Sünkroniseeritud 4kva virnastatav inverter

Kavandatud 4kva see esimene osa sünkrooniti virnastatav inverterahel arutatakse, kuidas rakendada 4 inverteri üliolulist automaatset sünkroniseerimist sageduse, faasi ja pinge osas, et inverterid töötaksid üksteisest sõltumatult, saavutades siiski väljundi, mis on üksteisega võrdne.

Idee soovis hr David. Järgmine tema ja minu vaheline meilivestlus kirjeldab üksikasjalikult pakutava sünkroonitud 4kva virnastatava inverterahela peamisi andmeid.

1. meil

Tere, Swagatam,

Esiteks tahtsin öelda aitäh teie panuse eest kogu maailma, teave ja mis kõige tähtsam - teie valmisolek jagada oma teadmisi teiste inimeste aitamiseks, on minu arvates hindamatu hind mitmel põhjusel.

Tahaksin täiustada mõnda teie jagatud vooluringi minu enda eesmärkidele vastavaks. Kahjuks, kuigi ma saan aru, mis vooluringides toimub, puudub mul loovus ja teadmised, et ise muudatusi teha.

Üldiselt oskan jälgida vooluringe, kui need on väikesed, ja näen, kus nad suuremate skeemidega liituvad / ühenduvad.

Kui sooviksin, tahaksin proovida selgitada, mida tahaksin saavutada, ehkki mul pole illusiooni, et olete väga hõivatud inimene ja ei tahaks oma kallist aega asjatult kulutada.

Lõppeesmärk oleks see, et sooviksin ehitada (kokku panna komponendid) mitme allika taastuvenergia mikrovõrgu, kasutades selleks päikeseenergia, tuuleveskeid ja biodiiselgeneraatoreid.

Esimene samm on PV-päikeseinverterite täiustused.

Tahaksin kasutada teie 48-voldise puhta siinusega inverterahelat, mis suudab hoida püsivat 2kW 230V väljundit, see peab suutma toota vähemalt 3 korda seda väljundit väga lühikese aja jooksul.

Peamine modifikatsioon, mida ma tahan saavutada, et luua mitu neist inverteritest, mis töötaksid paralleelselt ja oleksid ühendatud vahelduvvoolu siiniribaga.

Tahaksin, et iga inverter võtaks vahelduvvoolu siiniriba sageduse, pinge ja voolu (koormuse) jaoks iseseisvalt ja pidevalt proove.

Ma nimetan neid invertereid orjaüksusteks.

Pöördmoodulite idee on 'plug and play'.

Kui vahelduvvoolu siiniribaga ühendatud inverter proovib / mõõdab pidevalt vahelduvvoolu siini riba ja kasutab seda teavet 4047 IC sisendi juhtimiseks, nii et selle kella väljundit saab edasi või edasi lükata, kuni see täpselt kloonib sageduse vahelduvvoolu siini riba, kui kaks lainevormi on sünkroniseeritud, sulgeb inverter kontaktori või relee, mis ühendab inverdi väljundastme vahelduvvoolu siini ribaga.

Juhul, kui riba sagedus või pinge liigub etteantud tolerantsist väljapoole, peaks invertermoodul avama väljundstaadiumis oleva relee või kontaktori, ühendades muunduri väljundastme vahelduvvoolu baarist, et kaitsta end ise.

Lisaks sellele, kui vahelduvvoolu siini ribaga ühendatud, läheksid alluvad üksused magama või vähemalt magaks muunduri väljundtase, samal ajal kui riba koormus on väiksem kui kõigi alluvate muundurite summa. Kujutage ette, kui soovite, et vahelduvvoolu siiniribale oleks kinnitatud 3 orjamuundurit, kuid riba koormus on ainult 1,8 kW, siis läheksid ülejäänud kaks orja magama.

Vastupidine oleks ka tõsi, et kui lati koormus hüppaks näiteks 3kW, siis üks magavatest invertidest ärkaks koheselt (oleks juba sünkroonis), et varustada täiendavalt vajalikku energiat.

