利用d类放大器实现正弦波逆变器的功能,将小的正弦波输入频率转换为等效的正弦波功率因数,最后由一个电路进行处理h桥是司机从直流电池源产生市电正弦波交流输出。
什么是d类放大器
工作原理d类放大器实际上是简单而且非常有效。输入模拟信号,例如来自振荡器的音频信号或来自振荡器的正弦波形,切成等同的PWM也称为SPWM。
这些正弦等值的pwm或变频调速s被馈电到功率BJT级,在那里这些被大电流放大,并应用到一个升压变压器的初级。
变压器最终将正弦等效SPWM转换为220V或120V的正弦波交流,其波形与振荡器输入的正弦波信号完全一致。
d类逆变器的优点
d类逆变器的主要优点是它的高效率(几乎100%)和合理的低成本。
d类放大器易于构建和设置,使用户能够快速生产高效、高功率的正弦波逆变器,而没有许多技术上的麻烦。
由于bjt必须与pwm一起工作,这使得它们更加凉爽和高效,这反过来又使它们能够与更小的散热器一起工作。
实用的设计
下图是一个实用的d类逆变器电路设计:
pwm类逆变器的工作是相当简单的。正弦波信号被运算放大器A1级放大到足以驱动电子开关ES1- ES4的水平。
电子开关ES1—ES4开关,在晶体管T1—T4桥的底部交替产生矩形脉冲。
输入正弦信号对PWM或脉冲宽度进行调制,产生等效的正弦PWM馈送给功率晶体管和变压器,最终在变压器二次输出处产生预期的220V或120V正弦波主交流。
由ES1 --- ES4输出产生的矩形信号的占空比由放大的输入正弦波信号的幅度调制,这导致与正弦波RM成比例的输出切换SPWM信号。因此,输出脉冲的导通时间符合输入正弦信号的瞬时幅度。
开启时间和关闭时间的开关周期间隔共同决定频率,频率将是恒定的。
因此,在没有输入信号的情况下,就会产生一个尺寸一致的矩形信号(方波)。
为了在变压器的输出端获得相当好的正弦波,ES1的矩形波的频率应该至少是输入正弦信号中最高频率的两倍。
电子开关作为放大器
标准的工作PWM放大器由围绕ES1- ES4的4个电子开关实现。假设运放的输入在零电平,导致电容C7通过R8充电,直到C7的电压达到足以接通ES1的电平。
ES1现在关闭并开始放电C7,直到其电平下降到ES1电平的开关。ES1现在关闭再次启动C7充电,并且循环以50kHz的速率快速打开/关闭,由C7和R8的值确定。
现在,如果我们考虑在运算放大器的输入处存在正弦波,它有效地导致C7的充电周期产生强制变化,从而导致ES1输出PWM切换以根据上升和跌倒序列进行调制正弦波信号。
ES1输出的矩形波现在产生SPWM,其占空比现在随输入的正弦信号而变化。
这导致一个正弦波等效SPWM在T1- T4电桥上交替切换,然后切换变压器的一次,从变压器的二次导线产生所需的交流市电。
由于二次交流电压是根据一次SPWM开关产生的,因此合成交流是输入正弦信号的完全等效正弦波交流。
正弦波振荡器
如上所述,D类逆变器放大器需要从正弦波Geneartor电路输入的正弦波信号。
下图显示了一个非常简单的单晶体管正弦波产生电路,它可以有效地与PWM逆变器集成。
以上的频率正弦波发生器大约250 Hz,但我们需要这左右50 Hz,可以通过适当改变C1 --- C3和R3,R4的值来改变。
一旦设定了频率,该电路的输出可以与逆变器板的C1、C2输入相连接。
PCB设计和变压器布线
零件清单
变压器:0-9V / 220V电流,取决于晶体管瓦数和电池啊等级
规格:
所提出的d类PWM逆变器是一个10瓦的小型测试样机。10瓦的低输出是由于使用低功率晶体管的T1- T4。
通过用TIP147/TIP142互补对替换晶体管,输出功率可以很容易地升级到100瓦。
它可以增加到更高的水平使用更高的总线直流线路的晶体管,在12V和24V之间的任何地方
iw2fvo说
我如何使这个项目GRID TIE逆变器请?
谢谢
Swagatam说
你可以从桥式整流器取一个降压5V 100Hz的栅极样本,并将其馈送到逆变器的输入,然后配置变压器输出与电网接线....一定要非常小心的程序,因为概念只是根据我的假设,并没有验证
iw2fvo说
谢谢回复,
> 100hz是栅极频率的两倍…可以吗?
>如果网格下降,inveryer必须关闭:如何做到这一点?
问候,
Swagatam说
好的,在这种情况下,你可以直接连接5V交流电源的输入…这可以从一个小型220/120V到4.5 V / 500 mA的变压器。
1月说
嗨Swagatam,
我需要变频器来处理160W负载。你能否建议我可以用来实现这一目标的BJT对吗?我将使用12V电源电路。
问候
1月
赃物说
您好Jan,您可以尝试TIP35和TIP36对,并将它们与现有的BD132和BD131晶体管作为达灵顿对连接,如下所示:
1月说
感谢您的回复。这是否意味着我们现在不用D3 - D6了。
赃物说
我忘了在图中显示它们,它们仍然需要保护晶体管不受变压器回电涌的影响。
1月说
嗨Swagatam,
我已经建立了这个电路。首先,我必须绕过C1&4获取A1触发来自正弦波发生器的50Hz信号。除了将变压器上的主要输出是方波信号而不是AC正弦波,其他所有似乎工作正常。你能否建议我应该检查什么?
