Conversor dc/ac com mosfet

Zendion · 24 de fevereiro de 2017

Olá pessoal, boa noite!

Estou pesquisando conversores de tensão DC / AC e acabei encontrando um circuito ressonante que transforma onda quadrada em senoidal. Fiz a montagem e simulação no Proteus e aparentemente dá certo. Poderiam me ajudar a conferir o esquema elétrico e me ajudar com ele?

No caso coloquei o clock para simular meu microcontrolador. A tensão que quero converter é 200 Vcc, posso chavear com esse mosfet mesmo certo? Espero conseguir até pelo menos por volta de 5A na saída, é possível? Esse circuito ressonante também converte a onda quadrada pra senoidal até mesmo com carga? Mesmo se a carga for indutiva?

Fico no aguardo.

Grato desde já

.if · 24 de fevereiro de 2017

você (e o circuito) deve ter um pouco de dificuldade em conseguir 1000W de saída mesmo corrigindo este esquema.

Pra esta façanha e já que tens acesso aos 200Vdc e ao conhecimento de microcontroladore e o foco/preocupação é carga indutiva, a dica que dou é projetar um inversor de frequencia com o pwm dele.

A essência é relativamente simples: aplique os pulsos cujo dutty cycle é modulado por uma função seno. A própria indutância do motor há de filtrar e formar uma corrente 100% senoidal em sua armadura

MOR_AL · 24 de fevereiro de 2017

Quanto à tensão rms que sua fonte produziria.

O mosfet produz uma onda quadrada entre 200V (bem menos até) e zero volt. L1 e C4 formam um filtro passa-baixas frequências. sua atenuação é de 40dB por década, ou 12dB por oitava. Geralmente dois componentes reativos como indutor ou capacitor, produzem um sistema de segundo grau.

Encurtando!

Se a frequência formada pelo filtro L1C4 for um pouco maior que a frequência da onda quadrada, as chances de se obter uma onda senoidal são boas. Boas porque, se a carga resistiva for pesada (baixo valor), a tendência é de deformar a onda senoidal.

Você conseguiria uma tensão senoidal com 100V de pico (negativo) a 100V de pico (positivo), ou cerca de 71Vrms. Certamente bem menos que isso devido a presença de R3 e R4.

... Mas infelizmente, seu circuito não vai funcionar. Vai ter uma baita dissipação em R3 e R4. Verifique a potência dissipada na simulação destes componentes... E claro, que na simulação você vai ter que incluir a carga.

Outra coisa. Qual é a função de R2?

Considerando suas dúvidas e seu circuito, sugiro fazer circuitos mais simples e com menos potência, até você adquirir maiores conhecimentos.

Porém, se ainda assim você quiser seguir em frente com isso, observe a dica da Isadora, que é o caminho normal para este projeto. Pesquise no Google, que tem muita coisa sobre o assunto.

MOR_AL

Zendion · 24 de fevereiro de 2017

entendi entendi, na verdade já pensei em fazer um inversor, mas acontece que estive com dificuldade na hora de determinar os componentes adequados na parte de potencia, então encontrei esse circuito e queria saber se funciona.

Se puderem me ajudar com essa parte vai ficar bem mais fácil, pois domino a programação e lógica de controle por trás dos chaveadores.

Outra coisa que estive estudando, o que eu teria na saída do transformador no circuito abaixo?

Por acaso se eu modulasse uma senoide pwm no primário, enquanto o valor da tensão vai aumentando em função do tempo T, eu teria uma corrente induzida no secundário em sentido horário. Depois de atingir valor máximo, manteria ligado durante o mesmo tempo T para que a corrente induzida voltasse a ser zero. Nesse momento, modularia novamente o chaveador, porém atenuando a tensão, isso faria com que houvesse uma corrente induzida no secundário em sentido anti-horário durante o tempo T, e em seguida manteria desligado pelo mesmo tempo para que a corrente voltasse a zero.

Em teoria parece funcional, e na prática? Deu pra entender o que estou pensando?

Caso seja inviável também, quero sim me aprofundar no inversor.

Obrigado desde já!

Zendion · 27 de fevereiro de 2017

Alguém?

albert_emule · 28 de fevereiro de 2017

17 horas atrás, Zendion disse:

Alguém?

