Arquitetura de inversores de tensão

[alexandre.mbm]

Não gosto de começar assistindo dicas de troubleshooting. Não sou boneco...

 

Quem ajuda a levantar diagramas das principais arquiteturas comerciais?

 

Interessa-me particularmente um senoidal puro.

 

Largada:

 

 – Elétrica & Cia

 – Eletrônica PT

 – Google

 

Comentários?

[.if]

48 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

um senoidal puro

Antes do diagrama (chamo de esquema elétrico) penso que é bom você entender o que tem por trás - como funciona o inversor senoidal. Como é feita a mágica da recomposição da senoide através do pwm e filtros lc na saída de forma eficiente: esta é a simples essência da coisa. Quem faz isso é um ci dedicado ou um simples mc com saída pwm, claro. Me lembro de ter feito uma brincadeira desta com um pic16f876 há alguns anos e me lembro de ter publicado aqui acho que + de 1 vez. .. preguiça de re-procurar... mas se me der vontade...

[Mega Blaster]

3 horas atrás, alexandre.mbm disse:

levantar diagramas das principais arquiteturas comerciais?

Nem mesmo os serviços autorizados tem! Como o brasileiro, de um modo geral, não costuma respeitar direitos de propriedade intelectual, os fabricantes não disponibilizam. Prova disso são os inversores Weg até o CFW10, onde ainda se consegue. Depois que vazaram, a partir do CFW 11 não tem mais. O melhor que consegue é levantar manualmente você mesmo. Tem um vídeo de 1 hora de duração que ensina isso. A locução e a apresentação é muita chata, mas o conteúdo é bom. Se tiver paciência, assiste. Aí você saberá como cada fabricante faz sua construção e as opções que eles adotam.

 

 

[alexandre.mbm]

Muito obrigado pelas respostas. Elas são válidas.

 

Mas preciso deixar claro que minha demanda não é por esquemáticos de projeto. Referindo-me a "arquitetura", busco diagramas de blocos.

 

Algo como o que professores esboçariam em lousa.

[alexandre.mbm]

@Mega Blaster, inversores de freqüência são outra coisa.

[.if]

14 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

inversores de freqüência são outra coisa.

... sendo o princípio o mesmo. O de freq aproveita a indutância do motor pra senoidizar (filtrar ou integrar sei la) a onda quadrada do pwm. Já os que não são pra motor, têm que lançar mão de filtros lc bem calculados na saída pra harmonizar a coisa toda.

[Mega Blaster]

8 horas atrás, alexandre.mbm disse:

principais arquiteturas comerciais?

De quê?

8 horas atrás, alexandre.mbm disse:

senoidal puro.

Para quê? Qual fim?

 

3 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Mas preciso deixar claro que minha demanda não é por esquemáticos de projeto. Referindo-me a "arquitetura", busco diagramas de blocos.

Desculpe, não sou acadêmico. Não devia ter entrado na discussão. Não entendi o propósito de início. Lamento. Me retiro do tópico. Errei na leitura.

1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

inversores de freqüência são outra coisa.

Usam senóides convertidas na aplicação. A eficiência no resultado é baseada na tecnologia que cada fabricante usa em suas soluções.

[Ricardov]

Pesquise artigos sobre Topologias de Inversores.

[Andreas Karl]

Estando meio “deprê” resolvi distrair a cabeça escrevendo um texto sobre os diversos tipos de inversores que conheci. Escrevi de memória sem consulta então por favor corrijam qualquer erro ou falha.

 

Basicamente um inversor como sabemos é um circuito que vai converter a corrente contínua de uma bateria ou um conjunto delas em corrente alternada de 110, 127 ou 220 volts. Os mais simples e de baixissima potência usam apenas um transistor configurado como oscilador hartley aproveitando até a indutância do enrolamento de tensão mais baixa de um transformador comum de chapas de ferro por exemplo 110/220 para 12 volts mas invertido, o oscilador fica no enrolamento de 12 volts e a corrente alternada sai pelo outro. Foram muito usados pra acender lâmpadas fluorescentes tubulares, nem se preocupavam em ter uma frequência exata de 50 ou 60 Hz.

