Мощный авто преобразователь с чистым синусом на выходе

Однофазный частотный преобразователь на EG8010 с PFC и чистым синусом.

Хочу представить вам следующий этап развития частотного преобразователя.

Краткая предыстория: потребовалось мне как-то регулировать скорость вращения однофазного асинхронного двигателя (канального (вытяжного) вентилятора), для чего единственным адекватным решением является частотный преобразователь, и, не найдя подходящих вариантов, я начал заниматься разработкой его на платформе Arduino, что оказалось крайне увлекательно, полезно и не так просто, как казалось изначально. Однако через некоторое время результат все-таки был получен, пусть не совсем тот, который хотелось бы, но все же он работал, и поставленные задачи выполнял. Об этом подробно написано в моей предыдущей статье. Основным же недостатком моего частотника была форма напряжения на выходе (далека от синуса, больше похожа на параболу). И как раз в это время мне попадается информация о китайской микросхеме EG8010 (и плате собранной на ее базе EGS002) на базе которой и было решено собрать следующую версию частотного преобразователя.

Итак, основная задача все та же: получить на выходе переменное напряжение синусоидальной формы с возможностью регулирования его частоты и амплитуды. Модуль EGS002 является мостовым контроллером однофазного частотного преобразователя со всеми необходимыми защитами и обратной связью. На выходе такой преобразователь, в зависимости от конфигурации, может выдавать синусоиду от 0 до 400Гц, с постоянной, либо с изменяющейся пропорционально частоте амплитудой. Несущая частота нарезки синуса составляет 23кГц. Также он умеет работать в униполярном и биполярном режиме (второй не используем, поэтому не будем про него). Помимо этого есть возможность подключения дисплея, вентилятора, внешнего термодатчика (для управления вентилятором) и даже подключения через порт RS2323. Для питания модулю требуется +5в для процессора и логики драйверов ключей (IR2113) и +12в (+15в) для управления затворами этих самых ключей. Ну и, само собой, напряжение, из которого формируется синусоида (от 12в до 400в), в моем случае +340в.

В документации на плату есть ошибки в самой первой схеме, как в английском, так и в русском варианте, будьте внимательны:

Изначально я пробовал подавать в качестве высокого напряжения выпрямленное сетевое. И первый тестовый вариант платы как раз был просто с входным фильтром и диодным выпрямителем. Однако, как выяснилось в ходе экспериментов, напряжения этого недостаточно (в зависимости от напряжения сети +300в, максимум +310в), на выходе инвертора удавалось получить максимум 180-190 вольт, что не позволяло запустить вентилятор на максимальных оборотах, да и к тому же при низком напряжении не работает понижение напряжения при снижении частоты, что недопустимо для асинхронного двигателя.

Возникла необходимость повышать входное напряжение. Как оказалось, для получения на выходе 220в, с запасом на стабилизацию, необходимо подавать не менее +340в. Самым очевидным способом решения этой задачи является использование схемы корректора коэффициента мощности или PFC. Изучив те микросхемы, что были в местных магазинах, было принято решение собирать PFC на микросхеме ICE2PCS01G. Этот контроллер работает в continuous conduction mode (CCM), если не ошибаюсь, по-русски это будет в режиме «неразрывного тока», что дает такие плюсы, как невысокий уровень помех в питающую сеть и небольшие потери в дросселе. Также данная микросхема позволяет регулировать основную частоту ШИМ и имеет минимальное количество элементов в обвязке. Общие моменты по работе с микросхемой описаны в даташите, а расчет значений элементов обвязки под конкретные параметры ведется в онлайн-калькуляторе на сайте производителя https://www.infineon.com/ (калькулятор становится доступен после регистрации). Номиналы элементов соответствуют схеме за исключением дросселя PFC, наилучшие результаты показал дроссель от компьютерного БП с индуктивностью 0,6-0,7 мГн, это несколько меньше расчетного значения (1,5 мГн). Питается контроллер от внешнего БП напряжение в +15в. После сборки единственное что остается, это подстроечным резистором R15 выставить на выходе напряжение в +340в. Снабберная цепочка (R29, C20) желательна, но не обязательна, при такой небольшой нагрузке все и без нее прекрасно работает. Выпрямительный входной диодный мост желательно выбирать с обратным напряжение не менее 1000в, с учетом выбросов на дросселе.

Схема модуля PFC:

Далее про силовую часть, собственно инвертор. Схема так же взята из даташита на EG8010, тут рассказывать особо нечего, единственным отличием являются диоды (D1,D6,D7,D8), они шунтируют внутренний медленный диод транзисторов, защищая последний от высоковольтных выбросов обмоток подключаемого двигателя, для этого подойдут диоды SF38, HER38 и подобные им. Силовые транзисторы в даташите указаны IRF840, но я использовал 9N90 в изолированном корпусе, считаю что менее чем на 900в брать нежелательно. Выходной дроссель, как советуют многие, использовавшие данную плату, лучше всего мотать на кольцах марки МП-140, я использовал пару колец размером 24х13х7мм полукруглой формы, получив тем самым сердечник с размерами 24х13х14мм соответственно,. Индуктивность для этого дросселя по даташиту – 3,3 мГн, однако в моем случае при такой индуктивности дроссель сильно нагревался, и наилучшие результаты получились при индуктивности порядка 6 – 7 мГн, мотался проводом 0,4 мм * 2 жилы, расчетная длина провода около 6,5 м.

Схема силовой части:

Питание. Я не стал изобретать велосипед, а просто оставил место на плате под отдельный AC-DC преобразователь размерами до 60мм*28мм, благо у тех же китайцев на али их навалом, на любой вкус (в моем случае на преобразователе убраны диодный мост и высоковольтный электролит, т.к. на него итак приходит уже выпрямленное сетевое напряжение). Лучше всего использовать источник с выходным напряжением 15в (для уверенного открытия силовых ключей), это напряжение подается на драйверы IR2113 (расположены на модуле EGS002), а также им питается контроллер PFC (ICE2PCS01G), далее напряжение сначала понижается преобразователем LM7812 до 12в для питания вентилятора, а после LM7805 до 5 вольт соответственно, которые уже идут на питание самой EG8010 и на питание логики драйверов.

