FABBRICARE UN INVERTER MONOFASE

[Twice Dec]

Grazie dott.cicala. Ho una sola replica: lei mi ha dato una configurazione abbastanza semplice (penso) che però non contiene modulante, portante e armoniche. Ammesso che riesca a fare la configurazione con il 4047, vorrei però arrivare a quella con micro e quindi con modulante portante e armoniche. Cioè per adesso potrei anche accontentarmi di una fiat punto, però la ferrari è il mio sogno ;-)

[gabri-z]

Allora , cosa aspetti , quasi. quasi hai la Punto .

Buon lavoro !

[dott.cicala]

Aspetta.....

 

1) La portante c'è.

 

Non è altro che il segnale che genera l'oscillatore.

 

2) La modulante non c'è, anche se non mi piace chiamarla così.

 

Il segnale che genera l'oscillatore è ad onda quadra  con duty cycle del 50%. Non è modulato.

 

3) Le armoniche ci sono eccome, visto che il segnale generato dall'oscillatore è un'onda quadra.

 

Per definizione, un'onda quadra è formata da infinite armoniche.

 

Per avere la portante modulata, bisogna passare ad un altro circuito, ad esempio SG3524  che è fatto apposta.

e contiene un PWM completo ma non lavora a 50Hz.

 

 

Prima della Fiat, nella logica dei piccoli passi, si parte sempre dal triciclo.....

 

 

 

 

 

[Livio Orsini]

Quote

P.S: non Bud Spencer, ma Michele ;-)

 

Michele non te la prendere.

Ho preso spunto dal tuo simpatico avatar; il mio "Bud Spencer" riferito a te è una specie di scherzo affettuoso, dato che ho sempre apprezzato un personaggio che mi ha fatto molto divertire.

 

Venendo al tuo "problema".

 

Oltre ai suggerimenti di Stefano, ti consiglierei di leggerti della letteratura pratica, non tanto sugli inverters, ma sul pilotaggio e "maneggiamento" di dispositivi semiconduttore di potenza.

 

Il fatto di dover partire da tensioni dell'ordine di 12 Vcc- 48 Vcc lmita la strategia di progetto a 2 sole scelte:

1. La scelta di un trasformatore finale. E' quella che ha proposto Stefano nel suo primo e secondo esempio. E' la più semplice da realizzarsi, presenta minori difficoltà realizzative, specialmente per la parte dei semiconduttori di potenza. Offre 2 svantaggi notevoli: il traformatore a 50 Hz grosso, pesante e costoso. maggiori difficoltà di stabilizzare l'uscita in funzione della tensione d'ingresso e del carico. La variabilità della tensione d'ingresso è particolarmente importante essendo il generatore una turbina eolica.
2. La seconda strategia prevede uno step up in corrente continua di potenza equivalente all'uscita, seguito dallo stadio invertitore, sempre di potenza. E' di più difficile realizzazione, però offre numerosi vantaggi. La stabilizzazione dell'uscita in funzione della frequenza e del carico è molto più agevole e precisa, non ci sono componenti avvolti a 50 Hz, a meno dei filtri sinusoidali in uscita comunque necessaria nche nella soluzione a trasforatore, l'invertitore risulta più semplice ed affidabile perchè dee solo generare la sinusoide sintetizzata senza preoccuparsi di regolare alcunchè, visto che le regolazioni avvengono a monte. E' la strategia che adottano gli inverters, ed anche gli UPS, che operano sui sistemi FV.

 

La documentazione su questi dispositivi è, come sempre, praticamente solo in inglese. Trovi molto materiale nel sito di Linear Tecnologies, specialmente per quanto riguarda gli alimentatori stup-up. Per la parte inverter e semiconduttori di potenza trovi materiale interessante nei siti Microchip e Texas Instruments, oltre che sui siti dei produttori di semicondottori di potenza come IR, Toshiba ed altri. In genere sono orientati agli inverter per pilotare motori asincroni o brushless, però i concetti di base son sempre i medesimi.

 

L'invito a leggere non è fine a se stesso perchè, e te lo dico per esperienza diretta, la teoria senza la pratica non serve, ma la pratica senza teoria serve ancora meno, anzi è forse più dannosa perchè fai cose senza sapere quello che fai e che non riesci a dominare.

 

Quindi sperimentare è cosa buona e giusta, anzi in dispensabile, ma in contemporanea serva anche un minimo di con oscenza dteorica di base sui problemi che si vanno ad affrontare.

 

[Twice Dec]

Quote

DOTT.CICALA

Prima della Fiat, nella logica dei piccoli passi, si parte sempre dal triciclo.....

