 ordinario para crear los pulsos de reloj necesarios para alimentar los circuitos integrados 4017 en cascada y para habilitar la lógica de secuenciación a través de sus pines de salida.

El R1, R2 y C1 asociados con el IC 555 deben calcularse con precisión para que el pin n. ° 3 pueda generar alrededor de una frecuencia de 900 Hz con un ciclo de trabajo de alrededor del 50%. Se hace necesaria una salida de 900 Hz para que la secuenciación en los 18 pines totales de los circuitos integrados 4017 haga que los BJT se activen a 50 Hz en los dos canales y alrededor de 150 Hz para cortar los bloques individuales de 50 Hz.

Sobre los Mosfets y el Transformer

Los mosfets y el transformador del circuito inversor SPWM de 1500 vatios explicado anteriormente son los dos elementos que determinan la potencia de salida total. Para obtener una salida de 1500 vatios, asegúrese de que el suministro de la batería no sea inferior a 48 V, a 500 Ah, mientras que el transformador podría rondar los 40-0-40V / 40 amperios. Los mosfets pueden ser IRFS4620TRLPBF cada uno si se usa una batería de 48V, se requeriría un par de estos mosfets en paralelo en cada canal para garantizar la entrega adecuada de los 1500 vatios completos en la salida

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