Бестрансформаторный инвертор — все, что вам нужно знать

Иногда технологии могут сделать гигантский скачок вперед для коллективного сообщества. Одной из таких разработок является бестрансформаторная технология. Он предлагает коммунальным предприятиям, независимым производителям электроэнергии и интеграторам неограниченную подачу электроэнергии и упрощенную систему. Это означает, что два наиболее распространенных типа коммерческих фотоэлектрических установок могут использовать более эффективные методы и снизить затраты.

Бестрансформаторные инверторы меньше и легче, чем их трансформаторные аналоги, что может быть основной причиной для их рассмотрения.

Читайте дальше, чтобы узнать, как работают бестрансформаторные инверторы, лучшие схемы для них, рекомендации по установке и их преимущества.

Что такое бестрансформаторный инвертор?

Инвертор мощности преобразует электричество постоянного тока (DC) более низкого напряжения в электричество переменного тока (AC) более высокого напряжения, которое используют бытовые приборы.

Вместо того, чтобы нуждаться во внутреннем трансформаторе для преобразования энергии, бестрансформаторный инвертор может повышать напряжение с помощью компьютеризированного многоэтапного процесса. Электронные компоненты внутри инвертора преобразуют мощность постоянного тока с более низкой частотой в переменный ток с более высокой частотой. Затем он преобразует мощность обратно в постоянный ток и, наконец, в напряжение переменного тока стандартной частоты.

3 лучшие схемы для бестрансформаторных инверторов

Три лучшие конфигурации схем для бестрансформаторных инверторов — это IC 4047, компактная конструкция мощностью 200 Вт и схемы солнечных инверторов. Они небольшие, относительно простые и работают от батареи или солнечной энергии, а не от внутреннего трансформатора.

IC 4047

Рис. 4. IC 4047

IC 4047 — одна из самых простых схем, которые можно использовать для бестрансформаторного инвертора. Он не требует начальной загрузки или специальных микросхем драйверов.

Однако он в два-три раза больше, чем аналогичные N-канальные устройства с пониженной термостойкостью и повышенными характеристиками по току. Таким образом, дизайнеры избегают его для профессиональных и коммерческих устройств.

Как это работает

IC 4047 — это маломощный мультивибратор, который можно использовать как в нестабильных, так и в моностабильных режимах MV. Вы можете интегрировать внешние триггерные входы в нестабильном режиме (истинное стробирование или комплементарное стробирование). В моностабильном режиме вы можете запустить IC по положительному фронту или по отрицательному фронту.

Его функция повторного запуска позволяет увеличить время вывода до нужного вам значения.

Он также имеет встроенный генератор, который позволяет использовать параметры переменной частоты с внешней сетью RC.

Конфигурация

• Сила: Аккумуляторы рассчитаны на 190 В при полной зарядке и 160 В при умеренной зарядке.
• ИК 555 :ШИМ
• ИС операционного усилителя :настроен как компаратор с треугольными волнами для обработки необходимых SPWM
• Переключатель буфера BJT :установка в соответствии с импульсами SPWM с полевыми МОП-транзисторами нижнего плеча, переключенными на один и тот же шаблон
• МОП-транзисторы :должен быть рассчитан на работу с бестрансформаторным инвертором мощностью 3 кВА (например, IRFB4137PBF-ND)
• Ферритовый сердечник :вместо тяжелого железного трансформатора

Частотное тестирование

Используйте следующую формулу для измерения f в Гц, Rt в Омах и Ct в Фарадах:

f =1/1,453 x Rt x Ct

Вы захотите проверить выходной диапазон частот с помощью цифрового частотомера, пока не получите желаемые результаты.

Список деталей

• C1 =0,1 мкФ / пп 
• R1 =56 тыс.
• резистор 10/11 контакта IC =330 Ом – 2 ном. 
• МОП-транзисторы с верхним P-каналом =FQP4P40 — 2 шт.
• Нижние N-канальные МОП-транзисторы =IRF740 =2nos
• Затворные резисторы MOSFET =100k – 2nos
• Оптопары =4N25 – 2 шт.
• Стинеровские диоды =12 В, 1/2 Вт — 2 шт.