Немного про доработку платы EGS002. Как я уже писал, у нее несколько вариантов работы, по умолчанию плата сконфигурирована для использования в инверторе и перемычки запаяны таким образом, что на выходе должно получиться ровно 50Гц, однако, нам это не подходит.

В данном случае нужен режим VVVF (Variable Voltage and Variable Frequency Mode), режим с переменной частотой и переменным напряжением в диапазоне частоты от 0 до 100 Гц.

Для этого нужно чтобы на ножке 18 был высокий уровень, 19 – низкий а так же высокий на 32 ножке, для разрешения изменения напряжения при изменении частоты. С 19 ногой делать ничего не нужно она и так сидит на земле, а вот 18 и 32 нужно аккуратно отпаять от платы, поднять, чтоб они не касались контактных площадок и подтянуть их к +5в, мне кажется, проще всего это сделать, подключив их к пину питания VCC (26 нога), должно получиться как то так:

Помимо этого необходимо 16 ногу также отпаять, поднять от платы и сделать от нее отвод, туда будет подключаться потенциометр для регулировки частоты. Остальные перемычки можно не трогать и оставить по умолчанию, они отвечают за настройки и плавного пуска и дедтайма. Перемычка JP9 включает подсветку дисплея, запаивается по желанию, я подключил туда кнопку без фиксации.

Регулировка частоты осуществляется через изменение напряжения на 16 пине (FRQADJ) с помощью потенциометра на 10 кОм, крайние контакты которого подключаются к +5в и земле, а к бегунку как раз и подключается 16 нога и конденсатор на землю для компенсации помех. Однако у такой схемы подключения есть нюансы, частота регулируется в диапазоне от 0 до 100 Гц, что для поставленной цели избыточно.

Напомню, вместе с частотой изменяется и амплитуда (действующее значение напряжения), изначально при первом запуске устанавливается значение частоты равное 50 герцам и с помощью потенциометра PR1 настраивается напряжение в 220-230 вольт на выходе. Теперь и далее при регулировке частоты соотношение напряжение/частота останется постоянным, следовательно, при повышении частоты, будет повышаться и напряжение, но, при питании +340в максимально, что можно получить, это примерно 230в переменного напряжения на выходе, т.е. частота повышаться будет, но напряжение останется тем же. На практике это выглядит так: двигатель набирает обороты до 50 герц, а при дальнейшем повышении частоты скорость вращения начинает снижаться, двигателю не хватает напряжения, ротор начинает сильней отставать от скорости вращения магнитного потока, в таких случаях говорят: увеличивается скольжение двигателя, падает крутящий момент, возрастают потери на нагрев, в общем, для двигателя это не хорошо. Похожая ситуация наблюдается и при чрезмерном снижении частоты. Чтобы избежать этих проблем необходимо ограничить диапазон регулировки напряжения на 16 пине и, соответственно, частоты. Сделать это можно добавив по резистору последовательно с потенциометром с обеих сторон:

При тестах оптимальным оказался такой вариант: со стороны +5в резистор 10 кОм, со стороны земли 4 кОм. В итоге эта манипуляция дает ограничение регулировки частоты от 17 Гц до 58 Гц, ну и бонусом более плавная регулировка. Элементы припаяны навесным монтажом прямо на выводы потенциометра. Потенциометр на 10 кОм многооборотный.

Далее технические моменты и испытания. При первоначальных тестах нагрева почти не было, ни на силовых ключах, ни на ключе и диоде PFC. Поэтому с радиатором особо мудрить не стал, взял алюминиевый уголок 20мм*10мм*2мм и из него сделал один общий радиатор. Изолировать от него ничего не пришлось, т.к. все транзисторы и диод в изолированных корпусах. Единственное что греется в этой схеме – это выходной дроссель, и то максимум до 48 градусов после часа работы при температуре окружающего воздуха +26. Поэтому для охлаждения достаточно отверстий в корпусе. Однако разъем для подключения вентилятора имеется, ровно как и место в корпусе сверху (небольшой вентилятор толщиной 10 мм влезет точно). Включается обдув примерно при 40 градусах (датчиком температуры является NTC термистор 10 кОм R17).

Немного о сборке и включении, если кто вдруг соберется повторить. Рекомендую сначала не запаивать модуль EGS002, включить в сеть и подстроечным резистором R15 выставить напряжение на выходе PFC в 340 вольт, далее, уже запаяв модуль и установив на нем частоту в 50Гц, подстроечным резистором PR1 установить напряжение на выходе в 220-230 вольт.

Вся конструкция изначально проектировалась под корпус Gainta G1037B размерами 189мм*113мм*66.6мм, плата размерами 168мм*103мм, двухслойная, заказывалась в Китае, (фоторезистом делал только тестовый вариант) все компоненты размещены на одной стороне, за исключением контроллера PFC, он был только в корпусе SOIC-8 поэтому остался на противоположной стороне. Плата на картинках немного отличается от готовой, т.к. после там были поправлены некоторые моменты.

Плата (картинка) и фото в сборе:

И чуть процесса отладки и первых тестов)

Проект открытый, создан на платформе EasyEDA находится тут: https://easyeda.com/Amatroskin/pfc-inv

На этом все, всем спасибо за внимание. Жду вопросы, замечания, конструктивную критику.

92. Преобразователь напряжения 12В/220В IN-PS600W с чистой синусоидой.

Назвать данное устройство необходимым в каждой машине, будет, конечно, не правильно.

Но, лично мне, иногда, его действительно не хватало, так как с недавнешних пор начал часто часто бывать за городом, в других городах, и просто на многодневном отдыхе на озере с друзьями.

Устанавливать преобразователь в машину “аля штатный” у меня не было не сил не времени .

Нужда была в переносном, малогабаритном, легком, надежном и качественном приборе.

Изначально, задача стояла найти инвертор для зарядки всякого рода гаджетов и каких-то вспомогательных для отдыха аксессуаров. Но, погоняв, мыслишки в своей голове, решил рассмотреть вариант помощнее, так сказать с запасом

Сейчас на рынке очень много предложений. Бери какой хочешь, подороже подешевле .
А так как я человек обычный, хочу что-то приобрести, лезу в ютуб смотреть обзоры.

