이 기사에서는 내가 개발 한 매우 간단한 개념을 사용하여 다중 레벨 (5 단계) 캐스케이드 인버터 회로를 만드는 방법을 배웁니다. 세부 사항에 대해 자세히 알아보십시오.

회로 개념

지금까지이 웹 사이트에서 저는 단순한 개념과 IC 555와 같은 일반 구성 요소를 사용하여 많은 사인파 인버터 회로를 개발, 설계 및 소개했습니다.이 회로는 복잡하고 이론적 인 혼란으로 가득 찬 대신 결과 지향적입니다.

나는 얼마나 간단하게 고출력 오디오 앰프는 순수 사인파 인버터로 변환 가능 , 나는 또한 SPWM 개념을 사용하는 사인파 조사자에 대해 포괄적으로 다루었습니다.

우리는 또한이 웹 사이트를 통해 사각형 인버터를 순수 사인파 인버터로 변환하는 방법 디자인.

사인파 등가 PWM을 사용하여 위의 사인파 인버터 회로를 평가하면 SPWM의 파형이 실제 사인파와 직접 일치하거나 일치하지 않고 실제 사인파의 RMS 값을 해석하여 사인파 효과 또는 결과를 실행한다는 것을 이해합니다. AC.

SPWM은 합리적으로 순수한 사인파를 복제하고 구현하는 효과적인 방법으로 간주 될 수 있지만 실제 사인파를 시뮬레이션하거나 일치하지 않는다는 사실은 특히 5 레벨 캐스케이드 사인파 인버터와 비교할 때 개념을 약간 복잡하게 만듭니다. 개념.

다음 이미지를 참조하여 두 가지 유형의 사인파 시뮬레이션 개념을 비교하고 분석 할 수 있습니다.

다중 레벨 계단식 파형 이미지

다중 레벨 5 단계 캐스케이드 개념이 RMS 값을 원래 사인파 크기와 일치시키는 데 전적으로 의존하는 SPWM 개념보다 실제 사인파의 더 분명하고 효과적인 시뮬레이션을 생성한다는 것을 분명히 알 수 있습니다.

기존의 5 레벨 캐스케이드 사인파 인버터를 설계하는 것은 매우 복잡 할 수 있지만 여기에서 설명하는 개념은 구현을 더 쉽게 만들고 일반 구성 요소를 사용합니다.

회로도

참고 : IC의 15 번 및 16 번 핀 라인에 1uF / 25 커패시터를 추가하십시오. 그렇지 않으면 시퀀싱이 시작되지 않습니다.
위의 이미지를 참조하면 muti-tap 변압기, 4017 IC 2 개 및 필요한 경우 MOSFET으로 쉽게 교체 할 수있는 18 개의 전력 BJT를 사용하여 5 레벨 캐스케이드 인버터 개념을 실제로 구현할 수있는 방법을 알 수 있습니다.

여기에 Johnson의 10 단계 카운터 분할기 칩인 4017 IC 두 개가 계단식으로 연결되어 표시된 IC 핀아웃에서 순차적으로 실행되거나 추적되는 로직 하이를 생성합니다.

회로 작동

순차적으로 실행되는 이러한 로직은 연결된 전원 BJT를 동일한 순서로 트리거하는 데 사용되며, 변압기 권선을 차례로 전환하여 변압기가 계단식 사인 등가 파형을 생성하도록합니다.

변압기는 회로의 중심을 형성하며 11 개의 탭이있는 특수 권선 된 1 차를 사용합니다. 이러한 탭은 계산 된 단일 긴 권선에서 균일하게 추출됩니다.

IC 중 하나와 연결된 BJT는 5 개의 탭을 통해 변압기의 절반 중 하나를 전환하여 5 단계 단계를 생성하여 AC 파형의 절반주기를 구성하고 다른 IC와 연결된 BJT는 동일한 기능을 수행하여 모양을 만듭니다. 5 레벨 계단식 파형의 형태로 하반부 AC 사이클을 올립니다.

IC는 표준 555 IC 불안정 회로에서 획득 할 수있는 회로의 표시된 위치에 적용된 클록 신호에 의해 실행됩니다.

BJT의 처음 5 개 세트는 5 개 레벨의 파형을 구성하고 나머지 4 개 BJT는 역순으로 동일하게 전환하여 총 9 개의 고층 건물이있는 계단식 파형을 완성합니다.

