Als hätte ich eine leitungsinteraktive USV gemacht. Teil 3

Im dritten Teil unseres Zyklus betrachten wir den Betrieb eines USV-Wechselrichters mit einem modifizierten Sinus. Ich frage alle Interessierten unter Katze.

Teil 1
Teil 2
Teil 3

Wechselrichterleistung

Aufbauend auf einer Brückenschaltung auf vier MOSFET IRF3808, die von den klassischen IR2110-Treibern gesteuert werden. Die Arbeit mit diesen Treibern wird in diesem Artikel sehr gut beschrieben.

Um den Stromschutz von Leistungstransistoren zu organisieren, werden kostengünstige und äußerst praktische Verstärker IR25750L verwendet . Sie ermöglichen eine Strommessung ohne zusätzliche Sensoren. Die Mikroschaltung misst den Spannungsabfall über dem offenen Kanalwiderstand des MOSFET-Transistors. Der Standardschaltplan ist unten dargestellt:



Die Ausgänge der Verstärker (CS) sind mit dem Komparator verbunden, und der Ausgang des Komparators wird an den RS-Trigger gesendet, der wiederum die Treiber der Leistungstransistoren ausschaltet.
Somit ist ein Triggerschutz implementiert. Es handelt sich um eine vollständige Hardware, die die allgemeine Zuverlässigkeit des gesamten Geräts erhöht.

Sehr gut über die Organisation des Hardwareschutzes wird hier in diesem Artikel beschrieben .

Das Interessanteste sind die Details der Power-Key-Verwaltung. Die meisten Quellen beschreiben ein Verfahren zum abwechselnden Öffnen von Transistorpaaren in den Diagonalen einer Brücke. In unserem Fall VT1, VT4 und VT2, VT3. Durch Pausen zwischen ihnen passen wir die Ausgangsspannung an.
Nur wenn die Tasten ausgeschaltet sind (dh während einer Pause), gibt es einen Schwingungsprozess (höchstwahrscheinlich aufgrund der Gegen-EMK), aufgrund dessen die Ausgangsspannung auch die Form beeinträchtigt:



Es scheint eine Kleinigkeit zu sein, aber es ist leicht zu beseitigen. Schalten Sie dazu in Pausen die oberen Tasten (VT1, VT2) und gleichzeitig die unteren Tasten (VT3, VT4) aus, wodurch nur die Gegen-EMK aufgehoben wird.



Ich persönlich habe einen Hinweis auf diese Funktion nur im Buch von E.A. Moskatova „Leistungselektronik. Theorie und Design “, 2013. Übrigens gibt es dort viele interessante Schemata. Ich empfehle jedem zu lesen.

Ein- / Ausschalter werden durch Timer-Interrupt gesteuert. Hier gibt es keine Funktionen. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt durch das Tastverhältnis der Steuerimpulse.

Aber dann gingen wir auf sehr wichtige Nuancen ein. Die Praxis hat gezeigt, dass für den normalen Betrieb des Wechselrichters für 5-7 Minuten (maximale Betriebszeit der USV bei Nennlast) eine Transformatorleistung von 1/3 der Nennleistung der USV ausreicht. Das heißt, für eine USV mit einer Leistung von 1000 VA (600 W) ist eine Transformatorleistung von 200 W ausreichend. In diesem Fall beträgt die maximale Erwärmung der Wicklungen etwa 100 ° C, die Erwärmung des Kerns etwa 60 ° C.

Um den Transformator in einem solchen erzwungenen Modus zu steuern, muss ein großer Strom gepumpt werden, und daher muss die Niederspannungswicklung des Transformators für eine Spannung unterhalb der Batteriespannung ausgelegt sein. Für das obige Beispiel benötigt eine 600-W-USV eine 24-V-Batterie und einen Transformator mit einer Niederspannungswicklung von 12 V:



In realen Tests betrug der Stromverbrauch der Batterie etwa 30-35 A, wenn der Wechselrichter mit Nennlast betrieben wird.

Und hier kommt ein interessanter Punkt. Wenn der USV-Transformator über das Stromnetz mit Strom versorgt wird, funktioniert er wie umgekehrt - im „Absenkmodus“. Infolgedessen liegt an der Sekundärwicklung eine Spannung von 12 V an, die offensichtlich nicht ausreicht, um die Batterie aufzuladen. Um dieses "Problem" zu lösen, müssen wir die Spannung erhöhen. Wie kann das gemacht werden? Antwort: Verwenden eines Aufwärtswandlers. Machen Sie uns jedoch nicht mit unnötigen elektronischen Bauteilen und insbesondere mit Wickelprodukten wie Drosseln bekannt! Richtig! Dies ist alles nicht erforderlich, da wir bereits eine Drossel in Form des gleichen USV-Transformators haben.

Schauen wir uns dieses Diagramm an:



DR ist eine Niederspannungstransformatorwicklung. Es hat eine Spannung von 12V, die durch die Umwandlung der Eingangsnetzspannung entsteht.
VT4 ist der untere Schlüssel.
VT2 ist der oberste Schlüssel. Daraus verwenden wir nur eine parasitäre Diode.

Wenn PWM auf VT4 angewendet wird, wie wird es dann aussehen? Das ist richtig - beim klassischen Step-up.
Durch Steuern des Tastverhältnisses der dem Gate des Transistors zugeführten Signale ist es möglich, die Größe der Ladespannung zu steuern.

In einer realen Schaltung wird PWM gleichzeitig an beide unteren Transistoren angelegt. Aufgrund der Tatsache, dass die Spannung an der DR-Wicklung variabel ist, funktioniert dieses oder jenes Paar von „Transistor-Dioden“: VT4, VT2 oder VT3, VT1.

Auf diese einfache Weise haben wir nur ein Wicklungsprodukt übrig gelassen - einen Leistungstransformator. Wir werden seine Berechnung und Konstruktion im nächsten Artikel unseres Zyklus diskutieren.