Пролазив очень много времени в ютубе, я остановился на преобразователи напряжения от компании AVS

Приобретал я его в интернет магазине Автодок :
По артикул — A07977S

Немного расскажу про него, владею я им с января этого года:
Данный инвертор является устройством преобразования тока. Он способен питать различные устройства переменным током, преобразованным от аккумулятора 12В. Преобразователь может быть использован в автомобилях и других транспортных средств, а так же в экстренных случаях, когда произошёл сбой питания.

Так как электроприборы имеют разные требования к качеству электропитания. Некоторые устройства корректно работает только с сигналом «чистый синус», другие приборы могут без проблем использовать электропитание в форме «модифицированного синуса».

Отклонения от правильной синусоидальной формы напряжения приводят к перегреву оборудования, повышенному трению и биению подвижных частей конструкции, а также существенно сокращают срока эксплуатации приборов. Инверторы с выходным сигналом в форме чистого синуса существенно дороже, но подходят для всех приборов. Естественно выбор пал на устройство с чистой

Пробежимся по техническим характеристикам:
1) Мощность устройства — 600 Вт.
2) Выходное напряжение — 220-230 В.
3) Входное напряжение — 12 В.
4) Постоянная выходная мощность 600 Вт.
5) Импульсная выходная мощность — 1200 В.
6) Максимальная выходная эффективность 92%.
7) Порог отключения при низком входном напряжении — 10.2, 10.8 В.
Порог отключения при высоком входном напряжение — 15, 16 В.
9) Подключаемые электроприборы с выходным напряжением 5В (2100мА) подключаемые через USB.

10) Защита от короткого замыкания, перегрева, перегрузки, низкого питающего напряжения.
11) Частота выходного напряжения — 50Гц, +/- 3.
12) выходной сигнал — чистая синусоида.
13) Особенности: корректная работа электрических двигателей.
14) Высокая адаптивность и стабильная нагрузка .
15) Устройство защищено предохранителем от перегрузок по току и коротких замыканий.
16) Компактный размер, легкой бесшумный, не требует специального напряжения.

17) Длина провода питания 40см.
18) Рабочая температура : 0, -35
19) Безопасный запуск, эффективный.
20) Конструктивно инвертор выполнен в алюминиевом корпусе, который одновременно выполняет роль радиатора. Если этого будет недостаточно для охлаждения, то включится вентилятор, расположенный на задней стенке.

В комплекте так же имеется гарантийный талон, сроком на один год .
Инструкция, которая вылетела и скрылась в непонятном мне направление сразу же после открытия коробки.

Подключение через соединительные провода напрямую от аккумулятора!

Немного расскажу про подключение:

1) Хорошо закрепляем соединительные провода постоянного тока на клеммах аккумулятора и, соответственно, инвертора.
2) При стационарной установке длинна подключаемых к устройству проводов не должна превышать 3 метров.
Во избежание короткого замыкания, при установке снимаем все металлические предметы.
4) Несмотря на наличие защиты от повышенного напряжения, оно может нанести ущерб инвертору, если выходное напряжение слишком высоко.
5) Не забываем поддерживать хорошую вентилируемость помещения. При работе аккумулятор может производить небольшое количество легковоспламеняющегося газа.
6) Не рекомендуется устанавливать инвертор слишком близко к аккумулятору.
7) Прибор использует современную технологию плавного пуска. Это означает, что напряжение постепенно растет до нормального значения, начиная с низкого, сразу после пуска инвертора.

Подбираемся к самому сладкому!
Я в этом особо не разбираюсь, так что любуйтесь.

Знаю, что есть определенный читатель, которому безумно будет посмотреть что у него внутри.

Подведем финалочку:

Не смотря на заявленную мощность в 600 Вт, он без проблем работает с инструментом до 900 Вт и даже до 1700 Вт.

Так что, теперь появилась возможностью подключения необходимых в дороге или, вдали от дома приборов, например, ноутбука, планшета, болкарки 125 диск, перфоратор, дрель — всё это для данного устройство даже не чувствует, всё это работает, как будто, дома от розетки.

Данный преобразователь превзашел все мои ожидания, очень доволен покупкой . Девайс сделал мой автомобиль намного комфортнее в загородных условий, экстремальных, а так же форс мажорных моментов, тьфу тьфу тьфу!

Инвертор с чистым синусом за 15 минут или «силовая электроника — каждому»

Что такое силовая электроника? Без сомнения — это целый мир! Современный и полный комфорта. Многие представляют себе силовую электронику как что-то «магическое» и далекое, но посмотрите вокруг — почти все, что нас окружает содержит в себе силовой преобразователь: блок питания для ноутбука, светодиодная лампа, UPS, различные регуляторы, стабилизаторы напряжения, частотники (ПЧ) в вентиляции или лифте и многое другое. Большинство из этого оборудования делает нашу жизнь комфортной и безопасной.

Разработка силовой электроники по ряду причин является одной из сложнейших областей электроники — цена ошибки тут очень высока, при этом разработка силовых преобразователей всегда привлекала любителей, DIYщиков и не только. Наверняка вам хотелось собрать мощный блок питания для какого-то своего проекта? Или может быть online UPS на пару кВт и не разориться? А может частотник в мастерскую?

Сегодня я расскажу о своем небольшом открытом проекте, а точнее о его части, который позволит шагнуть в мир разработки силовой электроники любому желающему и при этом остаться в живых. В качестве демонстрации возможностей я покажу как за 15 минут собрать инвертор напряжения из 12В DC в 230В AC с синусом на выходе. Заинтриговал? Поехали!

Причины появления проекта

В последние пару лет разработка силовых преобразователей составляет около 90% моих заказов, основные трудозатраты уходят в основном на разработку ПО и макетирование, проектирование схемотехники + финальная трассировка платы от общих затрат составляет обычно не более 10-15%. Тут приходит понимание, что процесс макетирования, в который входит разработка ПО, необходимо как-то сократить и оптимизировать.

Выхода как всегда есть минимум два: купить готовую отладку, например, у Texas Instrumets или Infineon, но они обычно заточены под конкретную задачу и стоят от 500 до 5000$, при этом нет гарантии, что будет похожий заказ и данное вложение с высокой вероятностью просто не окупится.
Второй вариант — делать самому, но делать основательно это почти тоже самое, что запустить “+1 ревизию железа”, что выльется в дополнительные траты для заказчика. Если делать не основательно, то как обычно все будет на соплях и где-нибудь что-то отвалится и пока макет, комплектующие и сроки.
Спустя какое-то время, я обратили внимание на очевиднейшее решение. Оно настолько простое и очевидное, что долго удивлялся почему такого еще не сделал тот же TI или Infineon. Сейчас расскажу о своем «просветление».