Kujutan ette, et igas väljundjärgus pakuksid mõned suured kondensaatorid vajalikku energiat, samal ajal kui inverteril on ärkamise ajal väga lühike hetk.

Eelistatav oleks (ainult minu arvates) mitte iga inverterit üksteisega otse ühendada, vaid pigem, et nad oleksid iseseisvalt autonoomsed.

Soovin vältida mikrokontrollereid või üksuste tõrkeid või tõrkeid üksteise kontrollimisel või seadmetel, millel on süsteemis aadress.

Vaimusilmas kujutan ette, et vahelduvvoolu siiniribal oleks esimene ühendatud seade pidevalt ühendatud ühendatud väga stabiilne võrdlusmuundur.

See võrdlusmuundur annaks sageduse ja pinge, mida teised alamseadmed kasutaksid oma vastavate väljundite genereerimiseks.

Kahjuks ei saa ma aru, kuidas saaksite takistada tagasisidet, kus orjaüksused võivad potentsiaalselt saada võrdlusüksuseks.

Lisaks selle e-kirja ulatusele on mul mõned väikesed generaatorid, mida sooviksin ühendada vahelduvvoolu siiniribaga, mis sünkroniseerub võrdlusmuunduriga energia tarnimiseks juhul, kui koormus ületab alalisvoolu maksimaalse väljundvõimsuse.

Üldine eeldus on see, et vahelduvvoolu siiniribale esitatav koormus määrab, mitu inverterit ja lõpuks mitu generaatorit kas autonoomselt ühendada või lahti ühendada, et rahuldada nõudlust, kuna see loodetavasti säästaks energiat või vähemalt ei raiskaks energiat.

Mitmest moodulist täielikult ehitatud süsteem oleks siis laiendatav / kokkutõmmatav, samuti vastupidav / vastupidav, nii et kui keegi või võib-olla kaks seadet peaks ebaõnnestuma, jätkaks süsteem toimimist ka vähendatud võimsusega.

Olen lisanud plokkskeemi ja esialgu aku laadimise välistanud.

Kavatsen laadida akupanka vahelduvvoolu siinilt ja alaldada 48 V alalisvoolu alalisvoolu sel viisil, et saaksin laadida generaatoritelt või taastuvatest energiaallikatest, ma mõistan, et see pole võib-olla nii tõhus kui alalisvoolu MPT kasutamine, kuid ma arvan, mida ma kaotan tõhususes võin paindlikkuse. Ma elan linnast või tehnovõrgust kaugel.

Võrdluseks võib öelda, et vahelduvvoolu siiniribale oleks minimaalne pidev koormus 2kW, kuigi tippkoormus võib tõusta kuni 30kW.

Minu plaan on, et esimesed 10 kuni 15kW tagavad päikesepaneelid ja kaks 3kW (tipp) tuulikut on tuulikud loodusliku vahelduvvooluga alaldatud alalisvooluks ja 1000Ah 48-voldiseks akupangaks. (Mida ma tahaksin vältida aku kestvuse tagamiseks tühjendamise / tühjakslaadimise üle 30% oma võimsusest) mu generaatorid rahuldaksid ülejäänud harvaesineva ja väga vahelduva energiavajaduse.

See harvaesinev ja vahelduv koormus pärineb minu töökojast.

Olen mõelnud, et võib olla mõistlik ehitada kondensaatoripank, et hallata või korjata süsteemi lõtku mis tahes induktiivse koormuse käivitamise vooludest, näiteks mootorist minu õhukompressoril ja lauasael.

Kuid ma pole praegu kindel, kas pole paremat / odavamat viisi.

Teie mõtteid ja kommentaare oleks väga hinnatud ja väärtustatud. Loodan, et teil on aega minu juurde tagasi pöörduda.

Täname teid aja ja tähelepanu eest ette.

Lugupidamisega David Black saadeti minu juhtmeta seadmest BlackBerry®

Minu vastus

Tere David,

Olen teie nõuet lugenud ja loodetavasti sellest õigesti aru saanud.

Neljast inverterist oleks ainult ühel oma sagedusgeneraator, teistel töötaks sagedus selle peamuunduri väljundist välja tõmmates ja seega kõik oleksid sünkroonis omavahel ja selle peamuunduri tehniliste andmetega.