Você quer fazer um inversor que converta 200V DC para 127Vac / 220Vac em 60Hz?

Sabe programar micro-controladores?

Zendion · 1 de março de 2017

Em 28/02/2017 às 12:36, albert_emule disse:

Você quer fazer um inversor que converta 200V DC para 127Vac / 220Vac em 60Hz?

Sabe programar micro-controladores?

É isso mesmo, e sim, sei programar!

albert_emule · 1 de março de 2017

1 hora atrás, Zendion disse:

É isso mesmo, e sim, sei programar!

Eu posso te ajudar com este inversor, pois eu tenho experiência na construção destes invasores.

Mas eu preciso de uns comandos num micro-controlador. Daí você me ajuda, e eu ajudo você.

Que micro-controlador você programa?

Programa PIC?

Programa os micro-controladores do Arduíno?

Zendion · 2 de março de 2017

1 hora atrás, albert_emule disse:

Eu posso te ajudar com este inversor, pois eu tenho experiência na construção destes invasores.

Mas eu preciso de uns comandos num micro-controlador. Daí você me ajuda, e eu ajudo você.

Que micro-controlador você programa?

Programa PIC?

Programa os micro-controladores do Arduíno?

Eu programo os dois, porém tenho muito mais experiência e prática com Arduino.

Com relação a programação posso ajudar com certeza!

Podemos nos ajudar então.

albert_emule · 2 de março de 2017

agora, Zendion disse:

Eu programo os dois, porém tenho muito mais experiência e prática com Arduino.

Com relação a programação posso ajudar com certeza!

Podemos nos ajudar então.

Beleza. Considere-se com seu inversor já funcionando kkk

Zendion · 2 de março de 2017

agora, albert_emule disse:

Beleza. Considere-se com seu inversor já funcionando kkk

hahah já é, preciso de um trifásico, até uns 5 cv, consegue? hehe

albert_emule · 2 de março de 2017

Eu preciso do seguinte sistema:

Quando a carga da bateria completar 100%, o inversor deve ser ligado por contato seco (contato substituindo o botão liga-desliga). Após 5 segundos deverá acionar um triac de 90 amperes BTA90, para comutar as cargas da rede elétrica para o inversor.

Tem que ser dois TRIACs: Um para colocar a carga na rede e outro para colocar a carga no inversor. O micro-controlador deve desligar um e após 3 milissegundos ligar o outro. É tão rápido que nem pisca uma lâmpada.

Não se preocupe com estas partes de eletrônica analógica e de potência. Estas eu tenho muita experiência.

Você só precisa disponibilizar uma porta analógica do micro, que fará a a leitura de uma tensão entre 0 a 5V.

O resto eu faço.

E para acionar os TRICs, eu só preciso de portas digitais, que neste caso aí de cima, quando a bateria atingir 100% de carga, uma porta digital entrará em nível alto para acionar o contato seco que é um relé....5 segundos depois outra porta digital que já estava em nível alto, deverá passar para nível baixo e logo em seguida, após se passarem uns 3 milissegundo, uma porta digital ficará em nível alto.

Isso tudo acontecerá quando uma única porta analógica detectar que a tensão da bateria atingiu 14V, que pro micro-controlador poderá ser algo em torno de 2.5V. A interface eu mesmo faço

E quando a bateria descarregar, antes mesmo do inversor desligaras cargas....Quando as baterias já tiverem com 10V DC cada uma, o micro-controlador deve transferir as cargas para a rede e desligar o inversor. Depois esperar que a bateria carregue 100% novamente.

Para isso o micro tem que colocar uma das portas digitais em nível baixo e rapidamente após 3 milissegundos colocar a outra em nível alto e ao mesmo tempo colocar a outra porta digital que liga o contato seco em nível baixo também, para desligar o inversor.

Aí tem um critério:

O micro-controlador só deve ligar o inversor e comutar as cargas para ele, caso a potência de consumo supere 50 watts. Pois potência muito baixa não é vantagem ligar no inversor. Há não ser que as baterias já estejam com 100% de carga, pois aí os painéis estariam gerando sem nenhum consumo, então neste caso, pode colocar cargas baixas no inversor.