Давайте рассмотрим несколько наиболее популярных топологий силовых преобразователей:

• Все топологии включают в себя основные компоненты — конденсаторы, транзисторы и индуктивность (дроссель или трансформатор). Это 3 кита силовой электроники;
• Транзисторы включены везде одинаково и образуют так называемый «полумост». Из него построены почти все топологии преобразователей;
• Вариант включения связки «полумост + конденсатор» не меняется на всех топологиях. Меняется тип индуктивности и варианты включения полумостов.

Из этого можно сделать вывод, что имея некий стандартный модуль в виде связки «полумост + конденсатор» можно построить любой преобразователь, добавляя лишь нужный дроссель или трансформатор. Поэтому очевидным решения для упрощения прототипирования было создание вот такого модуля:

Борьба добра со злом

К сожалению ограниченное количество часов в сутках и банальная лень диктуют свои условия. К необходимости изготовить данный модуль я пришел еще год назад, но реализация постоянно переносилась под лозунгом — «на следующих выходных точно сделаю!».

Наверно идея так бы и осталась лежать на полке, если бы не 2 события. Во-первых, ко мне пришли в один месяц 2 заказчика и каждый хотел сложный и интересный в реализации преобразователь, а главное готовы были очень хорошо заплатить. Хотя учитывая, что он из Европы, то может для них этого и дешево еще оказалось)) Оба проекта для меня были интересны, например, один из них «трехфазный стабилизатор напряжения с гальванической развязкой (sic!)», то есть 3-х фазный PFC + 3 мостовых преобразователя (phase shifted) + синхронный выпрямитель + 3-х фазный инвертор. Все это на SiC и очень компактное. В общем я взялся за 2 больших заказа, каждый из них по ~800 человеко-часов и срок 6 месяцев. В итоге меня «заставили» искать пути оптимизации.

Во-вторых, мне неожиданно написали ребята из компании PCBway, многие наверняка у них платы заказывали, и предложили по сотрудничать. Они очень активно поддерживают открытые железячные проекты, то есть ту самую инициативу CERN — Open Source Hardware. Сотрудничество простое, понятное для обеих сторон — они снабжают меня бесплатно платами для моих проектов, а я их открываю, ну и выкладываю на их сайте, в других местах уже по желанию. Для меня это стало дополнительной мотивацией, а главное совесть моя чиста, т.к. я уже несколько лет заказываю у них платы и на прототипы, и для серийного производства при этом рассказываю о них знакомым и партнерам. Теперь мне за это еще и плюшка в виде бесплатных плат для мелких проектов, можно чаще писать на хабр))

И тут лед тронулся, было решено создать не просто описанный ранее модуль, а целый комплект разработчика силовой электроники и сделать его открытым и доступным каждому.

Структура проекта

В начале статьи я упомянул, что расскажу сегодня лишь про одну часть — это силовой модуль полумоста. Он один уже позволяет создать преобразователь, просто прикрутив управляющую схему, например, отладку STM32-Discovery, Arduino, TMS320, TL494 или чем вы там владеете. Привязка к какой либо платформе или МК нет вообще.

Только это не весь проект, а часть)) Из чего состоит готовый силовой преобразователь? В первую очередь силовая часть, чтобы она заработала нужен некий модуль управления, чтобы понять что происходит нужна индикация, а чтобы понять что происходит с безопасного расстояния еще и интерфейс, например, Modbus RTU или CAN.

В итоге общая структура проекта выглядит так:

Вероятно в будущем еще напишу программку для расчета трансформаторов и дросселей, как обычных, так и планарных. Пока что так. Разные части диаграммы в черновом варианте уже реализована и обкатаны в двух проектах, после небольших доработок по ним так же будут написаны статьи и доступны исходники.

Силовой модуль полумоста

Теперь пришло время подробнее посмотреть на сегодняшнего героя. Модуль универсален и позволяет работать с транзисторами Mosfet и IGBT, как низковольтными, так и высоковольтными ключами до 1200В.

• Гальваническая развязка управляющей (цифровой) стороны от силовой. Напряжение пробоя изоляции 3 кВ;
• Верхний и нижний ключ независимы, каждый имеет свой гальванически развязанный драйвер и гальванически развязанный dc/dc;
• Применен современный драйвер от компании Infineon — 1EDC60I12AHXUMA1. Импульсный ток открытия/закрытия — 6А/10А. Максимальная частота — 1 МГц (проверено до 1.5 МГц стабильно);
• Аппаратная защита по току: шунт + ОУ + компаратор + оптрон;
• Максимальный ток — 20А. Ограничен не ключами, а размером радиатора и толщиной медных полигонов.

В статье фигурирует 1-я ревизия модуля, она полностью рабочая, но будет 2-я ревизия, в которой устранятся чисто конструктивные недочеты и поменяются разъемы на более удобные. После завершения создания документации, закинул gerber в PCBway и мне через 6 дней в дверь постучался курьер и вручил вот такую прелесть:

Еще через неделю наконец-то привезли на собаках комплектующие из одного прекрасного отечественного магазина. В итоге все было смонтировано:

Перед тем, как двигаться дальше, давайте посмотрим на принципиальную схему модуля. Скачать ее можно тут — PDF.

Тут ничего сложного или магического нет. Обычный полумост: 2 ключа внизу, 2 вверху, можете паять по одному. Драйвер как выше писал из семейства 1ED, очень злой и бессмертный. Везде по питанию есть индикация, включая +12В на выходе dc/dc. Защита реализована на логическом элементе AND, в случае превышения тока компаратор выдаст +3.3В, они засветят оптрон и он притянет один из входов AND к земле, что означает установление лог.0 и ШИМ-сигнал с драйверов пропадет. AND с 3-мя входами использован специально, в следующей ревизии планирую сделать еще и защиту от перегрева радиатором и завести сигнал ошибки туда же. Все исходники будут в конце статьи.

Собираем макет инвертора

Долго думал на чем бы продемонстрировать работу модуля, чтобы и не сильно скучно, и полезно, и не сильно сложно, чтобы повторить мог любой. Поэтому остановился на инверторе напряжения, такие используют для работы с солнечными панелями, если что-то бахнет по низковольтной стороне — не страшно, а по высоковольтной — просто когда включите не суйте туда руки.