Püüan selle kujundada ja loodan, et see töötab ootuspäraselt ja vastavalt teie mainitud spetsifikatsioonidele, kuid rakendamise peab tegema ekspert, kes peaks olema võimeline mõistma kontseptsiooni ja muutma / muutma seda täiuslikuks, kus see ka pole nõutav .... muidu võib selle mõistlikult keeruka kujundusega õnnestumine osutuda äärmiselt keeruliseks.

Saan esitada ainult põhikontseptsiooni ja skeemi .... ülejäänud tuleb inseneridel teie poolelt teha.

Mul võib selle täitmine aega võtta, kuna mul on järjekorras juba palju ootelolevaid taotlusi ... Ma teavitan teid pojana, kui see on postitatud

Parimate soovidega Swag

E-post nr 2

Tere, Swagatam,

Suur tänu väga kiire reageerimise eest.

See polnud päris see, mida ma silmas pidasin, kuid esindab kindlasti alternatiivi.

Minu mõte oli, et igal seadmel oleks kaks sageduse mõõtmise alamahelat, millest üks vaataks vahelduvvoolu siini ribal olevat sagedust ja seda seadet kasutatakse inverteri siinusgeneraatori taktimpulssi loomiseks.

Teine sageduse mõõtmise alamahel vaatleb inverteri siinuslaine generaatori väljundit.

Võimalik oleks võrdlusahel, kasutades võib-olla opamp-massiivi, mis annaks tagasi inverteri siinuslaine generaatori kella impulssi, et edastada kella signaali või aeglustada kella signaali, kuni siinuslaine generaatori väljund vastab täpselt vahelduvvoolu baaris olevale siinusele .

Kui inverteri väljundastme sagedus sobib vahelduvvoolu siini riba sagedusega, tekib SSR, mis sulgeb inverteri väljundastme ühendamise vahelduvvoolu ribaga, eelistatavalt nullist ristpunktis.

Nii võib mõni invertermoodul ebaõnnestuda ja süsteem töötab edasi. peamuunduri eesmärk oli, et kõigist muundurimoodulitest ei läheks see kunagi magama ja annaks esialgse vahelduvvoolu riba sageduse. kui see aga ebaõnnestub, ei mõjuta see teisi üksusi seni, kuni üks on võrgus

Alamüksused peaksid koormuse muutumisel välja lülituma või käivituma.

Teie tähelepanek oli õige. Ma ei ole „elektroonika” mees. Olen mehaanika- ja elektriinsener. Töötan suurte taimeseadmetega nagu jahutid, generaatorid ja kompressorid.

Kui see projekt edeneb ja hakkab käegakatsutavamaks muutuma, kas soovite rahakingi vastu võtta? Mul pole palju, kuid võiksin ehk paypaliga raha kinkida, et aidata teie veebisaidi majutuskulusid toetada.

Tänan teid veel kord.

Jään su vastust ootama.

namaste

David

Minu vastus

Aitäh David

Põhimõtteliselt soovite, et inverterid oleksid sageduse ja faasi osas üksteisega sünkroonis ning et kõigil oleks võime saada peamuunduriks ja üle võtta laeng, juhul kui eelmine mingil põhjusel ebaõnnestub. Eks?

Püüan seda parandada olenemata teadmistest ja mõistusest, mitte keeruliste IC-de või konfiguratsioonide abil.

Soojalt Parimate soovidega

E-post nr 3

Tere, Swag,

See on pähklikoores, võttes arvesse ühte täiendavat nõuet.

Koormuse langedes lähevad inverterid öko- või ooterežiimi ning koormuse suurenemisel või suurenemisel ärkavad nõudluse rahuldamiseks.

Mulle meeldib lähenemine, millega sa lähed ...

Suur tänu teile, et teie tähelepanu minule on väga teretulnud.

Namaste

Parimate soovidega

David

Kujundus

Vastavalt hr Davidile peavad kavandatavad 4kva virnastatavad toiteinverterite ahelad olema nelja eraldi muunduri ahelana, mida saab omavahel sünkroonis sobivalt virnastada, et ühendatud ühendatud isereguleeruv võimsus oleks õige olenevalt sellest, kuidas neid koormusi sisse ja välja lülitatakse.

