제안 된 4kva 동기화의 첫 번째 부분 스택 형 인버터 회로 에서는 주파수, 위상 및 전압과 관련하여 4 개의 인버터에서 중요한 자동 동기화를 구현하여 인버터가 서로 독립적으로 작동하면서 서로 동등한 출력을 달성하는 방법을 설명합니다.

이 아이디어는 David 씨가 요청했습니다. 그와 저 사이의 다음 이메일 대화는 제안 된 동기화 4kva 스택 형 인버터 회로의 주요 사양을 자세히 설명합니다.

이메일 # 1

안녕하세요 Swagatam,

첫째로 저는 전 세계에 대한 귀하의 기여에 감사를 표하고 싶었습니다. 정보와 가장 중요한 것은 제 생각에 다른 사람들을 돕기 위해 귀하의 지식을 공유하려는 귀하의 의지는 여러 가지 이유로 매우 중요합니다.

저는 여러분이 공유 한 회로 중 일부를 제 목적에 맞게 개선하고 싶습니다. 불행히도 회로에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하는 동안 저는 스스로 수정할 수있는 창의성과 지식이 부족합니다.

일반적으로 회로가 작 으면 회로를 따라갈 수 있으며 더 큰 회로도에 연결 / 연결되는 위치를 볼 수 있습니다.

당신이 매우 바쁜 사람이라는 착각은 없지만 당신의 소중한 시간을 불필요하게 낭비하고 싶지는 않지만, 제가 이루고 싶은 것을 설명하려고 노력하고 싶습니다.

최종 목표는 태양 광 PV, 풍차 및 바이오 디젤 발전기를 사용하여 다중 소스 재생 가능 에너지 마이크로 그리드를 구축 (구성 요소 조립)하는 것입니다.

첫 번째 단계는 PV 태양 광 인버터 개선입니다.

2kW 230V의 일정한 출력을 유지할 수있는 48V 순수 사인파 인버터 회로를 사용하고 싶습니다. 매우 짧은 기간 동안이 출력의 최소 3 배를 전달할 수 있어야합니다.

병렬로 작동하고 AC 버스 바에 연결되는 여러 인버터 장치를 생성하기 위해 달성하고자하는 핵심 수정 사항입니다.

각 인버터가 주파수, 전압 및 전류 (부하)에 대해 AC 버스 바를 독립적이고 지속적으로 샘플링하기를 바랍니다.

이 인버터를 슬레이브 유닛이라고 부를 것입니다.

반전 모듈이라는 아이디어는 '플러그 앤 플레이'입니다.

AC 버스 바에 연결된 인버터는 AC 버스 바의 주파수를 지속적으로 샘플링 / 측정하고이 정보를 사용하여 4047 IC의 입력을 구동하여 클럭 출력이 주파수를 정확하게 복제 할 때까지 향상되거나 지연 될 수 있도록합니다. 두 파형이 동기화되면 인버터는 인버터 출력단을 AC 버스 바에 연결하는 접점 또는 릴레이를 닫습니다.

바의 주파수 또는 전압이 사전 결정된 공차를 벗어나는 경우 인버터 모듈은 출력단의 릴레이 또는 접촉기를 개방하여 인버터 출력단을 AC 바에서 효과적으로 분리하여 자체를 보호해야합니다.

또한 일단 AC 버스 바에 연결되면 슬레이브 장치가 휴면 상태가되거나 바의 부하가 모든 슬레이브 인버터의 합보다 적을 때 인버터의 출력 단계가 휴면 상태가됩니다. AC 버스 바에 3 개의 슬레이브 인버터가 연결되어 있지만 바의 부하가 1.8kW에 불과하면 다른 두 개의 슬레이브가 휴면 상태가된다고 상상해보십시오.

“대역 통과 필터 회로도 ”

바의 부하가 3kW로 급증하면 수면 전환 중 하나가 즉시 깨어나 (이미 동기화 상태에 있음) 추가로 필요한 에너지를 공급할 수 있다는 것도 역수입니다.

각 출력단의 일부 대형 커패시터가 필요한 에너지를 공급하는 반면 인버터가 깨어나는 동안 매우 짧은 순간을 가질 것이라고 생각합니다.

각 인버터를 서로 직접 연결하는 것이 아니라 독립적으로 자율적으로 연결하는 것이 바람직합니다 (내 생각에는).

마이크로 컨트롤러 나 유닛 오류나 서로 확인하는 오류나 시스템에 '주소'가있는 유닛을 피하고 싶습니다.