Сам инвертор до безобразия простой, кстати, МАП Энергия клепают именно такие, вот вам пример даже коммерческой реализации сей идеи. Работа инвертора заключается в том, чтобы сформировать из постоянного напряжения 12В переменное синусоидальной формы с частотой 50 Гц, ведь именно с таким привык работать обычный трансформатор на 50 Гц. Я использую какой-то советский, вроде ОСМ, 220В обмотка заводская и используется как вторичка, а первичная ~8В намотана медной шиной. Выглядит это так:

И это чудовище всего на 400 Вт! Вес трансформатора около 5-7 кг по ощущениям, если уронить на ногу, то в армию точно не возьмут. Собственно в этом и заключается минус инверторов с «железными» трансформаторами, они огромные и тяжелые. Плюс их в том, что данные инверторы оооочень простые, не требует никакого опыта для создания и конечно же дешевые.

Теперь давайте соединим модули и трансформатор. На самом деле модуль для разработчика должен представляться просто как «черный ящик» у которого есть вход 2-х ШИМов и 3 силовых вывода: VCC, GND и собственно выход полумоста.

Теперь из этих «черных ящиков» давайте изобразим наш инвертор:

Ага, понадобилось всего 3 внешних элемента: трансформатор + LC фильтр. Для последнего дроссель я изготовил просто намотав провод от модуля до трансформатора на кольцо из материала Kool Mu размер R32 с проницаемость 60, индуктивность около 10 мкГн. Конечно же дроссель надо бы рассчитать, но нам же надо за 15 минут)) Вообще если будете гонять что-то подобное на 400 Вт, то нужно кольцо размером R46 (это внешний диаметр). Емкость — 1-10 мкФ пленка, этого достаточно. На самом деле в качестве экономии можно конденсатор не ставить, ибо емкость обмотки трансформатора здоровая… в общем у китайцев и МАПа именно так и сделали)) Дроссель выглядит вот так:

Остается накинуть тестовую нагрузку на выход, у меня это пара светодиодных лампочек на 20 Вт (ничего другого наглядного не оказалось под рукой), сами они кушают 24Вт, КПД однако. Так же ток холостого хода трансформатора около 1А. С АКБ будет кушать около 5А. В итоге имеем такой стенд:

Так же в макете используется АКБ Delta HR12-17 соответственно на 12В и емкостью 17 А*ч. Управлять преобразователем будем с отладочной платы STM32F469-Discovery.

Изначально для управления предполагалось использовать мою STM32VL-Disco, полученную на выставке еще в 2010-м, но так случилось, что именно на этом макете ей суждено было умереть уже когда весь код написан и макет запущен. Забыл про щупы осциллографа и объединил 2 земли, аминь. В итоге все было переписано на STM32F469NIH6, именно эта отладка имелась под рукой, поэтому будет 2 проекта: для F100 и для F469, оба проверены. Проект собран для TrueSTUDIO, версия эклипса от ST.

Вообще в своей другой статье ооочень подробно и наглядно рассказал как формировать синусоидальный сигнал, как писать код и прочее прочее. Прочитать можно — тут.

Прочитали? Хотите собрать? Держите проект:

Стоит обратить внимание, что я на один полумост (модуль) подаю 2 сигнала, рисующих синус, а на другой 2 сигнала задающие 50 Гц. При чем одна диагональ «красный+желтый», а другая «синий+зеленый». В статье, что дал выше про это подробно написано, если вдруг не поняли. Теперь как подали сигналы, накидываем на оба полумоста +12В и GND от лабораторного блока питания. Сразу АКБ не советую, если где-то ошиблись, то может сгореть что-то. Защита на плате спасает от превышения тока, но не от явных косяков, когда плюс и минус перепутали, а вот лабораторник спасает. 12В и 1А для тестов хватит. Берем щуп осциллографа, его земляной провод на выход первого полумоста, а сам щуп на выход другого полумоста и должна быть такая картинка:

Где синус спросите вы? Дело в том, что сопротивление входа осциллографа большое и он не представляет из себя нагрузку, поэтому ток не протекает и синусу взяться не откуда. Добавим нагрузку, я смастерил из резисторов 10 Ом нагрузку 90 Ом просто включив последовательно 9 штук. Цепляем нагрузку к выходам полумостов и видим такую картину:

У вас так же? Значит пришла пора подключать дроссель, трансформатор, нагрузку и пробовать запускать. Achtung! Нельзя включать данный макет без нагрузки, ибо на холостом ходе на выходе может быть до 350. 380В. Чтобы такого не было нужна нагрузка или ОС. Последней у нас не будет, это тема отдельной статьи, можете в качестве факультатива прикрутить П-регулятор простейший, шаблон проекта у вас уже есть.

Включение

После включения получаем на выходе около 230В, выход конечно не стабилизированный и будет плавать 230В +-30В, для тестов пойдет, в другой статье доработаем макет как решусь рассказать про П и ПИ-регуляторы и их реализацию.

Теперь можно насладиться результатом работы, а при необходимости упихать все в коробку и даже применить в хозяйстве или на даче для обеспечения себя светом и прочими прелестями.

Вы наверняка заметили задержку между «щелчком», то есть подачей питания на Discovery и включением ламп — это время, которое МК потратил на инициализацию. Эту задержку можно уменьшить, если писать в регистр разом одну цифру, а не дробить запись регистра на кучу строк. Я раздробил исключительно для наглядности. Хотя и это не страшно, с кодом на HAL задержка в 3 раза дольше и народ как-то живет с ним))

Пока не забыл, исходники проекта:

• Принципиальна схема — PDF
• BOM — Excel
• Gerber-files — RAR

Осталось посмотреть как там с температурами на плате, нет ли каких-то особо горячих мест. 5-6А это конечно мало, но если сквозной ток идет или еще какая серьезная ошибка, то этого хватит, чтобы превратить плату в чайник:

Как видите самым горячим элементом является dc/dc модуль для гальванической развязки, это который на 2 Вт, он нагревается аж до 34 градусов, ну еще и шунт. Сами же транзисторы и радиатор имеют температуру окружающей среды после 30 минут работы преобразователя))

Благодарности и планы

В ближайшее время я планирую написать про DSP board и по управлять уже не с отладки discovery, а уже со «специализированного» модуля. Платы 2-й ревизии на него уже пришли от тех же PCBway, жду компоненты и сразу писать.