Chiedo venia

 

 

Quote

LIVIO ORSINI

1. La seconda strategia prevede uno step up in corrente continua di potenza equivalente all'uscita, seguito dallo stadio invertitore, sempre di potenza. E' di più difficile realizzazione, però offre numerosi vantaggi. La stabilizzazione dell'uscita in funzione della frequenza e del carico è molto più agevole e precisa, non ci sono componenti avvolti a 50 Hz, a meno dei filtri sinusoidali in uscita comunque necessaria nche nella soluzione a trasforatore, l'invertitore risulta più semplice ed affidabile perchè dee solo generare la sinusoide sintetizzata senza preoccuparsi di regolare alcunchè, visto che le regolazioni avvengono a monte. E' la strategia che adottano gli inverters, ed anche gli UPS, che operano sui sistemi FV.

Un semplice step up come questo: 

l'ho già realizzato in passato controllato tramite un microcontrollore che in base all'uscita, con una retroazione, regolava il PWM. Per manipolare un PWM non ci sono problemi. Questa strategia già comincia a piacermi. 

 

Quote

LIVIO ORSINI

L'invito a leggere non è fine a se stesso perchè, e te lo dico per esperienza diretta, la teoria senza la pratica non serve, ma la pratica senza teoria serve ancora meno, anzi è forse più dannosa perchè fai cose senza sapere quello che fai e che non riesci a dominare.

Infatti io per il momento sono in cerca di teoria  andrò con la pratica quando avrò capito la teoria.

 

[dott.cicala]

Ma non avevi detto:

 

Quote

(diciamo 12 volt continui) per arrivare a una alternata di 230 volts 50 Hz

 

E quel coso che centra?

 

 

 

[Livio Orsini]

Stefano, se leggi la mia risposta capisci cosa c'entra quel "coso".

Se non vuoi usare un ingombrante e pesante trasformatore-elevatore a 50Hz devi elevare il valore della continua da cui ricavare, tramite invertitore, l'alternata.

Per Avere 230 Veff devipartire da una continua >= 325 V.

Questo è, in linea di principio, la strategia usata negli inverter per impianti FV.

 

Il circuito che Michele ha disegnato è lo schema di principio di un convertitore step up.

[dott.cicala]

La questione è che chiede un 230v ac 50Hz e il circuito di cui sopra alimenta il carico in dc, senza considerare che la frequenza in quel caso non è 50Hz.

 

O è a 50Hz o è in DC.

 

Di conseguenza, partendo dalla richiesta di un 230v AC 50Hz, quel circuito non c'entra una fava

 

 

[Livio Orsini]

Quote

 

O è a 50Hz o è in DC.

 

Di conseguenza, partendo dalla richiesta di un 230v AC 50Hz, quel circuito non c'entra una fava

 

 

Ma che cavolo hai capito?

Va bene che è il tuo compleanno, e non sei in ferie, però sei un poco disattento.

 

Tu hai una sorgente con tensione compresa tra 12 Vcc e 48 Vcc.

Da questa sorgente devi ricavarne una tensione di 230 V ca a 50Hz.

Se non vuoi usare trasformatori elevatori a valle dell'inverter devi aumentare la tensione in continua sino a 325 V almeno, poi l'inverter ne può ricavare 230Veff a 50Hz.

Questa è una tecnica abbastanza comune .

Lo schema a blocchi, che tu non capisci a cosa serva, fa proprio l'operazione di elevare la tensione contina da 12v-48v a 325 Vcc. Il blocco "load" non è altro che il dc bus dell'inverter. La retroazione mantiene costante la tensione al variare del carico dell'inverter.

Poi, se si vuole una precisione di tensione in alternata ancora moggiore, si potrà agire sul PWM dell'inveter per regoalre la tensione tramite una reazione dall'uscita in alternata.

[dott.cicala]

si va bene grazie della delucidazione anche se mi occupo proprio di questo, ma non importa. Il mio compleanno era ieri....

 

E adesso mi piacerebbe vedere come il nostro eroe ricava il 230 Ac 50Hz dal DC bus....con la portante la modulante e mi raccomando le armoniche.

 

[Livio Orsini]

Quote

E adesso mi piacerebbe vedere come il nostro eroe ricava il 230 Ac 50Hz dal DC bus....

 

Questo è tutto un altro discorso, anche se in teoria non è molto difficile (per sa come fare). Tra l'altro è forse più facile questa parte della realizzazione, piuttosto di quella dello step-up da più di 1500W

 

Daltro canto o fai così o usi un trasfo a 50 Hz da 1500 W resi, non è che si possa fare qualche altra cosa.

 

Quote

.con la portante la modulante e mi raccomando le armoniche.

 

E' una terminologia che non piace nemmeno a me oramai è entrata di uso comune. Tutti i produttori di inverter denominano la frequenza di commutazione come "carrier frequency".

 

Quote

Il mio compleanno era ieri....