제 생각에는 AC 버스 바에 처음으로 연결된 장치가 지속적으로 연결되는 매우 안정적인 기준 인버터가 될 것이라고 생각합니다.

이 기준 인버터는 다른 슬레이브 장치가 자체 출력을 생성하는 데 사용할 주파수와 전압을 제공합니다.

불행히도 슬레이브 유닛이 잠재적으로 참조 유닛이 될 수있는 피드백 루프를 방지 할 수있는 방법을 이해할 수 없습니다.

이 이메일의 범위를 넘어서, 부하가 DC 최대 출력 용량을 초과하는 경우 에너지를 공급하기 위해 기준 인버터와 동기화하는 AC 버스 바에 연결하고 싶은 작은 발전기가 있습니다.

전체적인 전제는 AC 버스 바에 제공되는 부하는 얼마나 많은 인버터와 궁극적으로 얼마나 많은 발전기가 수요를 충족시키기 위해 자율적으로 연결 또는 분리되는지를 결정한다는 것입니다. 이것이 에너지를 절약하거나 적어도 에너지를 낭비하지 않기를 바랍니다.

다중 모듈로 완전히 구축 된 시스템은 확장 / 축소가 가능할뿐만 아니라 견고하고 탄력적 일 것입니다. 따라서 누군가 또는 아마도 두 대의 장치에 장애가 발생하더라도 시스템은 감소 된 용량으로 모두 계속 작동 할 것입니다.

블록 다이어그램을 첨부하고 당분간 배터리 충전을 제외했습니다.

저는 AC 버스에서 배터리 뱅크를 충전하고 이렇게 48V DC로 정류 할 계획입니다. 이렇게하면 발전기 나 재생 가능 에너지 원에서 충전 할 수 있습니다. 이것이 아마도 DC mppt를 사용하는 것만 큼 효율적이지 않다는 것을 알고 있지만 제가 생각하는 것은 효율성 저하 나는 유연성을 얻습니다. 나는 마을이나 전력망에서 멀리 떨어져 산다.

참고로 최대 부하가 최대 30kW까지 상승 할 수 있지만 AC 버스 바에는 2kW의 최소 일정 부하가 있습니다.

내 계획은 태양 광 PV 패널과 2 개의 3kW (피크) 풍차가 제공하는 첫 번째 10 ~ 15kW를 제공하는 것입니다. 풍차는 DC 및 1000Ah 48V 배터리 뱅크로 정류되는 야생 AC입니다. (배터리 수명을 보장하기 위해 용량의 30 %를 초과하는 배수 / 방전을 피하고 싶습니다.) 나머지 드물고 간헐적 인 에너지 수요는 제 발전기가 충족 할 것입니다.

이 드물고 간헐적 인로드는 내 작업장에서 비롯됩니다.

나는 공기 압축기 및 테이블 톱의 모터와 같은 유도 성 부하 시동 전류의 시스템 느슨 함을 처리하거나 픽업하기 위해 커패시터 뱅크를 구축하는 것이 현명 할 수 있다고 생각했습니다.

그러나 현재로서는 더 나은 / 저렴한 방법이 없는지 확실하지 않습니다.

귀하의 의견과 의견은 대단히 감사하고 소중하게 생각합니다. 저에게 다시 연락 할 시간이 있기를 바랍니다.

시간과 관심을 가져 주셔서 감사합니다.

내 BlackBerry® 무선 장치에서 David Sent에 대해 감사합니다.

내 답장

안녕 데이비드,

귀하의 요구 사항을 읽고 올바르게 이해했으면합니다.

4 개의 인버터 중 하나만 자체 주파수 생성기를 갖고 다른 인버터는이 메인 인버터 출력에서 주파수를 추출하여 실행되므로 모두 서로 동기화되고이 마스터 인버터의 사양과 동기화됩니다.

나는 그것을 디자인하려고 노력하고 그것이 예상대로 작동하기를 바라며 언급 한 사양에 따라 구현할 것입니다. 그러나 구현은 개념을 이해하고 어디에서나 완벽하게 수정 / 조정할 수있는 전문가에 의해 수행되어야합니다. 필요합니다 .... 그렇지 않으면이 합리적으로 복잡한 디자인으로 성공하는 것이 매우 어려울 수 있습니다.

기본 개념과 회로도 만 제시 할 수 있습니다. 나머지는 엔지니어가 담당합니다.