Надеюсь статья и сама идея вам понравились. В дальнейшем на этих же модулях покажу как собрать частотник, mppt контроллер, а может и еще чего интересного. Если у вас есть вопросы, то не стесняйтесь их задавать в комментариях или в личку, если у вас вдруг нет полноценного аккаунта, постараюсь ответить на все вопросы.

Теперь немного благодарностей компании PCBway, на самом деле очень хорошо, что они поддерживают open source движуху. Может скоро железячники даже догонять софтописателей по количеству и качеству открытых проектов.

Мощный авто преобразователь с чистым синусом на выходе

Как-то этот инвертор выслали мне почтой в сломанном виде, а с меня требовалось его отремонтировать. Сегодня рассмотрим все то, что с ним связано , стоит купить, какие достоинства и недостатки.
Этот инвертор имеет заявленную мощность в 2500 ватт и пусковую мощность в 5000 ватт, настоящий зверь…

Имеет защиту от коротких замыканий и перегрузки на выходе, функцию мягкого старта, термозащиту и активное охлаждение в виде кулера, охлаждение работает исходя от нагрева корпуса, т.е терморегулировка.
На этом защиты не закончились. По входу инвертор имеет защиту от пониженного и повышенного входного напряжения, защиту от переполюсовки питания.

Внутри 5 предохранителей по 40 Ампер, суммарный ток их срабатывания составляет аж 200 Ампер.

Схема тут обычная, 4 силовых трансформатора, по 4 ключа на раскачку каждого, всего ключей 60. Задающий генератор построен на К7500, рабочая частота 45кГц. Высокое напряжение с выхода трансформаторов (а они все подключены последовательно) выпрямляется мостом из быстрых диодов. Дальше питание поступает на фильтрующие конденсаторы, общая емкость батареи конденсаторов 440 мкФ, а их напряжение 450 Вольт.

Далее питание поступает на мощные IGBT транзисторы, на базе которых собран мост. Синус формируется специальной платой, микросхемой EG810, на этой же плате имеется драйверные микросхемы IR2110 для управления мостом из IGBT ключей. Ключи тут аж на 40 Ампер (40N60).

Дальше для получения идеального синуса на выходе имеется LC фильтр в виде двух громоздких дросселей и пленочного конденсатора на 4,7мкФ.

В конце стоит еще один дроссель, но уже фильтрующий, с двумя независимыми обмотками на одном сердечнике.

Большой кулер отвечает за охлаждение, выдувает отработанный воздух из-под корпуса, ну сам корпус сделан из алюминия и проблем с нагревом никак не может быть, даже при максимальной выходной мощности, хотя термозащита у инвертора также предусмотрена.

На счет мощности – заявленных 2500 ватт тут нет (что и стоило ожидать), защита от перегрузки срабатывает при мощности около 1700-1800 ватт, но резерв у схемы есть. По входу имеется конденсаторная батарея, суммарная емкость составляет около 30,000 мкФ. Толстые силовые провода и комплект с запасной партией предохранителей идет в комплекте.

Силовая разводка на высоком уровне, хотя и флюс не смыт с завода, но это можно понять. На счет работы – все как и должно быть, напряжение на выходе стабилизировано за счет ОС по напряжению, держится на уровне 215-225 Вольт в зависимости от входного напряжения.

Такой вариант инвертора имеет входное напряжение 12 Вольт, следовательно, предназначено для работы от бортовой сети автомобиля, но тут то было!

Представьте, что случится с автомобильным аккумулятором при максимальной мощности инвертора? Он может кушать токи около 150-180 Ампер (с учетом КПД), а при пуске …

В общем если решили в машине запускать сварочные аппараты, бетономешалки и т.п – инвертор может и прокатит, но аккуму придет конец и не зависимо от того заведена машина или нет. Устройство в большей степени подходит для автономных систем, например ветровой или солнечной станции и может эксплуатироваться совместно со стационарными аккумуляторами большой емкости, но это уже другая история…

И ещё хочу отметить один момент, многие ищут на свои иномарки дефлекторы на боковые окна, вот тут есть всё. Заходите и заказывайте на свой автомобиль и не надо больше лазить и искать где купить.

О чем стоит задуматься прежде, чем купить автомобильный инвертор?

Инвертор, позволяющий преобразовать постоянные 12 В от аккумулятора в переменные 220 В, хорошо знаком многим автолюбителям. Правда, большинство из нас знакомы с миниатюрными бытовыми инверторами небольшой мощности (~ 100 – 300 Вт). Такие инверторы находят применение в тех ситуациях, когда необходимо подключить, например, не очень мощный ноутбук, планшет, который нельзя питать от USB или какое-либо другое маломощное устройство. Я не являюсь исключением и до недавнего времени был уверен, что мне вполне хватит вот такого компактного и симпатичного инвертора от известного производителя. Но уже скоро стало понятно, что его возможностей хватает, разве, что на питание моего ноутбука или планшета, не поддерживающего нормальное питание по USB. Остальные, маломощные устройства легко питаются по USB от адаптера в прикуриватель. Про питание более мощных устройств от этого блока питания и речи идти не может. Так, что большого смысла в этой покупке я не увидел. Зато стало очевидным, что если хочешь иметь в своей машине нормальную розетку, от которой можно было бы питать самую разную нагрузку, то необходимо посмотреть в сторону более мощных и дорогих инверторов и здесь всё оказалось не так просто как мне казалось сначала. В этой статье поделюсь собственным опытом, который, надеюсь, поможет вам быстрее подобрать нужную модель, не допуская типичных ошибок.

“Чистый” или “Модифицированный” синус?

Прежде всего, необходимо было определиться с самым распространённым вопросом, а именно с формой выходного напряжения. Существует два типа инверторов: выдающие на выход “чистый” или “модифицированный” синус. Инверторы с “модифицированным” синусом более доступны по деньгам и могут использоваться для питания большинства современной электроники, включая компьютеры, телевизоры, большинство бытовых приборов, вентиляция с обычными электродвигателями, нагревательные приборы (тэны), освещение, а также любые устройства, использующие импульсный источник питания. От “модифицированного” синуса можно запитать даже электроинструмент.

