Wechselrichter 12-220 Volt an reinem Arduino-Sinus mit vollem Programmcode.

Theorie
Das Erreichen eines Sinuswellenausgangs ist ziemlich schwierig und kann für Wechselrichter nicht empfohlen werden, weil elektronisch Geräte mögen normalerweise keine exponentiell ansteigenden Ströme oder Spannungen. Da Wechselrichter hauptsächlich mit elektronischen Festkörpergeräten hergestellt werden, wird normalerweise eine sinusförmige Wellenform eliminiert.

Elektronische Leistungsgeräte beim Arbeiten mit Sinuswellen führen zu ineffektiven Ergebnissen, da Geräte in der Regel im Vergleich zu Rechteckimpulsen erwärmt werden.

Daher ist die beste Option zum Implementieren einer Sinuswelle in einem Wechselrichter PWM, was Pulsweitenmodulation oder PWM bedeutet.

PWM ist eine verbesserte Methode (digitale Version) der Belichtung exponentieller Wellenformen durch proportional ändernde Rechteckimpulsbreiten, deren Nettowert genau in Übereinstimmung mit dem Nettowert der ausgewählten exponentiellen Wellenform berechnet wird. Hier bezieht sich der "reine" Wert auf den Effektivwert. Daher kann die berechnete PWM in Bezug auf eine gegebene Sinuswelle als ideales Äquivalent für die Replikation einer gegebenen Sinuswelle verwendet werden. Darüber hinaus sind PWMs ideal mit elektronischen Leistungsgeräten (Mosfets, BJTs, IGBTS) kompatibel und ermöglichen deren Verwendung mit minimaler Hitze.

Was ist SPWM?
Die gebräuchlichste Methode besteht darin, einen PWM-Sinus (Wellenwelle) oder SPWM zu erzeugen, indem mehrere exponentiell variable Signale an den Eingang eines Operationsverstärkers für die erforderliche Verarbeitung angelegt werden. Unter den beiden Eingangssignalen sollte eines im Vergleich zum anderen eine viel höhere Frequenz haben.

Verwendung von zwei Eingangssignalen
Wie im vorherigen Abschnitt erwähnt, umfasst das Verfahren das Zuführen von zwei exponentiell variierenden Signalen zu den Eingängen des Operationsverstärkers.
Hier ist der Operationsverstärker als typischer Komparator konfiguriert, sodass wir davon ausgehen können, dass der Operationsverstärker sofort beginnt, die momentanen Spannungspegel dieser beiden überlagerten Signale zu vergleichen, sobald sie auftreten oder an seine Eingänge angelegt werden.

Damit der Operationsverstärker die erforderliche sinusförmige PWM an seinem Ausgang korrekt implementieren kann, muss eines der Signale eine viel höhere Frequenz als das andere haben. Die langsamere Frequenz ist hier diejenige, die die Sinuswelle der Probe sein sollte, die durch PWMs simuliert (repliziert) werden sollte.

Idealerweise sollten beide Signale sinusförmig sein (eines mit einer höheren Frequenz als das andere), dasselbe kann jedoch durch Einschließen einer Dreieckswelle (hohe Frequenz) und einer Sinuswelle (selektive Welle mit niedriger Frequenz) realisiert werden. Wie in den folgenden Bildern zu sehen ist, wird das Hochfrequenzsignal immer dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers zugeführt, während dem nicht invertierenden (+) Eingang des Operationsverstärkers ein weiteres langsameres sinusförmiges Signal zugeführt wird. Im schlimmsten Fall können beide Signale Dreieckswellen mit empfohlenen Frequenzpegeln sein, wie oben beschrieben. Dies wird jedoch dazu beitragen, ein einigermaßen gutes Äquivalent der PWM-Sinuswelle zu erreichen.

Ein Signal mit einer höheren Frequenz wird als Trägersignal bezeichnet, während ein langsameres Abtastsignal als modulierender Eingang bezeichnet wird.

Erstellen Sie SPWM mit einer Dreiecks- und Sehnenwelle
Unter Bezugnahme auf die obige Figur ist es möglich, durch die aufgetragenen Punkte die verschiedenen zusammenfallenden oder überlappenden Spannungspunkte der beiden Signale für einen bestimmten Zeitraum klar zu visualisieren. Die horizontale Achse zeigt den Zeitraum der Wellenform, während die vertikale Achse die Spannungspegel von 2 gleichzeitig laufenden, der überlagerten Wellenform zeigt. Die Abbildung zeigt uns, wie der Operationsverstärker auf die gezeigten übereinstimmenden Momentanspannungspegel der beiden Signale reagiert und an seinem Ausgang eine sich entsprechend ändernde sinusförmige PWM erzeugt. Ein Operationsverstärker (Operationsverstärker) vergleicht einfach die Spannungspegel einer schnellen Dreieckswelle, die eine Sinuswelle sofort ändert (es kann sich auch um eine Dreieckswelle handeln), und prüft, ob die Spannung der Dreieckswellenform niedriger als die Spannung der Sinuswelle sein kann, und reagiert Erstellen Sie sofort eine hohe Logik an Ihren Ausgängen.

Dies wird beibehalten, solange die Potentialwelle des Dreiecks weiterhin niedriger als das Potential der Sinuswelle ist und der Moment, in dem festgestellt wird, dass das Potential der Sinuswelle niedriger als das Momentanpotential der Welle des Dreiecks ist, die Ausgänge mit einem Minimum zurückkehren und so lange bestehen, bis sich die Situation wiederholt.

