Ubah Inverter Gelombang Persegi menjadi Inverter Gelombang Sinus

Posting ini menjelaskan beberapa konsep rangkaian yang dapat digunakan untuk mengubah atau memodifikasi inverter gelombang persegi biasa menjadi desain inverter gelombang sinus yang canggih.

Sebelum mempelajari berbagai desain yang dijelaskan dalam artikel ini, akan menarik untuk mengetahui faktor-faktor yang biasanya membuat inverter gelombang sinus lebih diinginkan daripada desain gelombang persegi.

Bagaimana Frekuensi Bekerja di Inverter

Inverter pada dasarnya melibatkan frekuensi atau osilasi untuk mengimplementasikan tindakan boost dan inversi. Frekuensi seperti yang kita ketahui adalah pembangkitan pulsa pada beberapa pola yang seragam dan dihitung, misalnya frekuensi inverter biasa dapat diberi nilai pada 50Hz atau 50 pulsa positif per detik.

Bentuk gelombang frekuensi dasar inverter adalah dalam bentuk pulsa gelombang persegi.

Seperti kita ketahui, gelombang persegi tidak pernah cocok untuk mengoperasikan peralatan elektronik canggih seperti TV, pemutar musik, komputer, dll.

Listrik AC (arus bolak-balik) yang kita peroleh di stopkontak listrik rumah tangga kita juga terdiri dari frekuensi arus berdenyut, tetapi ini dalam bentuk gelombang sinusoidal atau gelombang sinus.

Biasanya pada 50Hz atau 60Hz tergantung pada spesifikasi utilitas negara tertentu.

Kurva sinus yang disebutkan di atas dari bentuk gelombang AC rumah kami mengacu pada puncak tegangan yang naik secara eksponensial yang merupakan 50 siklus frekuensi.

Karena AC rumah tangga kita dihasilkan melalui turbin magnet, bentuk gelombang pada dasarnya adalah gelombang sinus, jadi tidak memerlukan pemrosesan lebih lanjut dan langsung dapat digunakan di rumah untuk semua jenis peralatan.

Sebaliknya pada inverter, bentuk gelombang fundamental berbentuk gelombang persegi yang memerlukan pemrosesan secara menyeluruh agar unit tersebut kompatibel dengan semua jenis peralatan.

Perbedaan antara Gelombang Persegi dan Gelombang Sinus

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, gelombang persegi dan gelombang sinus mungkin memiliki level tegangan puncak yang identik tetapi nilai RMS atau nilai rata-rata akar kuadrat mungkin tidak identik. Aspek inilah yang membuat gelombang persegi sangat berbeda dari gelombang sinus meskipun nilai puncaknya mungkin sama.

Oleh karena itu inverter gelombang persegi yang bekerja dengan 12V DC akan menghasilkan output yang setara dengan 330V seperti inverter gelombang sinus yang beroperasi dengan baterai yang sama tetapi jika Anda mengukur RMS output dari kedua inverter, itu akan berbeda secara signifikan (330V dan 220V).

Gambar salah menampilkan 220V sebagai puncak, sebenarnya seharusnya 330V

Pada diagram di atas, bentuk gelombang berwarna hijau adalah bentuk gelombang sinus, sedangkan warna oranye menggambarkan bentuk gelombang persegi. Bagian yang diarsir adalah kelebihan RMS yang perlu diratakan agar nilai RMS sedekat mungkin.

Mengubah inverter gelombang persegi menjadi gelombang sinus yang pada dasarnya berarti memungkinkan pembalik gelombang persegi untuk menghasilkan nilai puncak yang diperlukan katakanlah 330V namun memiliki RMS yang hampir sama dengan pasangan gelombang sinusnya.

Cara Mengonversi / Memodifikasi Bentuk Gelombang Persegi ke Bentuk Gelombang Sinus yang Setara

Ini dapat dilakukan baik dengan mengukir sampel gelombang persegi menjadi bentuk gelombang sinus, atau hanya dengan memotong sampel gelombang persegi menjadi potongan-potongan kecil yang dihitung dengan baik sehingga RMS-nya menjadi sangat dekat dengan nilai RMS AC sumber listrik standar.

Untuk mengukir gelombang persegi menjadi gelombang sinus yang sempurna, kita dapat menggunakan osilator jembatan wien atau lebih tepatnya 'osilator bubba' dan memasukkannya ke tahap pemroses gelombang sinus. Metode ini akan terlalu rumit dan oleh karena itu bukan merupakan ide yang disarankan untuk mengimplementasikan inverter gelombang persegi yang ada ke inverter gelombang sinus.