완료하는 데 시간이 좀 걸릴 수 있습니다. 이미 대기열에 대기중인 요청이 많기 때문에이 작업은 게시되는대로 아들로서 알려 드리겠습니다.

안부 스와 그

이메일 # 2

안녕하세요 Swagatam,

신속한 답변에 감사드립니다.

그것은 내가 염두에 둔 것이 아니라 확실히 대안을 나타냅니다.

내 생각에 각 장치에는 AC 버스 바의 주파수를 보는 두 개의 주파수 측정 하위 회로가 있으며이 장치는 인버터 사인파 발생기의 클록 펄스를 생성하는 데 사용됩니다.

다른 주파수 측정 하위 회로는 인버터 사인파 발생기의 출력을 살펴 봅니다.

인버터 사인파 생성기 클럭 펄스로 피드백하여 클럭 신호를 전진 시키거나 사인파 생성기의 출력이 AC 바의 사인파와 정확히 일치 할 때까지 클럭 신호를 지연시키는 opamp 어레이를 사용하는 비교 회로가있을 수 있습니다. .

인버터의 출력단의 주파수가 AC 버스 바의 주파수와 일치하면 인버터의 출력단을 가급적 제로 크로스 오버 포인트에서 AC 바에 연결하는 SSR이 있습니다.

이렇게하면 하나의 인버터 모듈이 고장날 수 있으며 시스템은 계속 작동합니다. 마스터 인버터의 목적은 휴면 상태가되지 않고 초기 AC 바 주파수를 제공하는 모든 인버터 모듈의 목적이었습니다. 그러나 실패한 경우 하나가 '온라인'인 한 다른 장치는 영향을받지 않습니다.

부하가 변경되면 슬레이브 장치를 종료하거나 시작해야합니다.

당신의 관찰은 맞았습니다. 저는 '전자 공학'사람이 아닙니다. 저는 기계 및 전기 엔지니어입니다. 저는 냉각기, 발전기 및 압축기와 같은 대형 플랜트 품목으로 작업합니다.

이 프로젝트가 진행되고 더 구체화되기 시작함에 따라 돈 선물을 받기 위해 열망하고 있습니까? 나는 많이 가지고 있지 않지만 웹 사이트 호스팅 비용을 지원하기 위해 페이팔을 통해 약간의 돈을 선물 할 수 있습니다.

다시 감사합니다.

귀하의 의견을 기다리겠습니다.

나마스테

데이비드

내 답장

감사합니다 David,

기본적으로 인버터가 주파수 및 위상 측면에서 서로 동기화되기를 원하며, 어떤 이유로 인해 이전 인버터가 고장난 경우 각 인버터가 마스터 인버터가되어 전하를 인계받을 수 있기를 원합니다. 권리?

복잡한 IC 나 구성을 사용하지 않고 내가 가진 지식과 상식으로이 문제를 해결하려고합니다.

따뜻한 안부 Swag

이메일 # 3

안녕하세요 Swag,

그것은 하나의 추가 요구 사항을 고려한 너트 쉘입니다.

부하가 감소하면 인버터는 에코 또는 대기 모드로 전환되고 부하가 증가하거나 증가하면 수요를 충족하기 위해 깨어납니다.

나는 당신이 가고있는 접근 방식을 좋아합니다 ...

저를 배려 해주셔서 대단히 감사합니다.

나마스테

감사합니다.

데이비드

디자인

Mr. David의 요청에 따라 제안 된 4kva 스택 형 전력 인버터 회로는 4 개의 개별 인버터 회로 형태 여야하며, 이는 연결된 장치에 정확한 양의 자기 제어 전력을 공급하기 위해 서로 동기화하여 적절히 쌓을 수 있습니다. 부하가 어떻게 켜지고 꺼지는 지에 따라 달라집니다.

최신 정보:

몇 가지 생각을 한 후에 디자인이 실제로 너무 복잡 할 필요가 없으며 아래 표시된 것처럼 간단한 개념을 사용하여 구현할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

필요한 인버터 수에 대해 관련 다이오드, 트랜지스터 및 변압기와 함께 IC 4017 만 반복하면됩니다.

오실레이터는 단일 부품이며 핀 3을 IC 4017의 핀 14와 통합하여 모든 인버터와 공유 할 수 있습니다.

피드백 회로는 개별 인버터에 대해 정밀하게 조정되어야 차단 범위가 모든 인버터에 대해 정확히 일치합니다.

훨씬 쉬운 버전이 이미 위에 업데이트되었으므로 다음 디자인과 설명은 무시할 수 있습니다.

