Modifierad sinus till riktig sinus

[vedderb]

Hej

Jag har en 12v till 230v 600w inverter som skapar en modifierad sinusvåg på utgången. Här är en bild från oscilloskopet med den nuvarande signalen från invertern:



Jag tänkte likrikta spänningen och sedan hacka upp den med en h-brygga med irfp460 mosfetar (med drivare såklart) och skicka den genom ett LC-filter. Jag tänkte använda en sinustabell i en mikrodator och modifiera duty-cyclen på PWM-signalen med en bärvåg på ca 20 khz.

Jag har några frågor om det här innan jag börjar bygga:

1. Är det sannolikt att det redan finns en likspänning internt i omvandlaren som sedan hackas till en modifierad sinus? Det kanske är fördelaktigt att använda den istället för att växelrika -> likrikta -> växelrikta.

2. Hur borde jag designa mitt LC-filter? Storlek på induktanser, kapacitans, kopplingsschema?

3. Om jag likriktar spänningen och driver h-bryggan från samma spänningskälla som omvandlaren matas med så innebär det att jag kommer behöva koppla ihop jord från 12v-matningen med minus från den likriktade spänningen. Kommer det innebära problem? Jag kopplade oscilloskopet mellan minus på 12v-sidan och ena utgången från omvandlaren. Det gav följande signal:



Om jag lyckas bygga det här och det fungerar bra så kan jag dela med mig av schemat och källkoden för mikrodatorn om någon är intresserad.

tack

[blueint]

Med tanke på den omfattande elektronik som behövs för att göra om modifierad sinus til sinus så är det enklare att bygga en egen omvandlare från början.

Du skulle kunna ta över styrningen i den befintliga omvandlare och skicka in PWM modulerad sinus. OM utgångshalvledarna klarar den ökade switchförlusten utan att bli överhettade.

Alternativt bygg något som switchar 12 V DC till PWM-sinus 230 V AC direkt. T.ex en push-pull.

Är du lite fräck så köp en fördig "sinus" omvandlare från Clas Ohlson AB och öppna, fota. Samt framförallt mät på utgången och se hur små steg den använder samt ev switchfrekvens.

[jesse]

Det bör ju finnas en bra likström som du bör kunna använda direkt. Men som Blueint säger så kanske det går att använda de transistorer / MOSFETar som redan finns och köra pwm-signalen direkt in. Det måste väl vara en H-brygga antar jag, eftersom strömmen ska byta riktning. Då har du (minst) fyra MOSFETar med tillhörande drivkretsar. Kolla om du kan se vad drivkretsarna heter så kan du kolla upp databladet på dem så får du mer koll på vad du gör. Det kan bli intressant. Men risken är väl att grejerna inte är gjorda för den högre frekvensen som behövs. Filter går ju sedan att hänga på efteråt, på utgången.

[vedderb]

Tack för tipsen

@blueint
Jag funderade på att bygga från början, men jag kom fram till att det mesta kommer vara identiskt med det som redan finns i omvandlaren jag har. Om jag gör en 50 Hz sinusvåg med h-brygga + filter på 12v-sidan så kommer jag behöva ha en stor och tung transformator eftersom kärnan måste kunna lagra en relative stor mängd energi när frekvensen är låg. Alltså skulle jag behöva gå till hög frekvens -> någon induktans (push-pull, flyback, boost...) -> likspänning -> hbrygga -> filter.

Omvandlaren jag har fungerar dessutom relativt bra. Den har soft-start och andra skydd som gör att det inte är så lätt att döda den. Den klarar att starta en 600W vinkelslip utan problem. Problemet är att den modifierade sinusvågen gör att många elektronikapparater har stora problem med den. Adaptern till min bärbara dator vägrar starta bland annat.

@jesse
Så det är sannolikt att det redan sitter in h-brygga på högspänningssidan i omvandlaren? Jag ska försöka se om jag hittar någon likspänning där.