UUENDAMINE:

Pärast mõningast mõtlemist mõistsin, et disain ei pea tegelikult olema liiga keeruline, pigem võiks seda rakendada lihtsa kontseptsiooni abil, nagu allpool näidatud.

Vajaliku arvu inverterite jaoks tuleb korrata ainult IC 4017 koos sellega seotud dioodide, transistoride ja trafoga.

Ostsillaator on üks tükk ja seda saab jagada kõigi inverteritega, integreerides selle pin3 IC 4017 pin14-ga.

Tagasisideahel tuleb reguleerida täpselt üksikute inverterite jaoks, nii et kõigi inverterite jaoks oleks piirväärtus täpselt vastav.

Järgmisi kujundusi ja selgitusi saab ignoreerida, kuna eespool on juba palju lihtsam versioon uuendatud

Inverterite sünkroonimine

Peamine väljakutse on siin võimaldada kõigil alammuunduritel olla peamuunduriga sünkroonis seni, kuni peamuundur töötab, ja juhul, kui (kuigi ebatõenäoline) juhtmuundur ebaõnnestub või lakkab töötamast, võtab järgmine inverter üle laadib ja saab ise peamuunduriks.
Ja kui ka teine ​​inverter ebaõnnestub, võtab kolmas inverter käsu ja täidab peamuunduri rolli.

Tegelikult pole inverterite sünkroonimine keeruline. Me teame, et seda saab hõlpsasti teha selliste IC-de abil nagu SG3525, TL494 jne. Kujunduse keerukas osa on siiski tagada, et kui peamuundur ebaõnnestub, suudab üks teistest muunduritest kiiresti meistriks saada.

Ja see tuleb täita ilma sekundi murdosa jooksul ja sujuva üleminekuga kaotamata kontrolli sageduse, faasi ja PWM-i üle.

Ma tean, et võib olla palju paremaid ideid. Mainitud kriteeriumide täitmise kõige põhimõttelisem kujundus on näidatud järgmisel diagrammil:

Ülaltoodud joonisel näeme paari identset astet, kus ülemine muundur nr 1 moodustab peamuunduri, alumine muundur aga 2.

Rohkem samme inverteri # 3 ja inverteri nr 4 kujul peaks arvatavasti lisama seadmele samal identsel viisil, integreerides need inverterid nende üksikute optosidestite astmetega, kuid opamp-etappi ei pea kordama.

Disain koosneb peamiselt IC 555-põhisest ostsillaatorist ja IC 4013 flip flop-ahelast. IC 555 on kohandatud genereerima taktsagedusi kiirusega 100Hz või 120Hz, mis suunatakse IC 4013 kellasisendisse, mis teisendab selle seejärel vajalikuks 50Hz või 60Hz-ks, vahetades vaheldumisi väljundeid loogikakõrgelt üle tihvti nr 1 ja tihvt nr 2.

Neid vahelduvaid väljundeid kasutatakse seejärel elektriseadmete aktiveerimiseks ja trafot kavandatud 220 V või 120 V vahelduvvoolu tekitamiseks.

Nagu varem arutletud, on siin ülioluline probleem sünkroniseerida kaks inverterit nii, et need saaksid töötada sageduse, faasi ja PWM-i osas täpselt sünkroonis.

Esialgu reguleeritakse kõiki kaasatud mooduleid (virnastatavaid inverterahelaid) täpselt identsete komponentidega eraldi, nii et nende käitumine oleks üksteisega täiesti võrdne.

Isegi täpselt sobitatud atribuutide korral ei saa eeldada, et muundurid töötavad ideaalselt sünkroonis, kui need pole mingil ainulaadsel viisil seotud.

Seda tehakse tegelikult 'alluvate' inverterite integreerimisega läbi opamp / optroni astme, nagu on näidatud ülaltoodud kujunduses.

Esialgu lülitatakse peamuundur # 1 SISSE, mis võimaldab opamp 741 astmel voolu saada ja lähtestada väljundpinge sageduse ja faaside jälgimise.