Para esta função, deverá ser disponibilizada outra porta analógica que fará leitura de um transformador de corrente.

Novamente não precisa se preocupar com a parte eletrônica desta função.

Basta deixar uma porta analógica que tome a decisão com tensões acima de 2.5V DC.

Eu sempre tenho citado 2.5V DC, pois aí eu posso colocar um trimpot para fazer os ajustes finos.

Zendion · 2 de março de 2017

3 minutos atrás, albert_emule disse:

Eu preciso do seguinte sistema:

Quando a carga da bateria completar 100%, o inversor deve ser ligado por contato seco (contato substituindo o botão liga-desliga). Após 5 segundos deverá acionar um triac de 90 amperes BTA90, para comutar as cargas da rede elétrica para o inversor.

Tem que ser dois TRIACs: Um para colocar a carga na rede e outro para colocar a carga no inversor. O micro-controlador deve desligar um e após 3 milissegundos ligar o outro. É tão rápido que nem pisca uma lâmpada.

Não se preocupe com estas partes de eletrônica analógica e de potência. Estas eu tenho muita experiência.

Você só precisa disponibilizar uma porta analógica do micro, que fará a a leitura de uma tensão entre 0 a 5V.

O resto eu faço.

E para acionar os TRICs, eu só preciso de portas digitais, que neste caso aí de cima, quando a bateria atingir 100% de carga, uma porta digital entrará em nível alto para acionar o contato seco que é um relé....5 segundos depois outra porta digital que já estava em nível alto, deverá passar para nível baixo e logo em seguida, após se passarem uns 3 milissegundo, uma porta digital ficará em nível alto.

Isso tudo acontecerá quando uma única porta analógica detectar que a tensão da bateria atingiu 14V, que pro micro-controlador poderá ser algo em torno de 2.5V. A interface eu mesmo faço

E quando a bateria descarregar, antes mesmo do inversor desligaras cargas....Quando as baterias já tiverem com 10V DC cada uma, o micro-controlador deve transferir as cargas para a rede e desligar o inversor. Depois esperar que a bateria carregue 100% novamente.

Para isso o micro tem que colocar uma das portas digitais em nível baixo e rapidamente após 3 milissegundos colocar a outra em nível alto e ao mesmo tempo colocar a outra porta digital que liga o contato seco em nível baixo também, para desligar o inversor.

Aí tem um critério:

O micro-controlador só deve ligar o inversor e comutar as cargas para ele, caso a potência de consumo supere 50 watts. Pois potência muito baixa não é vantagem ligar no inversor. Há não ser que as baterias já estejam com 100% de carga, pois aí os painéis estariam gerando sem nenhum consumo, então neste caso, pode colocar cargas baixas no inversor.

Para esta função, deverá ser disponibilizada outra porta analógica que fará leitura de um transformador de corrente.

Novamente não precisa se preocupar com a parte eletrônica desta função.

Basta deixar uma porta analógica que tome a decisão com tensões acima de 2.5V DC.

Eu sempre tenho citado 2.5V DC, pois aí eu posso colocar um trimpot para fazer os ajustes finos.

Se eu entendi direito, você quer que o microcontrolador se encarregue de conferir a tensão da bateria, caso esteja com menos de 10Vdc deve desligar o inversor e passar pra rede, e quando atingir 100% de carga novamente ligar o inversor? Deixei passar algo?

albert_emule · 2 de março de 2017

2 minutos atrás, Zendion disse:

Se eu entendi direito, você quer que o microcontrolador se encarregue de conferir a tensão da bateria, caso esteja com menos de 10Vdc deve desligar o inversor e passar pra rede, e quando atingir 100% de carga novamente ligar o inversor? Deixei passar algo?

É bem isso mesmo.

adicionado 1 minuto depois

24 minutos atrás, Zendion disse:

hahah já é, preciso de um trifásico, até uns 5 cv, consegue? hehe

Quanto de potência? 5Kva?

Neste caso seriam 1.66Kva por fase rsrsrs. Dá para fazer sim.

Zendion · 2 de março de 2017

7 minutos atrás, albert_emule disse:

É bem isso mesmo.

adicionado 1 minuto depois

Quanto de potência? 5Kva?

Neste caso seriam 1.66Kva por fase rsrsrs. Dá para fazer sim.