Если же в ваших планах стоит питание холодильника, климатического оборудования, пылесоса, насоса, высокоточного измерительного оборудования, медицинского и измерительного оборудования, устройств с асинхронными двигателем или трансформаторным питанием, то тут придётся разориться на инвертор с “чистым” синусом.

Мощность.

Максимальная мощность инвертора подбирается в зависимости от нагрузки, которую вы планируете использовать. Но это не значит, что если вы хотите запитать холодильник, потребляющий порядка 100-150 Вт, то можно обойтись недорогим двухсот ваттным инвертором. Здесь нужно помнить про пусковой ток, который может в разы превышать номинальный ток. А это значит, и пиковая мощность будет в разы выше. В характеристиках инверторов указывается в течение какого времени он сможет выдержать такую мощность до перехода в защиту. Это крайне важно. Ещё один момент, о котором нужно помнить, фактическая мощность качественного инвертора, обычно на 5-10% выше номинальной. Это значит, что если вы покупаете киловаттный инвертор, то и номинальная нагрузка не должна превышать 1000 Вт.

Просто инвертор или ИБП?

Если классический инвертор работает в режиме автономного электроснабжения, например, при установке в транспортном средстве, то некоторые современные инверторы оснащаются функцией бесперебойного питания, позволяющей использовать их в схеме резервного питания, например, в загородном доме. В этом режиме, в основное время инвертор работает от основной электрической сети, выполняя две очень полезные функции: стабилизация с защитой и зарядка аккумуляторной батареи. В случае отключения электричества по основной линии, происходит переключение на резервный источник (аккумуляторную батарею). Благодаря практически мгновенному (несколько миллисекунд) переключению, этот процесс незаметен для потребителя. В качестве резервного источника может использоваться AGM, гелевый, литий-фосфатный аккумуляторы с напряжением 12 В и номинальным разрядным током не менее 125 ампер. Хочу отметить, что обычный (стартерный) автомобильный аккумулятор не рекомендуется использовать в системах резервного питания, так как он не переносит глубокого разряда и после нескольких циклов заряда/разряда аккумулятор приходит в негодность, осыпаются пластины.

Почему инвертор, а не обычный ИБП?

Всё дело во времени автономной работы. Если обычный ИБП рассчитан на 10-15 минут автономной работы, то инвертор с функцией ИБП способен, в зависимости от нагрузки, работать час и более. Зависит от ёмкости аккумуляторной батареи и нагрузке. Например, с AGM аккумулятором, ёмкостью 150Ач, инвертор сможет питать постоянную нагрузку в 150 Вт в течение 6 часов. Если мы берем в расчет холодильник или газовый котел, то следует учесть, что оборудование не работает постоянно, а периодически включается на непродолжительное время, таким образом, время автономой работы может быть продлено до 12-15ч.

Про защиту…

Правильный инвертор должен иметь многоуровневую систему защиты, которая позволит избежать перегрузки, проблем, связанных с коротким замыканием и перегревом. Модели с поддержкой функции ИБП должны иметь многоступенчатую систему зарядки с оптимизацией параметров, позволяющих продлить время жизни аккумуляторной батареи. Почему это важно? Инвертор, особенно с “чистой” синусоидой, удовольствие не из дешёвых и каждому из нас хочется, чтобы прослужил он как можно дольше независимо от проблем в нагрузке. По большому счёту это всё, на что стоит обратить внимание при выборе инвертора. Как вы можете видеть, ничего сложного тут нет и для того, чтобы разобраться с основными характеристиками не нужно иметь высшее техническое образование и вникать в схемотехнические особенности преобразования. Достаточно иметь общее представление о том, для чего и в каких условиях будет эксплуатироваться инвертор. Остаётся только определиться с тем какую именно модель купить? Следуя сложившейся, в последние годы, традиции, я решил посмотреть инвертор на AliExpress, которая традиционно предлагает не только лучшие цена, но поговорим с опытными людьми и почитав отзывы, я решил не рисковать.

Почему не стоит покупать серьезный инвертор на AliExpress?

Так уж сложилось, что там, где нет возможности быстро проверить заявленные характеристика, Китайцы не брезгуют банальным обманом. Это касается обычных PowerBank, ёмкости аккумуляторов в самокатах, гироскутерах и велосипедах и, конечно же, в инверторах. В самом простом случае, вместо номинальной мощности, производитель заявляет пиковую. Опытный человек сразу распознаёт обман и в общих характеристиках найдёт нужный параметр, после чего поймёт насколько привлекательно ценовое предложение. Но бывают ситуации, когда продавец указывает характеристики не соответствующие действительности. Они могут заявить не ту форму выходного напряжения, завысить мощность и ничего не рассказать о типе зарядного устройства аккумуляторной батареи в устройствах с ИБП. Более того, они могут заявить поддержку бесперебойного питания, но понимают под этим лишь то, что инвертор может использоваться по своему прямому назначению ー преобразование низкого постоянного напряжения в высокое переменное. Про качество стабилизации я вообще молчу.

Приведу несколько примеров. Вот инвертор на 2000 Вт, стоимостью всего 2000 рублей. Первое, что меня смущает, размеры устройства. Для “двух киловатника” он слишком мал, но если верить картинкам, этот инвертор легко потянет чайник, кондиционер, холодильник и т.д. и при этом никого не смущает то, что форма напряжения “модифицированная” синусоида.

Но дело даже не в этом. В спецификации продавец указывает, что 2000 Вт ー номинальная мощность. В общем, не инвертор, а мечта, которая рушится, как только мы прочитаем отзывы.

Оказывается, что номинальная мощность всего 600 Вт. В принципе, 2000 рублей за “шестисот ваттный” инвертор, хорошая цена. Здесь, похожий аппарат обойдётся чуть дороже 3000 рублей. Если вы думаете, что это жадность локального продавца, то просто откройте в отзывах фото внутри инвертора за 2000 рублей и вам всё станет понятно.