“수분 센서는 어떻게 작동합니까 ”

이 고층 건물은 관련 전압 레벨에서 정격 된 변압기의 해당 권선을 스위칭하여 상승 및 하강 전압 레벨을 생성하여 형성됩니다.

예를 들어, 권선 # 1은 중앙 탭에 대해 150V, 권선 # 2는 200V, 권선 # 3은 230V, 권선 # 4는 270V, 권선 # 5는 330V에 대해 순차적으로 전환 될 수 있습니다. 표시된 5 개의 BJT 세트에서 파형의 처음 5 개 레벨을 얻습니다. 다음으로이 권선이 다음 4 개의 BJT에 의해 반대로 전환 될 때 하강하는 4 개 레벨 파형을 생성하여 220V AC의 상위 절반주기를 완료합니다.

다른 4017 IC와 연결된 다른 9 개의 BJT에서도 동일한 작업이 반복되어 5 레벨 캐스케이드 AC의 하반부를 발생시켜 필요한 220V AC 출력의 하나의 완전한 AC 파형을 완성합니다.

변압기 권선 세부 사항 :

위의 다이어그램에서 볼 수 있듯이 변압기는 표시된 전압 탭에 해당하는 권선으로 1 차 및 2 차를 권선하여 만든 일반적인 철심 유형입니다.

해당 BJT와 연결될 때 이러한 권선은 5 레벨 또는 총 9 레벨의 계단식 파형을 유도 할 것으로 예상 할 수 있습니다. 첫 번째 36V 권선은 150V에 해당하고, 27V는 200V에 해당하는 것을 유도하는 반면, 20V, 27V, 36V는 제안 된 캐스케이드 형식으로 2 차 권선에 230V, 270V 및 330V를 생성합니다.

1 차측 하단에있는 탭 세트는 파형의 4 가지 상승 레벨을 완료하기 위해 스위칭을 수행합니다.

AC의 음의 반주기를 구축하기 위해 보완 4017 IC와 관련된 9 개의 BJT에 의해 동일한 절차가 반복됩니다 ... 음극은 중앙 탭에 대한 변압기 권선의 반대 방향으로 인해 렌더링됩니다.

최신 정보:

논의 된 다중 레벨 사인파 인버터 회로의 전체 회로도

참고 : IC의 15 번 및 16 번 핀 라인에 1uF / 25 커패시터를 추가하십시오. 그렇지 않으면 시퀀싱이 시작되지 않습니다.
555 회로와 관련된 1M 포트는 사용자의 국가 사양에 따라 인버터의 50Hz 또는 60Hz 주파수를 설정하기 위해 조정해야합니다.

부품 목록

지정되지 않은 모든 저항은 10k, 1/4 와트입니다.
모든 다이오드는 1N4148입니다.
모든 BJT는 TIP142입니다.
IC는 4017입니다.

다단계 5 단계 캐스케이드 사인파 인버터 회로에 대한 참고 사항 :

위 디자인의 테스트와 검증은 웹 사이트의 열렬한 팔로워 중 한 명인 Sherwin Baptista 씨가 성공적으로 수행했습니다.

1. 인버터에 대한 입력 공급을 결정합니다 --- 24V @ 18Ah @ 432Wh

2.이 인버터를 구축하는 전 과정에서 NOISE가 발생합니다. 노이즈 발생 및 증폭 문제를 매우 쉽게 해결

A. 핀 3에서 생성되는 순간 IC555의 출력 신호를 필터링하기로 결정했습니다. 이렇게하면 더 깨끗한 구형파를 얻을 수 있습니다.

B. 신호가 증폭기 트랜지스터로 전송되기 전에 필터링을 향상시키기 위해 IC4017의 각 출력에서 페라이트 비드를 사용하기로 결정했습니다.

C. 우리는 두 개의 트랜스포머를 사용하고 회로에서 두 트랜스포머 사이의 필터링을 강화하기로 결정했습니다.

3. 오실레이터 스테이지 데이터 :

이 제안 단계는 인버터 회로의 주요 단계입니다. 변압기가 작동하기 위해 주어진 주파수에서 필요한 펄스를 생성합니다. IC555, IC4017 및 증폭기 전력 트랜지스터로 구성됩니다.