Fechou, o sistema do microcontrolador é bem simples. Vou desenvolver e assim que pronto te envio, amanhã provavelmente estará pronto! Deixarei o mais claro possível para simples entendimento.

Hehe beleza xD

albert_emule · 2 de março de 2017

10 minutos atrás, Zendion disse:

Fechou, o sistema do microcontrolador é bem simples. Vou desenvolver e assim que pronto te envio, amanhã provavelmente estará pronto! Deixarei o mais claro possível para simples entendimento.

Hehe beleza xD

Fechou também. Terá toda a minha ajuda técnica.

E eu já até escolhi um sistema para você.

Só precisaremos desenvolver a etapa de potência. Isso eu te ajudo.

O sistema usa PWM unipolar, também chamado de SPWM.

As vezes chamado de PWM em três níveis.

Pesquisando no google, você já começará achar alguma coisa.

Apesar de usar PWM, o sistema é senoidal puro de alta qualidade.

Funciona tipo um amplificador classe D, só que em alta potência.

Vou ver aqui como será feita a etapa de potência e volta a entrar em contato.

Zendion · 2 de março de 2017

1 minuto atrás, albert_emule disse:

Fechou também. Terá toda a minha ajuda técnica.

E eu já até escolhi um sistema para você.

Só precisaremos desenvolver a etapa de potência. Isso eu te ajudo.

O sistema usa PWM unipolar, também chamado de SPWM.

As vezes chamado de PWM em três níveis.

Pesquisando no google, você já começará achar alguma coisa.

Apesar de usar PWM, o sistema é senoidal puro de alta qualidade.

Funciona tipo um amplificador classe D, só que em alta potência.

Vou ver aqui como será feita a etapa de potência e volta a entrar em contato.

Ótimo! Vou pesquisando aqui também! Até.

Zendion · 2 de março de 2017

@albert_emule seu código está pronto, vou deixar aqui pra você, confere e me diz se está faltando algo, se estiver me avisa que eu arrumo.

Código para Arduino.

int bateria = 0; // Entrada analógica A0 do Arduino
int niv_bat = 0; // Variável para receber o valor da entrada A0
int triac_rede = 2; // Pino de saída para o triac da rede
int triac_inv = 3; // Pino de saída para o triac do inversor
int rl_on_off = 4; // Pino de saída para o relé do inversor
boolean estado = false; // Variável que checa se a bateria está em processo de carga ou descarga

void setup()
{
  pinMode(triac_rede, OUTPUT); // Definindo o pino como saída
  pinMode(triac_inv, OUTPUT); // Definindo o pino como saída
  pinMode(rl_on_off, OUTPUT); // Definindo o pino como saída
  digitalWrite(triac_rede, LOW); // Colocando a saída em nível lógico zero, para evitar imprevistos nas condições iniciais
  digitalWrite(triac_inv, LOW); // Colocando a saída em nível lógico zero, para evitar imprevistos nas condições iniciais
  digitalWrite(rl_on_off, LOW); // Colocando a saída em nível lógico zero, para evitar imprevistos nas condições iniciais
}

void loop()
{
  niv_bat = analogRead(bateria); // Recebe e armazena o valor da entrada analógica na variável niv_bat
  delay(100); // Tempo, em milisegundos, para efetuar a verificação da entrada analógica
  
  if(estado == false) // Se estiver em  processo de carga da bateria ( inversor desligado )
  {
    if(niv_bat > 1000) // Valor da entrada analógica varia entre 0 e 1023, portanto se estiver acima de 1000 já é considerado bateria cheia, para evitar problemas com possíveis quedas de tensão
    {
      estado = true; // Altera o processo para descarga
      digitalWrite(rl_on_off, HIGH); // Liga o relé
      delay(5000); // Espera 5 segundos
      digitalWrite(triac_rede, LOW); // Desliga o triac da rede
      delay(3); // Espera 3 milisegundos
      digitalWrite(triac_inv, HIGH); // Liga o triac do inversor
    }
  }
  else // Se estiver em processo de descarga da bateria ( inversor ligado )
  {
    if(niv_bat > 500 && niv_bat < 520) // Se estiver com 2,5 volts na entrada analógica
    {
      estado = false; // Altera o processo para carga
      digitalWrite(triac_inv, LOW); // Desliga o triac do inversor
      delay(3); // Espera 3 milisegundos
      digitalWrite(triac_rede, HIGH); // Liga o triac da rede
      digitalWrite(rl_on_off, LOW); // Desliga o relé
    }
  }
}

Testei com um potenciometro na entrada simulando sua fonte variável de 0-5V.