Jag kommer nog köra på egna mosfetar + drivare då jag redan har massor av det liggande som jag köpte på ebay för att bygga något roligt någån gång Tänkte använda samma drivare som jag använde till min boostomvandlare:

http://www.elektronikforumet.com/forum/ ... =3&t=46271

Jag tar gärna emot tips för hur jag ska bygga filtret. Jag tänkte switcha med 20 - 40 kHz.

[jesse]

Filtret får gärna nån annan försöka förklara / räkna på, jag är också intresserad!

[hornfeldt]

Det behövs väll bara ett lågpassfilter som släpper igenom 50hz ?

[nifelheim]

Hade motsvarande problem som du.
På sekundär sidan i omvandlaren satt en stor 400V elektrolyt där fanns drygt 300 volt liksänning som sedan switchades
till trapetsformen, jag drog ut likspänningen direkt och körde det switchade nätagget på likström istället.
Jag hade först kollat på det nätagg jag skulle driva och nätsänningen gick igenom lite filter och sedan en likriktarbrygga och
glättades med en 450volts konding, så det skulle ju ändå bli likspänning ganska omgående...

Det är filtreringen i lasten som ställer till det fyrkantformen innehåller hur mycket övertoner som helst..

[vedderb]

@hornfeldt
Problemet med filtret är inte bara att räkna på frekvenser med konventionella lågpassfilter. 600W effekt måste passera genom filtrer, utan för stora förluster helst. Ett exempelvis rc-filter skulle fungera utmärkt för att göra en fin sinusvåg, men vad som händer med amplituden på spänningen och effektutvecklingen i motståndet när man börjar belasta det?

Jag hoppades att någon som kan området bättre än jag vet hur man brukar göra i sådana situationer. Hur skarp lutningen är i bodediagrammet vid brytfrekvensen är inte så kritiskt då det handlar om så stora skillnader i frekvens.

@nifelheim
Det har du helt rätt i. Men jag vill helst kunna driva vad som helst med omvandlaren och allt fungerar inte med dc. Men att det finns en likspänning där hjälper verkligen. Jag ska ta isär min omvandlare nu och se vad jag hittar

[vedderb]

Har tagit isär omvandlaren nu och det finns faktiskt kondensatorer med 342VDC. Man kan se att de är kopplade till en h-brygga med 4st irf840-mosfetar. Det finns en del drivkretsar och andra kretsar, men trycket är bortskrapat på dessa (varför gör man det??).

Vad jag också såg var att högspänningsdelen är helt galvaniskt isolerad från lågspänningsdelen. Om jag gör en h-brygga och kopplar ihop minus på 340V-delen med minus på 12v-delen så innebär det att minus kommer ligga mitt emellan topparna och dalarna på sinusvågen som genereras vilket innebär att jag inte har någon "nolla" som kommer vara i potential med jord (jord = 12V minus). Hur föreslår ni att jag löser det? En tanke jag har är att koppla ett switchat nätagg som exempelvis detta:

http://www.kjell.com/content/templates/ ... ,355000000

på 340VDC och driva switchelektroniken på det. Skulle ett sådant nätagg fungera med 342VDC? Finns det något annat smidigt sätt att få en galvaniskt isolerad spänning från 12V-sidan?

[kimmen]

Det skulle inte förvåna mig om det redan finns en lämplig spänning i omvandlaren på utgångssidan av isolationen för att driva kretsarna som skapar den "modifierade sinusen". Men annars ska det inte vara något problem att driva en vanlig switchad nätadapter på 340 V DC.

Något som du kan behöva oroa dig över är att typiska högspännings-MOSFET:ar inte kommer att bli så glada över att driva utgångsfiltret i en sinusväxelriktare eftersom bodydioderna kommer att tvångskommuteras när utströmmen är nollskiljd. Jag skulle föreslå att du tittar på snabba IGBT:er i stället.

Filtret på utgången är väl lite lurigt också.

[vedderb]

Det stämmer nog, det borde finnas en lämplig spänning på högspänningssidan. Ska leta efter det senare.