A. IC555 :

이것은 사용하기 쉬운 저전력 타이머 칩이며이를 사용하여 수행 할 수있는 다양한 프로젝트가 있습니다. 이 인버터 프로젝트에서는 구형파를 생성하기 위해 불안정 모드로 구성합니다. 여기서 우리는 1 메가 옴 전위차계를 조정하고 주파수 미터로 출력을 확인하여 주파수를 450Hz로 설정합니다.

B. IC4017 :

이것은 순차 / 실행 LED 플래셔 / 체이서 회로에서 매우 유명한 Jhonson의 10 단계 카운터 분배기 로직 칩입니다. 여기에서는 인버터 애플리케이션에서 사용하도록 스마트하게 구성됩니다. IC555에서 생성 된 450Hz를 IC4017의 입력에 제공합니다. 이 IC는 입력 주파수를 9 개 부분으로 나누는 작업을 수행하여 각각 50Hz 출력을 생성합니다.
이제 두 4017의 출력 핀은 50Hz의 클럭 신호가 지속적으로 앞뒤로 실행됩니다.

C. 증폭기 전력 트랜지스터 :

이들은 공급되는 신호에 따라 배터리 전력을 변압기 권선으로 끌어들이는 고전력 트랜지스터입니다. 4017의 출력 전류가 너무 낮기 때문에 변압기에 직접 공급할 수 없습니다. 따라서 4017 년대의 저 전류 신호를 고전류 신호로 변환 한 다음 추가 작동을 위해 변압기로 전달할 수있는 일종의 증폭기가 필요합니다.

이러한 트랜지스터는 작동 중에 뜨거워지며 반드시 히트 싱크가 필요합니다.
각 트랜지스터에 대해 별도의 방열판을 사용할 수 있으므로
방열판은 서로 닿지 않습니다.

또는

하나의 긴 방열판을 사용하여 모든 트랜지스터에 맞출 수 있습니다. 그럼 하나는
각 트랜지스터의 중앙 탭이 히트 싱크에 닿지 않도록 열적 및 전기적으로 절연

단락되지 않도록하십시오. 이것은 Mica Isolation Kit를 사용하여 수행 할 수 있습니다.

4. 다음은 1 단계 변압기입니다.

A. 여기서 우리는 다중 탭 1 차를 2 선 2 차 변압기에 사용합니다. 다음으로 1 차 전압을 준비하기 위해 탭당 볼트를 찾습니다.

---1 단계---

24V 인 입력 DC 전압을 고려합니다. 우리는 이것을 1.4142로 나누고 16.97V에 해당하는 AC RMS를 찾습니다.
위의 RMS 수치를 반올림하여 17V ~

---2 단계---

다음으로 RMS 17V ~를 5로 나누면 (5 개의 탭 전압이 필요하므로) RMS 3.4V ~
최종 RMS 수치에 3.5V ~를 곱하고 5를 곱하면 17.5V ~가 원형으로 표시됩니다.
마지막으로 RMS 3.5V 인 탭당 볼트를 찾았습니다 ~

B. 2 차 전압을 RMS 12V로 유지하기로 결정했습니다. 즉, 0-12V는 12V에서 더 높은 암페어 출력을 얻을 수 있기 때문입니다.

C. 따라서 다음과 같은 변압기 등급이 있습니다.
멀티탭 기본 : 17.5 --- 14 --- 10.5 --- 7 --- 3.5 --- 0 --- 3.5 --- 7 --- 10.5 --- 14 --- 17.5V @ 600W / 1000VA
보조 : 0 ~ 12V @ 600W / 1000VA.
우리는이 변압기를 지역 변압기 딜러에게 감았습니다.

5. 이제 주요 LC 회로를 따릅니다.

필터 장치로 알려진 LC 회로는 전력 변환기 회로에서 강력한 응용 분야를 가지고 있습니다.
인버터 애플리케이션에 사용되므로 일반적으로 날카로운 피크를 분해하는 데 필요합니다.

생성 된 파형을보다 부드러운 파형으로 변환하는 데 도움이됩니다.

위 변압기의 2 차 섹션이 0 ~ 12V이면 다중 레벨이 예상됩니다.
출력에서 사각 계단식 파형. 그래서 우리는 SINEWAVE 등가 파형을 얻기 위해 5 단계 LC 회로를 사용합니다.