Tudo certo!

albert_emule · 2 de março de 2017

Olá amigo. Para um inversor trifásico, primeiramente precisa de uma ponte inversora assim, com esta estrutura.

Para esta tensão de 200V DC e a potência que você citou, é melhor usar transistores IGBTs.

Eles são excelentes.

Para uma etapa de potência de inversor, você precisa dos seguintes itens:

1- Os chaveadores. 6 unidades para sistemas trifásicos.

2- Os drivers dos chaveadores. Normalmente são 3 unidades de drivers duplos, iguais ao da imagem abaixo:

3- capacitores DC de filtro de entrada.

4- Indutores de filtro de saída.

5- Capacitores de filtro de saída.

6- Fonte DC para alimentar todos os circuitos integrados. Geralmente é uma fonte de 12 ou 15V e outra de 5V.

Os IGBTs:

Eu recomendo os IRGP4063, vejam como eles são:

http://www.infineon.com/dgdl/irgp4063pbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535655f6732452

Vai precisar de 6 unidades.

É melhor comprar mais que 6 unidades.

Os Drivers:

Vai precisar de 3 unidades de IR2110.

Mas compre em quantidade maior.

Conforme você for digerindo as informações, vou acrescentando mais algumas.

Segue um código de inversor senoidal que peguei no fórum do link a seguir:

http://asm51.eng.br/phpbb/viewtopic.php?t=16576&p=127385

É monofásico e você precisaria fazer as modificações para gerar 3 senoides defasadas em 120 graus e ainda outra modificação para implementar 3 entradas analógicas que serviriam para monitorar as três fases de saída e estabilizar a tensão de saída.

/* Programa para uControlador PIC16F628A para controle de motor ac com igbt*/
#include <pic.h>
#include "tabseno1023.c";
//************************ configuração fusíveis hitech -c*******************
__CONFIG(CP_ON & FOSC_HS & WDTE_OFF & BOREN_ON & LVP_OFF & PWRTE_ON);
static bit comuta;
//controle pwm
void duty(unsigned int dt)
{
CCP1Y=CCP2Y=dt; //LSB (bit0 pro bit4 de CCP1CON)
dt>>=1;
CCP1X=CCP2X=dt; //LSB (bit1 pro bit5 de CCP2CON)
dt>>=1;
CCPR1L=CCPR2L=dt; //MSB (byte + significativo)
}

void delay(unsigned char dl)
{
while (dl--);
}
/**********************************************************************/
void main()
{
unsigned char i;
TRISA=TRISB=TRISC=0;//tudo saída
PORTA=PORTB=PORTC=0;//tudo zerado
CMCON=0xff;//pinos cmcon=digital
CCP1CON=CCP2CON=0;
T2CON=0b00000100; //timer2 on, prescaler 1:1
GIE=0;//sem interrupção
PR2=0xff;//ajuste freq pwm
i=0;
for (;;)
{
if (i>179) //completou um semiciclo
{
CCP2CON=CCP1CON=0;//pwm off para garantir 0...
i=0;
comuta^=1;
PORTC=0;//... 0 no outro canal
}
if (!comuta)
{
CCP1CON=0b00001100;//pwm1 on
RC0=1;//liga igbt H direita
}
else
{
CCP2CON=0b00001100;//pwm2 on
RC3=1;//liga igbt H esquerda
}
duty(tabseno);
delay(8);//ajuste 60Hz @ clock 16MHz
i++;
}

}

Contudo eu ainda posso sugerir outra alternativa, que já vem pronta para usar. Precisa apenas desenvolver as etapas de potência.

Conversarei em particular.

Mas primeiramente você precisa estudar e construir esta etapa de potência. independente da forma como ela vai ser controlada, tem que funcionar perfeitamente.

Ela tem que ser capaz tocar um PWM de alta potência