Компактный дизайн мощностью 200 Вт

Конфигурация мощностью 200 Вт проста и эффективна, не требует тяжелого трансформатора. Батареи, питающие его, не занимают много места и выдают 110 В переменного тока мощностью 200 Вт.

Как это работает

В простой инверторной схеме мощностью 200 Вт используется высоковольтное входное напряжение постоянного тока от восемнадцати 12-вольтовых аккумуляторов. Микросхеме требуется строгое рабочее напряжение 5-15 вольт, поэтому оно поступает от одной из 12-вольтовых батарей.

Конфигурация

• Сила: восемнадцать 12-вольтовых батарей, соединенных последовательно
• Осциллятор :ворота N1 (из IC 4093)
• IC :вход от одной из 12-вольтовых батарей, подключенный к соответствующему выходу микросхемы
• Для истинной синусоидальной инверсии :используйте генератор синусоидальных колебаний вместо входного генератора

Список деталей

• Аккумулятор =12 В/4 Ач, 18 шт.
• D1 =1N4148
• И-ИС =4093,
• Q1, Q2 =MPSA92
• 3 кв. =350 евангелийских франков.
• Q4, Q5 =340 евангелий.
• Q6, Q7 =K1058,
• Q8, Q9 =J162

Схема бестрансформаторного солнечного инвертора

Рис. 3. Бестрансформаторная схема солнечного инвертора

Бестрансформаторная схема солнечного инвертора исключает трансформатор за счет использования высоковольтных полевых МОП-транзисторов для использования солнечной энергии. Регулятор напряжения может помочь скорректировать колебания мощности в зависимости от потерь и увеличения мощности из-за колебаний солнечного света.

Как это работает

Безтрансформаторные схемы солнечных инверторов преобразуют солнечную энергию в электричество переменного тока. Они состоят из трех основных каскадов:генератора, выходного каскада и каскада подачи энергии.

Конфигурация

• Мощность :солнечные панели с диапазоном напряжения холостого хода от 17 В (сумерки) до 24 В (яркий солнечный свет), подаваемые на B1 и B2
• Подавляющий резистор и стабилитрон :ограничение до напряжения стабилитрона 15 В.
• Стабилизатор напряжения: для регулирования выходного напряжения солнечной батареи между солнечными и пасмурными днями, которое может варьироваться от 170 В до 260 В
• МОП-транзисторы :типы N и P, рассчитанные на 450 В и 5 А
• Осциллятор :ИК 555
• Вывод :силовые высоковольтные МОП-транзисторы

Формулы для R₁ , R₂ и C₁

Т₁ =0,7(R₁ +R₂ )С и Т₂ =0,7R₁ С

так

Т=0,7(R₁ +2R₂ )C или f=1,4/(R₁ +2R₂ )С

где

Т₁ =высокий период, T₂ =низкий период, T =общий период и f =частота

Список деталей

• B1 и B2 =от солнечной панели.
• C1 =0,1 мкФ
• Диоды =1N4148
• R1 =6K8
• R2 =140 тыс.
• R3 =10 тыс., 10 Вт,
• R4, R5 =100 Ом, 1/4 Вт
• Z1 =5,1 В 1 Вт

В качестве альтернативы вы можете установить полную схему инвертора H-bridge. Преимущество этого заключается в том, что вам нужно будет установить только одну солнечную панель, чтобы получить выходное напряжение 220 В.

Рис. 5. Бестрансформаторная схема солнечного инвертора

Бестрансформаторная схема солнечного инвертора исключает трансформатор за счет использования высоковольтных полевых МОП-транзисторов для использования солнечной энергии. Регулятор напряжения может помочь скорректировать колебания мощности в зависимости от потерь и увеличения мощности из-за колебаний солнечного света.