Kui see on algatatud, lülitatakse kõik järgnevad muundurid elektriliinile toite lisamiseks sisse.

Nagu näha, on opamp-väljund ühendatud kõigi alammuundurite ajastuskondensaatoriga läbi optoühenduse, mis sunnib alammuundureid järgima peamuunduri sagedust ja faasinurka.

Kuid huvitav on siin opampi fikseeriv tegur hetkelise faasi ja sageduse teabega.

See juhtub, kuna kõik inverterid toimetavad ja töötavad nüüd peamuundurilt määratud sageduse ja faasiga, mis tähendab, et kui mõni inverteritest, sh peamuundur, ebaõnnestub, on opamp võimeline kiirsagedust / kiiret faasiinfo ja sunnivad olemasolevad inverterid selle spetsifikatsiooniga töötama ja inverter omakorda suudab säilitada tagasisidet opamp-etapile, et muuta üleminekud sujuvaks ja ennast optimeerivaks.

Seetõttu loodetavasti hoolitseb opamp-etapp esimese väljakutse eest, mis seisneb kõigi pakutavate inverterite täiuslikus sünkroniseerimises olemasolevate võrguspetsifikatsioonide LIVE-jälgimise kaudu.

Artikli järgmises osas õpime sünkroniseeritud PWM siinuslaine etapp , mis on ülalnimetatud disaini järgmine ülioluline omadus.

Selle artikli ülaltoodud osas õppisime 4kva sünkroniseeritud virnastatava inverterahela põhilõiku, mis selgitas disaini sünkroonimise üksikasju. Selles artiklis uurime, kuidas muuta disain sinusilve ekvivalendiks ja tagada ka PWM-ide õige sünkroniseerimine kaasatud inverterites.

Siinuslaine PWM-i sünkroniseerimine muundurite vahel

Lihtsa RMS-ga sobitatud PWM-i ekvivalentse siinuslaine lainekuju generaatori saab valmistada IC 555 ja IC 4060 abil, nagu on näidatud järgmisel joonisel.

Seejärel saab seda disaini kasutada inverteritel, et nende väljundites ja ühendatud võrguliinis tekitataks siinuslaine ekvivalentne lainekuju.

Kõiki neid PWM-protsessoreid oleks vaja iga virnastatava invertermooduli jaoks eraldi.

UUENDAMINE: Tundub, et kõigi transistorialuste hakkimiseks saab kasutada ühte PWM-protsessorit, tingimusel et iga MJ3001 alus ühendub konkreetse BC547 kollektoriga individuaalse 1N4148 dioodi kaudu. See lihtsustab disaini suurel määral.

Eespool nimetatud PWM-i geneartori vooluringi erinevaid etappe saab mõista järgmise punkti abil:

Kasutades IC 555 PWM-generaatorina

IC 555 on konfigureeritud PWM-i generaatori põhilülitusena. Reguleeritavate PWM-ekvivalentsete impulsside genereerimiseks soovitud RMS-i jaoks on IC vaja tiheda kolmnurga laineid selle pin7-s ja võrdluspotentsiaali pin5-s, mis määrab PWM-i taseme oma väljundtapis # 3

Kasutades IC 4060 kolmnurga laine generaatorina

Kolmnurgalainete genereerimiseks vajab IC 555 ruudukujulisi laineid selle tihvti nr 2 juures, mis on saadud IC 4060 ostsillaatori kiibilt.

IC 4060 määrab PWM-i sageduse või lihtsalt 'sammaste' arvu igas vahelduvvoolu pooltsüklis.

IC 4060 kasutatakse peamiselt inverteri väljundist pärineva madala sagedusega sisu korrutamiseks selle tihvtist nr 7 suhteliselt kõrgeks sageduseks. Valimissagedus tagab põhimõtteliselt, et PWM-i tükeldamine on kõigi invertermoodulite jaoks võrdne ja sünkroonitud. See on peamine põhjus, miks IC 4060 on lisatud, vastasel juhul oleks selle asemel lihtsalt teine ​​IC 555 saanud töö ära teha.