Ide yang lebih layak adalah memotong gelombang persegi terkait di dasar perangkat keluaran ke tingkat RMS yang diperlukan.

Salah satu contoh klasik ditunjukkan di bawah ini:

Diagram pertama menunjukkan rangkaian inverter gelombang persegi. Dengan menambahkan pencacah AMV sederhana kita dapat memecah pulsa di dasar MOSFET yang relevan ke tingkat yang diperlukan.

Modifikasi gelombang persegi ke gelombang sinus versi inverter setara dari rangkaian di atas.

Di sini AMV yang lebih rendah menghasilkan pulsa pada frekuensi tinggi yang rasio mark / spasinya dapat diubah secara sesuai dengan bantuan VR1 preset. Output terkontrol PWM ini diterapkan ke gerbang mosfet untuk menyesuaikan konduksi mereka ke dalam nilai RMS yang ditentukan.

Pola gelombang tipikal yang diharapkan dari modifikasi di atas:

Bentuk gelombang di gerbang MOSFET:

Bentuk gelombang pada keluaran transformator:

Bentuk gelombang setelah filtrasi yang tepat menggunakan induktor dan kapasitor pada keluaran transformator:

Daftar Bagian

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K Ohm,
C1, C2 = 0.47uF / 100V metalisasi
C3, C4 = 0.1uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = 30V apapun, 10amp mosfet, N-channel.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K preset
Trafo = 9-0-9V, 8 amp ( spesifikasi harus dipilih sesuai dengan beban keluaran untuk pengoptimalan kekuatan yang benar )
Baterai = 12V, 10AH

Mendapatkan Tingkat Efisiensi yang Lebih Baik

Konversi atau modifikasi di atas akan memberikan efisiensi sekitar 70% dengan pencocokan RMS yang dicapai. Jika Anda tertarik untuk mendapatkan pencocokan yang lebih baik dan tepat maka mungkin diperlukan prosesor gelombang IC 556 PWM.

Anda pasti ingin merujuk ke artikel ini yang menunjukkan prinsip di baliknya memodifikasi bentuk gelombang persegi menjadi bentuk gelombang sinus menggunakan beberapa IC555.

Output dari rangkaian yang disebutkan di atas dapat diumpankan dengan cara yang sama ke gerbang atau pangkalan perangkat daya yang relevan yang ada di unit inverter persegi yang ada.

Pendekatan yang lebih komprehensif dapat disaksikan dalam artikel ini di mana sebuah IC 556 digunakan untuk mengekstraksi gelombang sinus yang dimodifikasi berdasarkan PWM ekuivalen dari sumber sampel gelombang persegi.

Bentuk gelombang ini terintegrasi dengan perangkat keluaran yang ada untuk melaksanakan modifikasi yang dimaksudkan.

Contoh di atas mengajarkan kita metode yang lebih sederhana di mana inverter gelombang persegi biasa yang ada dapat dimodifikasi menjadi desain inverter gelombang sinus.

Mengubah menjadi SPWM

Pada artikel di atas kita mempelajari bagaimana bentuk gelombang inverter gelombang persegi dapat dioptimalkan untuk mendapatkan jenis gelombang sinus dengan memotong gelombang persegi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil.

Namun analisis yang lebih dalam menunjukkan bahwa kecuali bentuk gelombang yang dipotong tidak berdimensi dalam bentuk SPWM, mencapai ekuivalen gelombang sinus yang tepat mungkin tidak dapat dilakukan.

Untuk memenuhi kondisi ini, rangkaian konverter SPWM menjadi penting untuk menghasilkan bentuk gelombang sinus yang paling ideal dari inverter.

Diagram berikut menunjukkan bagaimana hal ini dapat diterapkan secara efektif dengan desain yang dibahas di atas.

Melalui salah satu artikel saya sebelumnya, kami mengerti bagaimana opamp dapat digunakan untuk membuat SPWM , teori yang sama dapat dilihat diterapkan pada konsep di atas. Dua generator gelombang segitiga digunakan di sini, satu menerima gelombang persegi cepat dari astabil bawah, sementara yang lain menerima gelombang persegi lambat dari astabil atas dan memprosesnya masing-masing menjadi keluaran gelombang segitiga cepat dan lambat yang sesuai.

Gelombang segitiga yang diproses ini diumpankan melintasi dua masukan dari sebuah opamp, yang akhirnya mengubahnya menjadi SPWM atau lebar pulsa gelombang sinus.

SPWM ini digunakan untuk memotong sinyal di gerbang MOSFET yang pada akhirnya mengubah bentuk gelombang di atas belitan transformator yang terhubung untuk membuat replika yang tepat dari bentuk gelombang sinus murni di sisi sekunder transformator melalui induksi magnet.