Easyelectronics.ru

Друзья,

Я тут в рамках программы самообразования думаю собрать subj. Для начала на том, что уже есть в куче хлама, хочу получить 250-300Вт выходной мощности. При этом обойтись без огромного железа и, по возможности, не получить утюг, то есть с высоким КПД.
Схема придумалась вот такая:

Крупно
Идея заключается в том, чтобы формировать синус с помощью ШИМ-модулированного сигнала частотой, скажем 62,5 кГц.
При этом в каждом периоде должно меняться направление тока, что обеспечит размагничивание магнитопровода, чтобы не допустить его насыщения.
Формирование ШИМ-сигнала делается на микроконтроллере AVR ATTiny45. В коробке есть также AT90PWM316. Он имеет всякие плюшки, как раз для таких применений.

Есть пример программы для подобной задачи.

На первом этапе думаю обойтись без обратной связи, так как преобразователь должен иметь невысокое выходное сопротивление.

Основная сложность будет в трансформаторе, так как первичка содержит всего 1-2 витка.
Для расчетов буду использовать эти программы.

Предлагаю разобрать вместе достоинства и недостатки схемы.

А что, если добавить конденсатор к трансформатору, чтобы получить резонанс на частоте ШИМ и сделать мягкое переключение ключей?

Идея не нова, так делают ИБП, только вот трансформатор для данной схемы всё же нужен тяжелый - 50Гц. Ну или если ставить импульсный, надо будет добавить выпрямитель и мост на выходе.

может проще какой-нибудь усилитель класса D-взять +простенький генератор на 50гц? . хотя 200-300вт, наверно сложно найти будет, но в мосте многие тоже работают

Вот картинка сигнала на выходе усилителя класса D

Что мне мешает получить то же самое, только с заранее заданной последовательностью, формируемой микроконтроллером?
Импульс противоположной полярности в каждом периоде обеспечит перемагничивание сердечника и нормальную работу импульсного транса. А фильтр не пропустит на выход ВЧ составляющую. По крайней мере ослабит ее.


Можете пояснить, для чего?


В смысле двойное преобразование? Так это лишние потери на выпрямителе и еще одном комплекте ключей. Смысл?

>>Что мне мешает получить то же самое, только с заранее заданной последовательностью, формируемой микроконтроллером?

Да ничто не мешает, даже я. Я просто предложил ещё вариант, только проще. нет так нет

Хз, делают так обычно... Видимо размагнитить сердечник не так просто, это же не однотактный преобразователь с диодом на выходе. Коротким обратным импульсом не отделаешься - прямой и обратный ход должны быть симметричны.

Поскольку генератор импульсов на контроллере, легко менять последовательность, можно поэкспериментировать.

Непонятно откуда на вторичной обмотке возьмется 50 Гц. Мне кажется без выпрямителя не получится.

На выходе усилителя класса Д, работающем на 200 кГц, откуда берется 20 Гц?

Вот здесь в принципе то же самое, только вместо динамика первичка трансформатора, а на вторичке до фильтра - вч импульсы, промодулированные 50 Гц, а после фильтра - чистые 50 Гц.

В усилителе нет трансформатора. Чтобы на вторичке были 50 Гц надо и магнитный поток чтобы пульсировал по синусу с этими 50 Гц. А если трансформатор работает на 60 кГц то это на выходе и будет. Через фильтр такая частота не пройдет и заметного тока в нагрузке не возникнет. Амплитуду этих 60 кГц можно регулировать но, что это даст, без выпрямителя?

Всегда думал, что есть два основных варианта такого преобразователя.

1. вход 12 DC -> Мост -> 50 Гц транс -> выход 220 AC
2. вход 12 DC -> Мост -> 60-200 кГц транс -> выпрямитель -> инвертор -> выход 220 AC

А если, допустим, фильтр исключить, а в качестве нагрузки подключить электродвигатель асинхронный, и подать 60кГц, промодулированный 50 Гц, ток через нагрузку потечет?

Он промодулирован то как в АМ радиопередаче, НЧ выйдет только после детектора. Да и двигатель сам тоже фильтр для высокой частоты.

От вас, честно говоря, не ожидал.


Кстати, а как вот в этом всем инвертор работает? На частоте 50 Гц что-ли? Модифицированная синусоида? Это нам не подходит. А если шим-модулятор с частотой 50Гц, то какая разница, пройдет он через повышающий импульсный транс или нет?

Почему бы сразу не промодулировать?

Или причина в том, что при любом отклонении от симметричной формы сердечник вылетает в насыщение за несколько периодов?
А если сердечник взять с запасом по габариту и с зазором? Он все равно меньше железного транса будет.

12В -> двигатель на 12В -> генератор на 220В -> чистая синусоида 220В

На выходе трансформатора будет амплитудно-модулированный сигнал (как в радиопередатчике).

Конечно можно и промодулировать - причем половинкой синусоиды. Но после трансформатора сигнал придется детектировать (выпрямлять с помощью диода (диодов) и переключать полярность от полуволны к полуволне. Я думал об этом, но как-то некрасиво получается.

По крайней мере, все промышленные инверторы, которые я разбирал (кроме UPS), были сделаны по схеме "вход 12 DC -> Мост -> 60-200 кГц транс -> выпрямитель -> инвертор -> выход 220 AC"

Насколько я знаю, в UPS с синусоидальным выходом синусоида формируется по схеме, аналогичной приведенной в самом первом сообщении, только она применяется в качестве двухтактного ШИМ формирователя сигнала 50 Гц (между ключами и трансформатором ставятся фильтры) и трансформатор используется на 50 Гц.

Я делал с почти чистым синусом, по простой схеме 80-х годов (задающий генератор на К155ЛА3). Правда с железным трасформатором. Работало. КПД был около 70-80% - зависело от номинала и характера (активная/реактивная) нагрузки. Правда я делал на 100Вт и получился относительно тяжелым. На 300Вт конечно будет еще тяжелее, но КПД НЧ трансформаторов растет с увеличением мощности.

А импульсники с чистым синусом делают примерно так:
1. МК делает шим на подобие TL494 и управляет push-pull схемой так, чтобы на выходе транса были полу-волны синуса с частотой 100Гц.
2. На выходе трансформатора стоит выпрямитель (мост например) и небольшой кондер - такой, чтоб сгладить ВЧ колебания, но не зажимать 100Гц
3. Потом идет обычная мостовая схема на полевиках, которая инвертирует четные (или не-четные - кому как нравится) полу-волны.
4. По желанию выходной сигнал еще и через фильтр прогоняется (LC например - но это опять будет тяжело и громоздко).

Как-то так. Но там своих заморочек хватает. Во всяком случае в сети видел много схем, но дюже сложные - собирать и отлаживать лениво. А те, что простые - не такие надежные.

P.S. Мне нужен был чистый синус чтоб асинхронники питать. Там реактивная нагрузка и обычный кетайский преобразователь либо сам вылетал, либо мотор жег.