 

Io l'ha discussione l'ho letta questa mattina e non ho fatto caso alla data; però, magari, gli effetti perdurano ancora.....

[gabri-z]

Quote

gabri-z :

Io lo realizzato u....

 

E nessuno mi bastona ?

[dott.cicala]

E' una terminologia da broshure 

 

 

 

[Twice Dec]

Ok ragazzi. Seguendo l'idea di Livio Orsini per adesso saprei almeno cosa fare fino allo step up. E' già qualcosa no? A questo punto sorge però una domanda: a cosa devo stare attento nella realizzazione di un circuito con tensione dc così alta? Cioè, in un ipotetico stampato, quali regole devo rispettare con questa tensione? 

Comunque dopo lo step up, buio completo.... :'(

 

[gabri-z]

Per quanto riguarda lo stampato , secondo me , la tensione ''alta '' crea meno problemi di quanti la corrente che ti serve a quella tensione ...ed anche quella nella parte di bassa tensione ...

[Livio Orsini]

Si concordo con gabri.

1500 W a 325 V sono circa 4.7A che a 12 V diventano quasi 150 considerando le perdite varie. Non è una corrente da c.s.

[Twice Dec]

Ok la scelta migliore è abbassare notevolmente la corrente...con 150 A dovrei usare un filo da sezione infinita...

 

[Livio Orsini]

Quote

con 150 A dovrei usare un filo da sezione infinita..

 

No molto meno. Con sbarrette di rame di circa 10mm x 7.5 mm dovresti avere i conduttori appena tiepidi. Puoi anche usare sbarrette di alluminio di sezione un poco più grossa.

[Twice Dec]

Ragazzi scusate se aggiorno solo ora ma ho poco tempo  Allora la mia idea attuale è: alternatore, ac-dc, step up, inverter (come in figura), filtro.

(senza il trasformatore).

Mi sorge però un dubbio: nella commutazione dei transistor l'onda quadra modulata risalutante avrà dei ripple come in figura. Ebbene io non sono mai riusciti a eliminarli e so che creano problemi. Come fare?? 

[Livio Orsini]

Se fai un inverter sinusoidale la forma d'onda è parecchio differente perchè ogni impulso ha una larghezza differente da quello che lo precede e da quello che lo segue, proprio perchè la larghezza è modulata con legge sinusoidale; questo è lo scopo del PWM.

Poi per rendere l'onda veramente sinusoidale si applicaun filtro passa basso che elimina le armoniche ed integra gli impulsi.

 

Gli inverter più semplici, i così detti ad onda sinusoidale modificata, ricostroiscono la semisinusoide con solo 3 o 4 passi, similmente ai vecchi 3 steps a SCR.

[Twice Dec]

Grazie Livio. Il discorso dell'onda modulata l'ho capito. il grafico seguente l'ho capito.

Il mio problema era nello step up, nel momento in cui il mio transistor commuta da livello basso a alto mi lascia una ripple come nel mio precedete disegno che non mi va bene.

[elettrix01]

Ti butto li una domanda stupida... Se tanto hai un alternatore perchè prima del AC-DC non metti un trasformatore in modo da alzare la tensione? Così ti eviti delle correnti elevate sui transistor...

 

[gabri-z]

Io non la vedo mica stupida la domanda , io non lo fatta prima perché pensavo ad eventuali batterie , ma a pensare bene , si possono mettere anche dopo. , in serie ...

[Livio Orsini]

Mettere il trasformatore prima o dopo, non ha molta importanza: si tratta sempre di un "grosso" trasformatore a 50 Hz, quindi pesante ed ingombrante.

Mettere il trasformatore direttamente a valle del generatore, visto che questo ruota a velocità molto variabile, bisognerà avere un trasfo a larga banda.

 

Quote

problema era nello step up,

 

No lo step up, da in uscita una tensione (quasi continua); ci sono condensatori ed induttori per livellare l'uscita ad un valore continuo. Può essereci presenza di disturbi veloci dovuti alla commutazione, ma questi vanno filtrati.

[Twice Dec]

Grazie delle vostre risposte. 

Quote

No lo step up, da in uscita una tensione (quasi continua); ci sono condensatori ed induttori per livellare l'uscita ad un valore continuo. Può esserci presenza di disturbi veloci dovuti alla commutazione, ma questi vanno filtrati.

ok ho trovato dei filtri per la continua. Ma per la parte DC/AC?? La ci sono 4 transistor e il disturbo dovuto alla commutazione avendo in uscita un'onda quadra modulata come lo tolgo?

 

il discorso del trasformatore: ma non abbiamo detto che è meglio evitarlo? Da quello che ho capito io devo avere una tensione fissa all'entrata dell'DC/AC per usare la formula dell'inverter...