Jag tror mosfetarna fungerar utmärkt då alltid 2 av dem kommer vara påslagna (utom under 1 klockcykel vid switchningen). IGBTer har jag dåliga erfarenheter med i samband med induktanser. Om man inte skyddar dem mot transienter så dör de på några millisekunder i vissa sammanhang. De flesta moderna mosfetar däremot brukar vara rankade för avalaunch-spikar på ganska många joule och bodydioden klarar också större spikar. Jag har sällan dödat dem med induktanser, inte ens i extrema situationer där de bränner bort 50W+ RMS av ren back-emf.

Vad tror ni om följande filter? Vad bör jag ha för värden på komponenterna? (fungerade inte med mellanslag, så låtsas att punkterna inte finns)
......L
---/\/\/\--|----------
............___
IN.........___ C.......UT
..............|
---/\/\/\-------------
......L

tack

[blueint]

Använde [..code..] taggarna..

Ta en funderare på när modifieringen är komplexare än att konstruktuera nytt.

Ska du ändra styrsignal och byta till IGBT så är det inte mycket kvar egentligen av ursprunget..

[grym]

håller med

speciellt när dom inte kostar så mycket på ebay

i och för sig, vill man bygga själv är det lika bra att gå hela vägen

[vedderb]

Min motivation:
Den billigaste sinusinvertern jag hittade på ebay på 600W kostar $132 + $10 frakt och tar 3 veckor att få hem. Några mosfetar, drivare, mikrodator, spolar etc kostar ca 150kr och tar en kväll att bygga ihop och programmera och fungerar direkt istället för efter 3 veckor (förutsatt att inget krånglar ). Jag har alla delar hemma dessutom och det är intressant att bygga ihop.

Med endast programmering kan jag få den att mata ut 110V rms för att driva usa-prylar och lägger jag på ett till ben på bryggan och skippar filtret har jag en frekvensomriktare för asynkronmotorer.

Jag har byggt h-bryggor tidigare och efter en massa olika hårdvaruandringar har jag fått den att fungera bra:


Notera att några komponenter är "byglar" för att ändra switchmetoden.

Hade den bland annat till att driva en 24V 250W borstad elmotor utan kylflänsar på mosfetarna (peak 500W+ med 36V batterier). Med lite ändringar i källkoden lyckades jag spela upp wav-musik från ett SD-kort på en högtalare, och det lät ok för att vara utan filter och för låg switchfrekvens för en klass d förstärkare.

Igår gjorde jag en sinustabell och matade en vanlig transformator med h-bryggan. Eftersom det var en lågfrekvenstransformator (50Hz) fungerade den som ett lågpassfilter och utsignalen var en sinus med 50 Hz och 230V rms. Det intressanta var att jag kunde ställa in utspänningens rms-värde endast genom att ändra duty-cyclen på signalen. Matar man transformatorn med endast 50% duty-cycle så innehåller signalen inga frekvenser under switchfrekvensen vilket resuterar i 0V ut från filtret i teorin, och det fungerade också i praktiken. Här är moduleringsdelen från c-koden (kan fortfarande förbättras, skrev det på 10 minuter):

Kod: Markera allt

/*
 * 14.49 KHz Interrupts
 */
ISR (TIMER1_OVF_vect) {
	static unsigned int ptr = 0;
	static unsigned char a = 128;

	OCR1A = a + 10;
	OCR1B = a + 11;

	ptr += 2;
	if (ptr >= 512) {
		ptr -= 512;
	}

	a = ((((unsigned int)pgm_read_byte(&sinetable[ptr])) * o_amp) >> 8);
	a = a + ((255 - o_amp) >> 1);
}

värdet på o_amp var direkt proportionellt mot utspänningen faktiskt.

Tanken var att om jag sätter samma h-brygga, fast med andra mosfetar, på utgången till min omvandlare följt av ett filter får jag en riktig sinus. Betydligt lättare än att bygga från början.

Så åter till filtret... hur brukar man göra det?

[jesse]

Jag tror att två spolar i serie med en kondensator emellan är många gånger effektivare än två spolar så som du hade ritat.

Jag skulle tippa på att detta filtret är bättre:
(har inte räknar på några värden utan höftade till något)