Já para potências maiores eram usados dois transistores de potência configurados como um multivibrador astável ou até como um "amplificador" para um oscilador de 50 ou 60 Hz. Também utiliza transformadores de chapa mas com enrolamento com center tap tipo 12 +12 V e o outro enrolamento para 110 ou 220 volts.

Obviamente vem a mente que se o oscilador for senoidal e a etapa amplificadora trabalhar abaixo do ponto de saturação ou “clipping” vamos ter uma senoide do outro lado do transformador. Só que aí surge um problema: Os transistores vão trabalhar grande parte do tempo em semi condução, situação na qual esquentam bastante e desperdiçar muita energia. E desperdício de energia em sistemas com baterias dificilmente é aceitável. Por isso a onda de escolha é obviamente a quadrada para que os transistores que alimentam o transformador estarem sempre saturados ou cortados, praticamente eliminando a semi condução e o consequente enorme desperdício de energia.

 

Mas aí surge outro problema: ondas senoidais não tem harmônicos em teoria e na prática tem muito poucos, depende de quanto estão distorcidas. Mas ondas quadradas têm uma quantidade enorme dos chamados “harmônicos ímpares”, múltiplos da frequência de funcionamento de 50 ou 60 Hz. Lâmpadas não se ressentem muito com isso mas muitos circuitos eletrônicos principalmente mais antigos têm dificuldade para filtrar completamente esses harmônicos. E geralmente na saída desses inversores tem um aviso para não ligar cargas indutivas, os motores normais funcionam muito mal com ondas quadradas, perdem eficiência, esquentam.

 

Um outro problema era que por causa do uso de transformadores comuns esses inversores eram grandes e pesados.

 

Isso mudou com a popularização das fontes chaveadas perto da virada do milênio e com isso a arquitetura dos inversores de onda quadrada mudou muito. A corrente contínua das baterias deixou de ser convertida diretamente para 50 ou 60 Hz e passou a ser aplicada a um conversor DC-DC tipo step-up para elevar a tensão a um nível compatível com 110 ou 220 volts. A conversão para 50/60Hz então é feita com 4 transistores geralmente mosfets ligados na configuração de ponte H.

 

Outra tecnologia começou também a se popularizar: embutir sinais de baixa frequência em ondas quadradas de alta frequência ou melhor dizendo: modular a largura dos ciclos altos e baixos da onda quadrada de alta frequência com sinais de baixa frequência, daí o nome, modulação por largura de pulso ou pulse width modulation em inglês de onde saiu a famosa sigla PWM. Isso permitiu criar um novo tipo de amplificador de áudio, o classe “D” erroneamente chamado também de “digital”. Isso permitiu que os transistores de saída trabalhassem com onda quadrada e, como citado, praticamente eliminando a semicondução presente nos então populares amplificadores classe AB melhorando a eficiência e diminuindo muito o aquecimento. Na saída temos um indutor e um capacitor ligados como um filtro passa baixas que bloqueia a alta frequência restando o sinal “modulante” amplificado.

 

 

 

E é obvio que a mesma tecnologia passou a ser aplicada para controlar os transistores da ponte H da saída dos inversores. Em princípio um oscilador senoidal poderia fornecer a modulação mas funciona melhor usar um CI dedicado ou um PIC como citou @.ifque já gera um sinal PWM modulado.

 

O diagrama de blocos simplificado de um inversor comercial senoidal monofásico ficaria assim:

 

A etapa inicial é necessária para desligar o circuito antes que a tensão da(s) bateria(s) caia a um ponto que venha a sofrer danos, por exemplo, não é recomendável que baterias chumbo-ácidas de 12 volts sofram uma descarga abaixo de 10,5 volts. Essa etapa também pode emitir um alerta visual ou sonoro de que a carga está chegando a um ponto crítico.

 

 

[albert_emule]

20 minutos atrás, Andreas Karl disse:

O diagrama de blocos simplificado de um inversor comercial senoidal monofásico ficaria assim:

 

 

 

 

Essa topologia é a mais usada.

 

Existe outra que não usa o conversor DC-DC e no lugar, usa um transformador para 60Hz para elevar: