Como eu fiz um no-break interativo em linha. Parte 3

Na terceira parte do nosso ciclo, consideramos a operação de um inversor UPS com um seno modificado. Peço a todos os interessados ​​em gato.

Parte 1
Parte 2
Parte 3

Potência do inversor

Construído em um circuito de ponte em quatro MOSFET IRF3808, que são controlados pelos drivers IR2110 clássicos. Trabalhar com esses drivers é muito bem descrito neste artigo .

Para organizar a proteção atual dos transistores de potência, são usados amplificadores baratos e extremamente convenientes IR25750L . Eles permitem a medição de corrente sem o uso de sensores adicionais. O microcircuito mede a queda de tensão através da resistência do canal aberto do transistor MOSFET. O diagrama de fiação padrão é mostrado abaixo:



As saídas dos amplificadores (CS) são conectadas ao comparador e a saída do comparador é enviada ao gatilho RS, que, por sua vez, desliga os drivers dos transistores de potência.
Assim, a proteção de gatilho é implementada. É totalmente hardware, o que aumenta a confiabilidade geral de todo o dispositivo.

Muito bem sobre a organização da proteção de hardware é descrito aqui neste artigo .

O mais interessante são os detalhes do gerenciamento de chaves de poder. A maioria das fontes descreve um método para abrir alternadamente pares de transistores nas diagonais de uma ponte. No nosso caso, VT1, VT4 e VT2, VT3. Por pausas entre eles, ajustamos a tensão de saída.
Somente quando as teclas são desligadas (ou seja, durante uma pausa), existe algum processo oscilatório (provavelmente devido à fem posterior), devido ao qual a tensão de saída também estraga a forma:



Parece um pouco, mas é fácil de eliminar. Para fazer isso, em pausas, desligue as teclas superiores (VT1, VT2) e, ao mesmo tempo, ative as teclas inferiores (VT3, VT4), que apenas cancelam a fem.



Pessoalmente, encontrei uma indicação desse recurso apenas no livro de E.A. Moskatova “Eletrônica de Potência. Theory and Design ”, 2013. Aliás, existem muitos esquemas interessantes considerados lá. Eu recomendo a todos que leiam.

As teclas de energia são controladas pela interrupção do temporizador. Não há recursos aqui. A regulação da tensão de saída é realizada pelo ciclo de trabalho dos pulsos de controle.

Mas então nós tivemos nuances muito importantes. A prática demonstrou que, para operação normal do inversor por 5-7 minutos (tempo máximo de operação do UPS com carga nominal), a potência do transformador igual a 1/3 da potência nominal do UPS é suficiente. Ou seja, para um no-break com capacidade de 1000 VA (600 W), uma potência de transformador de 200 W é suficiente. Neste caso, o aquecimento máximo dos enrolamentos será de cerca de 100 ° C, o aquecimento central será de cerca de 60 ° C.

Para controlar o transformador em um modo forçado, é necessário bombear uma corrente grande e, portanto, o enrolamento de baixa tensão do transformador deve ser projetado para uma tensão abaixo da tensão da bateria. Para o exemplo acima, um no-break de 600 W requer uma bateria de 24 V e um transformador com um enrolamento de baixa tensão de 12 V:



Em testes reais, quando o inversor estava operando com carga nominal, o consumo de corrente da bateria era de cerca de 30 a 35 A.

E aqui vem um ponto interessante. Quando alimentado pela rede elétrica, o transformador do no-break funciona como se vice-versa - no "modo de redução". Como resultado, haverá uma tensão de 12 V em seu enrolamento secundário, obviamente insuficiente para carregar a bateria. Para resolver esse "problema", precisamos aumentar a tensão. Como isso pode ser feito? Resposta: usando um conversor Step-up. Mas não nos apresente componentes eletrônicos desnecessários e, principalmente, produtos de enrolamento como bobinas! Certo! Tudo isso não é necessário, porque já temos um estrangulamento na forma do mesmo transformador do no-break.

Vamos olhar para este diagrama:



DR é um enrolamento de transformador de baixa tensão. Possui uma tensão de 12V, que é formada devido à transformação da tensão da rede elétrica de entrada.
VT4 é a chave inferior.
VT2 é a chave superior. Dele, usamos apenas um diodo parasitário.

Se o PWM for aplicado ao VT4, como ele será? É isso mesmo - no clássico Step-up.
Controlando o ciclo de serviço dos sinais fornecidos ao portão do transistor, é possível controlar a magnitude da tensão de carga.

Em um circuito real, o PWM é aplicado aos dois transistores inferiores ao mesmo tempo. Devido ao fato de a tensão no enrolamento DR ser variável, este ou aquele par de "diodo transistor" está funcionando: VT4, VT2 ou VT3, VT1.

De maneira tão direta, deixamos apenas um produto de enrolamento - um transformador de potência. Discutiremos seu cálculo e design no próximo artigo do nosso ciclo.