LC 회로의 데이터는 다음과 같습니다.

A) 모든 인덕터는 500uH (microhenry) 50A 등급의 IRON CORE EI LAMINATED 여야합니다.
B) 모든 커패시터는 1uF 250V NONPOLAR 유형이어야합니다.

고조파 왜곡이 적은 출력에서 훨씬 더 깨끗한 파형을 얻을 수 있도록 한두 단계가 아닌 5 단계 LC 회로를 강조합니다.

6. 이제 두 번째 및 최종 단계 변압기가 나옵니다.

이 변압기는 LC 네트워크 (예 : RMS 12V ~에서 230V ~)의 출력을 변환하는 역할을합니다.
이 변압기는 다음과 같이 평가됩니다.
기본 : 0 ~ 12V @ 600W / 1000VA
보조 : 230V @ 600W / 1000VA.

여기서는 처음에 처리 된 각 출력의 모든 단계를 이미 필터링했기 때문에 더 많은 필터링을 위해 최종 230V 출력에 추가 LC 네트워크가 필요하지 않습니다.
출력은 이제 SINEWAVE가됩니다.

좋은 점은이 인버터의 최종 출력에 노이즈가 전혀없고
정교한 가제트를 조작 할 수 있습니다.

그러나 인버터를 작동하는 사람이 염두에 두어야 할 한 가지는 인버터에 과부하를주지 않고 작동되는 정교한 장치의 전력 부하를 제한적으로 유지하는 것입니다.

회로도에서 몇 가지 수정해야 할 사항은 다음과 같습니다.

1. IC7812 레귤레이터에는 바이 패스 커패시터가 연결되어 있어야합니다. 그것은
HEATSINK는 작동 중에 따뜻해지기 때문입니다.

2. IC555 타이머는 신호가 다이오드로 전달되기 전에 직렬 저항을 따라야합니다.
저항 값은 100E 여야합니다. 저항을 연결하지 않으면 IC가 뜨거워집니다.

결론에서 우리는 3 개의 제안 된 필터 단계가 있습니다.

1. 핀 3에서 IC555에 의해 생성 된 신호는 접지로 필터링 된 다음 저항으로 전달됩니다.
그리고 다이오드에.

2. 실행 신호가 IC4017의 관련 핀을 빠져 나가기 전에 페라이트 비드를 연결했습니다.
저항에 신호를 전달합니다.
3. 최종 필터 단계는 두 변압기 사이에 사용됩니다.

변압기 권선을 계산하는 방법

오늘 여러분과 무언가를 나누고 싶습니다.

철심을 감을 때 많은 매개 변수와 계산이 포함되어 있음을 알았으므로 되감기 사양에 대해 아무것도 몰랐습니다.

그래서 위의 기사에서 나는 트라 포 와인 더 사람에게 기본 사양을줬고 그는 방금 내게 물었다.

a) 필요한 경우 입력 및 출력 전압 탭핑,
b) 입력 및 출력 전류,
c) 총 전력,
d) Trafo에 볼트로 고정 된 외부 클램핑 고정구가 필요합니까?
e) 변압기 220V 측에 내부적으로 연결된 퓨즈를 원하십니까?
f) 전선을 trafo에 연결 하시겠습니까 아니면 단순히 방열판 재료를 추가하여 에나멜 처리 된 전선을 외부에 유지 하시겠습니까?
g) 외부 와이어를 연결하여 코어를 접지 하시겠습니까?
h) IRON CORE가 광택 처리되고 흑색 산화물로 도장되기를 원하십니까?

마지막으로 그는 변압기에 대한 완전한 안전 테스트가 준비되면 주문 제작 유형이며 부품 지불이 제공 될 때까지 완료하는 데 5 일이 걸릴 것이라고 확신했습니다.
부품 지불은 와인 더 사람이 정한 총 제안 비용의 4 분의 1 정도였습니다.

위 질문에 대한 나의 대답은 다음과 같습니다.

참고 : 배선 혼동을 피하기 위해 trafo가 한 가지 목적으로 만들어 졌다고 가정합니다 : 1 차측이 고전압 측이고 2 차측이 저전압 측인 스텝 다운 변압기.