인버터 동기화

여기서 주된 과제는 마스터 인버터가 작동하는 한 각 슬레이브 인버터가 마스터 인버터와 동기화되도록하는 것이며, 마스터 인버터가 작동하지 않거나 작동을 멈출 경우 후속 인버터가 충전되고 마스터 인버터 자체가됩니다.
그리고 두 번째 inveter도 실패하면 세 번째 인버터가 명령을 받아 마스터 인버터 역할을합니다.

실제로 인버터를 동기화하는 것은 어렵지 않습니다. 우리는 SG3525, TL494 등과 같은 IC를 사용하여 쉽게 수행 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 설계의 어려운 부분은 마스터 인버터가 실패 할 경우 다른 인버터 중 하나가 빠르게 마스터가 될 수 있도록하는 것입니다.

그리고 이것은 순식간에 주파수, 위상 및 PWM에 대한 제어를 잃지 않고 부드러운 전환으로 실행되어야합니다.

훨씬 더 나은 아이디어가있을 수 있다는 것을 알고 있으며, 언급 된 기준을 충족하기위한 가장 기본적인 디자인이 다음 다이어그램에 나와 있습니다.

위의 그림에서 상부 인버터 # 1이 마스터 인버터를 형성하고 하부 인버터 # 2가 슬레이브를 형성하는 두 개의 동일한 단계를 볼 수 있습니다.

인버터 # 3 및 인버터 # 4 형태의 더 많은 스테이지는 이러한 인버터를 개별 옵토 커플러 스테이지와 통합하여 동일한 방식으로 셋업에 추가되어야하지만 opamp 스테이지를 반복 할 필요는 없습니다.

이 설계는 주로 IC 555 기반 발진기와 IC 4013 플립 플롭 회로로 구성됩니다. IC 555는 IC 4013의 클록 입력에 공급되는 100Hz 또는 120Hz의 속도로 클록 주파수를 생성하도록 조작 된 다음 핀 # 1에서 로직 하이로 출력을 교대로 뒤집어 필요한 50Hz 또는 60Hz로 변환합니다. 핀 # 2.

이러한 교류 출력은 전원 장치 및 변압기를 활성화하여 원하는 220V 또는 120V AC를 생성하는 데 사용됩니다.

앞서 논의한 바와 같이 여기서 중요한 문제는 두 인버터를 동기화하여 주파수, 위상 및 PWM과 관련하여 정확하게 동기화 할 수 있도록하는 것입니다.

처음에는 모든 관련 모듈 (스택 형 인버터 회로)이 정확히 동일한 구성 요소로 개별적으로 조정되어 동작이 서로 완벽하게 동등합니다.

그러나 정확하게 일치하는 속성이 있더라도 인버터가 고유 한 방식으로 묶이지 않는 한 완벽하게 동기화 될 것으로 기대할 수 없습니다.

이는 실제로 위의 설계에 표시된대로 opamp / optocoupler 단계를 통해 '슬레이브'인버터를 통합함으로써 수행됩니다.

처음에는 마스터 인버터 # 1이 켜지면 opamp 741 단계에 전원이 공급되고 출력 전압의 주파수 및 위상 추적을 초기화 할 수 있습니다.

이것이 시작되면 후속 인버터가 모두 전원 라인에 전원을 추가하기 위해 켜집니다.

알 수 있듯이 opamp 출력은 옵토 커플러를 통해 모든 슬레이브 인버터의 타이밍 커패시터와 연결되어 슬레이브 인버터가 마스터 인버터의 주파수와 위상 각을 따르도록합니다.

그러나 여기서 흥미로운 점은 순간적인 위상 및 주파수 정보와 함께 opamp의 래칭 요소입니다.

이는 모든 인버터가 이제 마스터 인버터에서 지정된 주파수 및 위상으로 전달 및 실행되기 때문에 발생합니다. 즉, 마스터 인버터를 포함하여 인버터가 고장 나는 경우 opamp가 순시 주파수를 빠르게 추적하고 주입 할 수 있음을 의미합니다. 위상 정보를 확인하고 기존 인버터가이 사양으로 실행되도록하면 인버터는 opamp 단계에 대한 피드백을 유지하여 전환을 원활하고 자체 최적화 할 수 있습니다.

따라서 opamp 단계는 사용 가능한 전원 사양의 라이브 추적을 통해 제안 된 모든 스택 형 인버터를 완벽하게 동기화하는 첫 번째 과제를 처리합니다.