问候
1月
Swagatam说
嗨,Jan,我不认为绕过输入电容是正确的,相反,你可以尝试将值增加到0.47uF。
输出将是矩形波,但按照正弦波进行调制,这意味着输出的矩形波将随着正弦波振幅的增加慢慢产生更宽的PWM,然后随着正弦波振幅的下降或减少,PWM将变得更窄。
您需要一个示波器来检查..
1月说
感谢您的回复。
我用我的示波器检查过,它肯定不是PWM信号。
正弦波从A1-6到ES1-13。
在ES1-1上我得到一个矩形信号。应该是PWM,对吗?
C7是唯一会产生PWM信号的组件吗?
所以我只是想知道它是否不是反馈R7导致问题。我可以断开R7的连接而不会吹掉任何东西,看看我是否得到PWM?
Swagatam说
PWMS应在ES3和ES4上使用,但我认为输入电容是至关重要的,C1和C4不能用电线链路替换。反馈仅用于输出电压控制,它与正弦PWM生成无关。但是您可以删除反馈只是为了检查它产生的结果。
1月说
谢谢你Swagatam,
非常感谢你的帮助。
致以最亲切的问候
Swagatam说
1月没有问题!
1月说
嗨Swagatam,
我现在糊涂了。我收到A1-6的方波信号。那是正确的吗?
Swagatam说
嗨Jan,ES1是主SINE PWM发生器,而另一个交换机仅限缓冲,所以是的,您应该在ES1的输出处获得不同的PWM。Normally when there’s no sine wave at the input, the output from ES1 will be producing 50 kHz rectangular waves, but as soon as a sine wave is detected, the square waves become modulated by the sine waveforms and we get SPWM at the outputs of the ES1—ES4.
1月说
A1-6也是PWM或者只是一个放大的正弦波。
如果我不能得到这个工作,你能建议一个替代的cct替换A1边的cct,然后接口其余的cct ie。ES1——ES4
Swagatam说
A1-6是正弦放大输出,而不是PWM。
你可以尝试以下替代概念,这是我测试过的:
//www.addme-blog.com/wp-content/uploads/2019/03/motor2Bspeed2Bcontroller2Bcircuit.jpg
将正弦波应用于IC2的PIN#5
N1-N6可以移除,晶体管可以直接连接到IC2的引脚3上。
电机可以用变压器原装更换
名叫BETO说
嗨Swagatam,在您谈论关于MOSFET晶体管的电路的描述中,但在图表中使用了BJT晶体管,从MOSFET发布电路是一个好主意,因为某些组件的值必须要改变。来自阿根廷的问候。
Swagatam说
谢谢Beto表明错误,通过用BJTS更换MOSFET,我会很快纠正它。
实际上,由于电阻分流器跨越BJTS的基座,我并不完全肯定如何用FET在这里用FET替换。这种布置可以与所示的BJT合作,但可能没有FET。
这将需要试验布线,以确切地知道如何使用mosfet。
iw2fvo说
好的,谢谢。
如果220伏从网去,逆变器仍然产生220伏通过电池和5伏从变压器仍然产生和应用到逆变器输入…它似乎是一只狗吃它的尾巴!请你说清楚好吗?谢谢你的所有。
问候,iw2fvo。
Swagatam说
实际上我不确定逆变器的输出在没有输入电网正弦波信号....它似乎会在输出端持续产生基矩形频率。
在这种情况下,我们可以应用一个电路检测方波和跳闸逆变器off
然而,在GTI中,逆变器应该继续应用AC进入电网线路,当电网AC失败?还是关闭?
iw2fvo说
谢谢,
法规要求,如果主电网故障,逆变器将不会有任何输出。
iw2fvo
Swagatam说
好吧,这样事情就简单多了。逆变器的方波有效值应该略低于正弦波有效值,这可以用于通过运放检测电网交流是否存在,以及在市电故障时关闭逆变器…
1月说
嗨Swagatam,
我改变了C1和C4至470NF。A1不会用这种组合触发,但是如果我硬件C4那么A1触发,但仍然没有PMW。我已经断开了R5&R7。也没有PMW。我尝试了C5,C6,C7,R2,R3&R4的不同值。仍然没有PMW和唯一的矩形波形。我可以用来制作所需的PWM吗?
非常感谢您的帮助。
问候
1月
Swagatam说
你好,Jan,在所有的音频放大器的输入端都有一个电容,音频信号很容易通过它们,所以在这个电路中,C1和C4的存在也不会造成任何问题。我相信电路是经过测试的,因此PCB已经完成了这个设计。你使用的是和上一张图中显示的相同的PCB吗?在最初的设计中,整个电路在6V下运行,所以你也可以尝试一下。
Swagatam说
嗨,jan,上面的设计原来是一个音频放大器,被我修改成逆变器。你可以在以下文章中找到原始设计:
//www.addme-blog.com/4-efficient-pwm-amplifier-circuits-explained/
彼得说
你好,谢谢你所有的逆变器设计。我已经建立了,他们工作得很好。你不通过任何改变有一个h桥设计工作的PWM板EGS002。我的问题的原因是,我已经建立使用EGS002与12vdc/240vac变压器。但是我只能用150vac。一旦我试图通过可变电阻增加我的电压,EGS002关闭,因为“欠压”我喜欢使用EGS002,因为我得到一个美丽的信号波,在50hz和50%的占空比。
再次谢谢你。
问候
彼得
Swagatam说
你好,谢谢,很高兴你能成功地做出上述设计。
对不起,我还没有建立一个基于EGS002的逆变器,所以我很难解决你的问题…