Конфигурация

• Мощность :солнечные панели с диапазоном напряжения холостого хода от 17 В (сумерки) до 24 В (яркий солнечный свет), подаваемые на B1 и B2
• Подавляющий резистор и стабилитрон :ограничение до напряжения стабилитрона 15 В.
• Стабилизатор напряжения: для регулирования выходного напряжения солнечной батареи между солнечными и пасмурными днями, которое может варьироваться от 170 до 260 В
• МОП-транзисторы :типы N и P, рассчитанные на 450 В и 5 А
• Осциллятор :ИК 555
• Вывод :силовые высоковольтные МОП-транзисторы

Формулы для R₁ , R₂ и C₁

Т₁ =0,7(R₁ +R₂ )С и Т₂ =0,7R₁ С

так

Т=0,7(R₁ +2R₂ )C или f=1,4/(R₁ +2R₂ )С

где

Т₁ =высокий период, T₂ =низкий период, T =общий период и f =частота

Список деталей

• B1 и B2 =от солнечной панели.
• C1 =0,1 мкФ
• Диоды =1N4148
• R1 =6K8
• R2 =140 тыс.
• R3 =10 тыс., 10 Вт,
• R4, R5 =100 Ом, 1/4 Вт
• Z1 =5,1 В 1 Вт

В качестве альтернативы вы можете установить полную схему инвертора H-bridge. Преимущество заключается в том, что вам нужно будет установить только одну солнечную панель, чтобы получить выходное напряжение 220 В.

Соображения по установке бестрансформаторных инверторов

Рис. 4. Рабочие, устанавливающие и тестирующие бестрансформаторные инверторы

Использование традиционных инверторов означает, что каждый из них должен быть соединен с одним или специальным изолирующим трансформатором. Мощность сразу же снижается, так как изолированные трансформаторы имеют КПД не более 99%. Кроме того, громоздкий размер и предел дальности действия сразу же мешают вам. Бестрансформаторные инверторы подключаются непосредственно к зданию или подпанели, если она достаточного размера.

Без тяжелого трансформатора конструкция легкая и маневренная, что расширяет возможности установки. Я бы также исключил огромное количество проводов постоянного тока, а также длину и стоимость проводов переменного тока. Вы можете подключить несколько инверторов параллельно без трансформаторов, используя прямую мощность для наиболее стабильной работы.

Различия между трансформаторными и бестрансформаторными инверторами

Основное различие между бестрансформаторными инверторами и традиционными инверторами заключается в самом трансформаторе. Отсутствие трансформатора освобождает место для более чистой, легкой и прямой конструкции. Это также делает его более эффективным. Компьютеризированный процесс и модернизированные электрические компоненты заменяют трансформатор.

Эти источники бесперебойного питания теперь широко используются в центрах обработки данных с небольшими установками. Они доступны в диапазоне номинальных мощностей от менее 10 кВА до примерно 300 кВА.

Преимущества использования бестрансформаторного инвертора

Рис. 5. Легкий и компактный бестрансформаторный инвертор

Бестрансформаторные инверторы более эффективны, чем обычные, и позволяют избежать внутренних потерь энергии. Это также устраняет дополнительные затраты на компоненты из-за отсутствия трансформатора, который является громоздким и большим. Бестрансформаторные версии легкие и компактные, в них используется электронное переключение, а не механическое.

Бестрансформаторные инверторы также имеют меньший механический шум и меньше тепла от механических компонентов. В целом, эти свойства удешевляют сборку из-за отсутствия охлаждающих вентиляторов, трансформаторов и других громоздких компонентов.

Обычные инверторы работают через один PowerPoint. Это означает, что низкая производительность одного компонента снизит общий выход постоянного тока. С бестрансформаторными инверторами вы можете установить их в двух разных направлениях, генерируя выход постоянного тока.

Заключение

В целом, бестрансформаторные инверторы экономичны из-за меньшего количества и более эффективных электрических компонентов. У вас есть разные варианты схем, но общее преимущество бестрансформаторных моделей заключается в универсальности. Использование более компактных приборов и электроники меньшего размера удешевляет производство и стоимость для потребителя.

Варианты схемы зависят от того, какой тип выхода постоянного тока требуется. В качестве альтернативы бестрансформаторные компоненты обеспечивают преимущество в скорости и эффективности. Эта технология развивалась и совершенствовалась десятилетиями и в будущем произведет революцию в электронном потреблении.