이 기사의 다음 부분에서 우리는 동기화 된 PWM 사인파 단계 , 이는 위에서 논의한 디자인의 다음 중요한 기능입니다.

이 기사의 위 부분에서 우리는 설계의 동기화 세부 사항을 설명하는 4kva 동기화 스택 형 인버터 회로의 주요 섹션을 배웠습니다. 이 기사에서는 설계를 정현파와 동일하게 만드는 방법과 관련된 인버터에서 PWM의 올바른 동기화를 보장하는 방법을 연구합니다.

인버터에서 사인파 PWM 동기화

다음 그림과 같이 IC 555 및 IC 4060을 사용하여 간단한 RMS 정합 PWM 등가 사인파 파형 발생기를 만들 수 있습니다.

그런 다음이 설계를 사용하여 인버터가 출력과 연결된 전원 라인에서 사인파 등가 파형을 생성 할 수 있습니다.

이러한 PWM 프로세서 각각은 스택 형 인버터 모듈 각각에 개별적으로 필요합니다.

최신 정보: 각 MJ3001베이스가 개별 1N4148 다이오드를 통해 특정 BC547 콜렉터와 연결되는 경우 단일 PWM 프로세서를 공통으로 사용하여 모든 트랜지스터베이스를 절단 할 수 있습니다. 이것은 디자인을 크게 단순화합니다.

위의 PWM geneartor 회로에 관련된 여러 단계는 다음 사항을 통해 이해할 수 있습니다.

IC 555를 PWM 생성기로 사용

IC 555는 기본 PWM 생성 회로로 구성됩니다. 원하는 RMS에서 조정 가능한 PWM 등가 펄스를 생성 할 수 있으려면 IC는 핀 7에서 빠른 삼각파가 필요하고 출력 핀 # 3에서 PWM 레벨을 결정하는 핀 5에서 기준 전위가 필요합니다.

IC 4060을 삼각파 생성기로 사용

삼각파를 생성하기 위해 IC 555는 IC 4060 발진기 칩에서 획득 한 핀 # 2에 사각 파가 필요합니다.

IC 4060은 PWM의 주파수 또는 각 AC 하프 사이클의 '필러'수를 결정합니다.

IC 4060은 주로 인버터 출력의 샘플 저주파 콘텐츠를 핀 # 7의 비교적 높은 주파수로 곱하는 데 사용됩니다. 샘플 주파수는 기본적으로 PWM 초핑이 모든 invetrer 모듈에 대해 동일하고 동기화되었는지 확인합니다. 이것이 IC 4060이 포함 된 주된 이유입니다. 그렇지 않으면 다른 IC 555가 대신 작업을 쉽게 수행 할 수있었습니다.

IC 555의 5 번 핀에서 기준 전위는 회로의 맨 왼쪽에 표시된 opamp 전압 팔로워에서 획득합니다.

이름에서 알 수 있듯이이 opamp는 핀 # 3에 나타나는 핀 # 6에서 정확히 동일한 크기의 전압을 제공하지만 핀 # 3의 핀 # 6 복제는 훌륭하게 버퍼링되므로 더 풍부합니다. pin3 품질, 이것이 디자인에이 단계를 포함시킨 정확한 이유입니다.

이 IC의 pin3에 연결된 10k 사전 설정은 RMS 레벨을 조정하는 데 사용되며 이는 궁극적으로 IC 555 출력 PWM을 원하는 RMS 레벨로 미세 조정합니다.

그런 다음이 RMS는 지정된 PWM RMS 레벨에서 작동하도록 전원 장치의베이스에 적용됩니다. 그러면 출력 AC가 올바른 RMS 레벨을 통해 순수한 사인파와 같은 속성을 획득하게됩니다. 이는 모든 트랜스포머의 출력 권선에 LC 필터를 사용함으로써 더욱 향상 될 수 있습니다.

이 4kva 스택 형 동기화 인버터 회로의 다음 부분과 마지막 부분에서는 인버터가 다양한 부하 스위칭에 따라 출력 전원 라인에 정확한 양의 와트를 전달하고 유지할 수 있도록하는 자동 부하 수정 기능을 자세히 설명합니다.

우리는 지금까지 제안 된 동기화 된 4kva 스택 형 인버터 회로에 대한 두 가지 주요 요구 사항을 다루었습니다. 여기에는 인버터 전반에 걸친 주파수, 위상 및 PWM 동기화가 포함되어있어 인버터 중 하나의 고장이 위의 매개 변수 측면에서 나머지에 영향을 미치지 않습니다. .