Võrdluspotentsiaal IC 555 tihvti nr 5 juures on saadud ahela pinge järgijalt, mis on näidatud vooluahela kõige vasakpoolses osas.

Nagu nimigi ütleb, pakub see opamp oma tihvti nr 6 täpselt sama suurust, mis ilmub selle tihvtile # 3 ... kuid selle tihvti # 3 tihvti # 6 replikatsioon on kenasti puhverdatud ja seetõttu rikkam kui selle pin3 kvaliteediga ja see on täpne põhjus selle etapi lisamiseks disaini.

Selle IC pin3-ga seotud 10 k eelseadistust kasutatakse RMS-taseme reguleerimiseks, mis lõpuks häälestab IC 555 väljundi PWM-id soovitud RMS-tasemele.

Seejärel rakendatakse seda RMS-d toiteseadmete alustele, et sundida neid töötama määratud PWM-i RMS-tasemetel, mis omakorda põhjustab väljundi AC õige RMS-taseme kaudu puhta siinuslaine sarnase atribuudi. Seda saab veelgi parandada, kasutades kõigi trafode väljundmähises LC-filtrit.

Selle 4kva virnastatava sünkroonitud inverterahela järgmine ja viimane osa kirjeldab üksikasjalikult automaatse koormuse korrigeerimise funktsiooni, mis võimaldab inverteritel väljastada ja säilitada kogu väljundvooluliini õiget koguvõimsust vastavalt koormuste erinevale lülitamisele.

Siiani oleme katnud kavandatud sünkroonitud 4kva virnastatava inverterahela kaks peamist nõuet, mis hõlmab sageduse, faasi ja PWM-i sünkroniseerimist muundurite vahel nii, et ühegi inverteri rike ei mõjutanud ülaltoodud parameetrite osas ülejäänud osa .

Automaatne koormuse korrigeerimise etapp

Selles artiklis püüame välja mõelda automaatse koormuse korrigeerimise funktsiooni, mis võib võimaldada inverterite järjestikust sisse- või väljalülitamist vastusena erinevatele koormustingimustele kogu väljundvõrgus.

Automaatse järjestikuse koormuskorrektsiooni rakendamiseks saab kasutada LM324 IC-d kasutavat lihtsat neljavõrdurit, nagu on näidatud järgmises skeemis:

Ülaltoodud joonisel näeme nelja IC LM324 opampi, mis on konfigureeritud nelja eraldi komparaatorina, nende mitte-inverteerivad sisendid on varustatud üksikute eelseadistustega, samal ajal kui nende inverteerivad sisendid on viidatud fikseeritud zeneri pingele.

Asjakohased eelseadistused on lihtsalt reguleeritud nii, et opampid toovad järjestikku kõrgeid väljundeid niipea, kui võrgupinge ületab kavandatud künnise ..... ja vastupidi.

Kui see juhtub, lülituvad vastavad transistorid vastavalt opampi aktiveerimisele.

Vastavate BJT-de kollektorid on ühendatud PWM-kontrolleri etapis kasutatava pinge järgija opamp IC 741 tihvtiga nr 3 ja see sunnib opampi väljundi langema madalale või nullile, mis omakorda põhjustab nullpinge ilmumise PWM IC 555 tihvti nr 5 juures (nagu on käsitletud 2. osas).

Selle nullloogikaga rakendatakse IC 555 tihvti nr 5, mis sunnib PWM-e muutuma kitsamaks või minimaalseks, mis põhjustab selle konkreetse muunduri väljundi peaaegu välja.

Eespool nimetatud toimingutega püütakse stabiliseerida väljund varasemasse normaalsesse olekusse, mis sunnib PWM-i taas laienema ja see köievedu või opampide pidev ümberlülitamine jätkub pidevalt vastusena väljundile võimalikult stabiilsele. kinnitatud koormuste variatsioonid.

Selle automaatse koormuse korrigeerimisega, mis on kavandatud 4kva virnastatava inverterahela raames rakendatud, on disain peaaegu täielik kõigi kasutaja poolt artikli 1 osas nõutavate funktsioonidega.