Dieser kontinuierliche Vergleich der momentanen Potentialpegel zweier überlagerter Wellenformen an den beiden Eingängen der Operationsverstärker führt zur Erzeugung entsprechend ändernder PWMs, die die auf den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers angelegte Sinusform genau wiederholen können.

Operationsverstärker und SPWM
Die folgende Abbildung zeigt Modellierung die obige Operation:

Hier können wir beobachten, wie es in der Praxis implementiert wird, und auf diese Weise wird der Operationsverstärker dasselbe tun (obwohl in der MS mit einer viel höheren Geschwindigkeit).

Die Funktionsweise ist ziemlich offensichtlich und zeigt deutlich, wie der Operationsverstärker die PWM-Sinuswelle verarbeiten soll, indem er zwei sich gleichzeitig ändernde Signale an seinen Eingängen vergleicht, wie in den vorherigen Abschnitten beschrieben.

Tatsächlich verarbeitet der Operationsverstärker die sinusförmige PWM viel genauer als die oben gezeigte Simulation. Sie kann 100-mal besser sein und eine extrem gleichmäßige und gut gemessene PWM erzeugen, die mit der gelieferten Probe übereinstimmt. Sinuswelle.

Arduino Wechselrichter zwei Stromkreise

Teileliste
Alle 1/4 Watt Widerstände, 5% CFR
• 10K = 4
• 1K = 2
• BC547 = 4 Stück
• MOSFETs IRF540 = 2 Stück
• Arduino UNO = 1
• Transformator = 9-0-9 V / 220 V / 120 V.
• Batterie = 12V

Das Design ist eigentlich sehr einfach, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Pin 8 und Pin 9 erzeugen abwechselnd PWM und schalten Mosfets mit derselben PWM.
Mosfet wiederum induziert unter Verwendung der Batterieleistung eine Hochstrom-SPWM-Wellenform am Transformator, wodurch der Sekundärtransformator des Transformators eine identische Wellenform erzeugt.

Die vorgeschlagene Arduino-Wechselrichterschaltung kann durch einfaches Ersetzen der Mosfets bzw. des Transformators auf einen beliebigen höheren Leistungspegel aufgerüstet werden. Alternativ können Sie diese auch in einen Vollbrücken- oder H-Brücken-Sinus-Wechselrichter umwandeln
Arduino Board Power

Wellenformbilder für Arduino SPWM

Da der Arduino einen 5-V-Ausgang erzeugt, ist dies möglicherweise nicht ideal für die direkte Steuerung von MOS-Transistoren.

Daher muss der Blitzpegel auf 12 V erhöht werden, damit die Mosfets ordnungsgemäß funktionieren, ohne die Geräte zu erwärmen.

Um sicherzustellen, dass Mosfety nicht startet, wenn Arduino startet oder startet, müssen Sie den folgenden Verzögerungsgenerator hinzufügen und an die Basis der BC547-Transistoren anschließen. Dies schützt Mosfets und verhindert, dass sie während eines Netzschalters und beim Hochfahren von Arduino durchbrennen.

Hinzufügen eines automatischen Spannungsreglers
Wie bei jedem anderen Wechselrichter kann der Strom am Ausgang dieses Designs bei voller Ladung des Akkus zu unsicheren Grenzen ansteigen.

Um dies zu steuern, fügen Sie einen automatischen Spannungsregler hinzu.
Die BC547-Kollektoren müssen an die Basen des linken BC547-Paares angeschlossen werden, die über 10K-Widerstände mit dem Arduino verbunden sind.

Die zweite Version des Wechselrichters mit dem Chip sn7404 / k155ln1

Wichtig:
Um ein versehentliches Einschalten vor dem Laden des Arduino zu vermeiden, kann eine einfache Verzögerung in der Zeitgeberschaltung in das obige Design einbezogen werden, wie unten gezeigt:

Programmcode:

/ *
Dieser Code basiert auf dem Swagatam SPWM-Code, wobei Änderungen vorgenommen wurden, um Fehler zu entfernen. Verwenden Sie diesen Code wie alle anderen Werke von Swagatam.
Atton Risiko 2017
* /
const int sPWMArray [] = {500.500.750.500.1250.500.2000.500.1250.500.750.500}}; // Dies ist das Array mit den SPWM-Werten, die nach Belieben geändert werden
const int sPWMArrayValues ​​= 13; // Sie benötigen dies, da C nicht die Länge eines Arrays angibt
// Die Stifte
const int sPWMpin1 = 10;
const int sPWMpin2 = 9;
// Der Pin wechselt
bool sPWMpin1Status = true;
bool sPWMpin2Status = true;
void setup ()
{
pinMode (sPWMpin1, OUTPUT);
pinMode (sPWMpin2, OUTPUT);
}}
void loop ()
{
// Schleife für Pin 1
für (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin1Status)
{
digitalWrite (sPWMpin1, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = false;
}}
sonst
{
digitalWrite (sPWMpin1, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin1Status = true;
}}
}}
// Schleife für Pin 2
für (int i (0); i! = sPWMArrayValues; i ++)
{
if (sPWMpin2Status)
{
digitalWrite (sPWMpin2, HIGH);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = false;
}}
sonst
{
digitalWrite (sPWMpin2, LOW);
delayMicroseconds (sPWMArray [i]);
sPWMpin2Status = true;
}}
}}
}}

Viel Glück.