Вот ещё хороший отзыв о другом инверторе (публикую с сохранением оригинального текста):

“товар не соответствует заявленным параметрам. товар шёл месяц. мощность максимум 700ват. а не заявленные 5000ват в пике. при мощности 1800ват на выходе нет даже 100 вольт. на корпусе не указана мощность на которую он расчитан. котел от него не работает. стабилизатор все время уходит в защиту. ламы светодиодные и экономики горят. на холостом ходу напряжение держит 222 а под нагрузкой падает. на упаковочной коробке в углу приклеена бумажка с мощностью 5000w а вот упаковали походу не тот. либо это обман. буду открывать спор так как для меня это бесполезная штука. мне нужен на 2500ват я заказывал с запасом на 5000ват.”

Думаете, что в таком случае сможете оспорить сделку, то спешу вас разочаровать. В последнее время, арбитраж AliExpress встанет на вашу сторону только в том случае, если вы не получили товар. Если же товар получен, но не соответствует заявленным характеристикам (обман потребителя), то вам предложат вернуть товар продавцу за свой счёт. Инвертор, штука массивная и тяжёлая, поэтому отправка в Китай обойдется почти в тысячу рублей за килограмм при условии доставки наземным транспортом, что займёт очень много времени, в течение которого вы не сможете получить свои деньги обратно. Отправка самолётом обойдётся вдвое дороже. Но даже если вы отправите посылку обратно, это ещё не значит, что вы получите свои деньги обратно. Продавец может заявить, что прибор повреждён или скажет, что он полностью соответствует заявленным характеристикам. При этом арбитраж AliExpress не будет ничего проверять. Вам просто откажут в возврате средств и предложат за свой счёт получить товар обратно.

Я не просто так решил уделить этому вопросу такое внимание. Очень не хочется попасться на очередную хитрость и остаться в дураках. Так, что лучше не экономить и купить то, что нужно у локального продавца, тем более что здесь мы хоть как-то защищены законом, да и в случае чего, понять друг друга сможем быстрее. А случаев таких бывает предостаточно. Вот, например, случиться так, что вы неправильно рассчитали мощность или выбрали инвертор не с той формой напряжения. У себя дома продавец, конечно, если он неслучайно оказался в этом сегменте, поймёт и поможет решить проблему.

Самое сложное.

Сложнее всего оказалось решить, какой именно марке инвертора отдать предпочтение. Вариантов много и главное, не попасться на случайного “производителя”, который, не понимая сути, решил попробовать себя в новом сегменте. Я не говорю, что это будет однозначно плохое, низкокачественное оборудование. Возможно, новый производитель предложит что-то очень интересное по достойной цене. Я опасаюсь не этого, а возможных проблем с гарантией. Допустим, та или иная компания попробовала, не получилось и она ушла с рынка. Инвертор штука недешёвая и хотелось бы иметь гарантии. Это, кстати, ещё одна причина не покупать на AliExpress.

Серьезных производителей, тех, которые на слуху, которых рекомендуют люди неслучайные в этом вопросе, довольно много. Я много прочитал и просмотрел и после всего выбрал для себя инвертор AcmePower (AP). Причин несколько. Во-первых, рекомендации в специализированных группах. Эти инверторы часто устанавливают в спецтранспорте, в том числе и по госконтрактам, и используются в непростых температурных условиях. Это уже говорит о высокой степени надежности и доверия. Во-вторых, несколько лет назад у меня уже был опыт использования оборудования этого производителя. Я собирал на основе их комплекта, электровелосипед. Тогда меня удивила честность производителя, который, несмотря на высокую конкуренцию и высокий градус обмана, абсолютно честно указал мощность мотор-колеса и ёмкость аккумуляторной батареи. В-третьих, широкий модельный ряд инверторов, позволяющий подобрать именно такую модель, которая лучше других справиться с моими задачами.

Я подбирал себе универсальный инвертор, который будет использоваться как в автомобиле, так и в стационарных условиях в качестве резерва, т.е. может использоваться в том числе и для питания холодильника, решил не экономить и потратиться на инвертор с “чистым” синусом и поддержкой функции ИБП. А вот на мощности решил немного сэкономить и выбрал киловаттную модель AP CPS1000/12V. Покупал в Sunergo, дешевле 17 тысяч рублей.

Тест AP CPS1000/12V

Этот инвертор нельзя назвать компактным. При желании можно найти “киловаттную” поменьше и полегче, но передо мной такой задачи не стояло. Для меня на первом месте стоит надёжность, тем более что для “киловатника” с зарядным устройством, CPS1000/12V довольно компактен и легко монтируется в багажник или под сиденье автомобиля.

На лицевой стороне инвертора расположены две розетки, сетевой кабель для подключения к электрической сети общего пользования в резервном режиме, индикаторы состояния, защиты и зарядки.

В тыльной части располагаются мощные клеммы для подключения аккумуляторной батареи, отдельная клемма для “массы” и два вентилятора. Расположение вентиляторов выбрано неслучайным образом. Они установлены напротив силовых элементов, прикрученных к алюминиевому корпусу инвертора, выполняющего функцию массивного радиатора. Благодаря этому обеспечивается наиболее эффективный отвод тепла от горячих элементов внутри корпуса.

Я человек любопытный, поэтому не смог отказать себе в удовольствии заглянуть внутрь инвертора, чтобы собственными глазами оценить качество сборки и перспективы использования данной модели инвертора. Не нужно быть специалистом в электронике, чтобы понять, насколько качественно и правильно собран этот инвертор. Даже провода от вентиляторов помещены в огнестойкие рукава. Я уже не говоря про несколько предохранителей, защищающих различные линии инвертора, температурные датчики на радиаторах, термоклей, надежно удерживающий штекера в разъемах и защищающий некоторые элементы от случайного соприкосновения во время эксплуатации. Здесь даже есть специальные металлические планки, прижимающие высокотоковые транзисторы к радиаторам. И это всё для того, чтобы исключить любые неприятные ситуации во время эксплуатации инвертора.

Пришло время посмотреть на что реально способен AP CPS1000/12V? В качестве нагрузки используются тэны, мощностью 500 Вт и лабораторную нагрузку, с помощью которой можно оценить реальный потенциал инвертора в различных режимах.

Без нагрузки напряжение на выходе составляет 240 В. При постепенном увеличении нагрузки до 1000 Вт, я был к тому, что напряжение на выходе упадёт до 170 В, как указано в спецификации, однако напряжение упало лишь до 208 В, позволив нормально эксплуатировать нагрузку, например, холодильник, чувствительный к падению напряжения.

В процессе тестирования выявилась ещё одна особенность, которую необходимо учитывать. Если к инвертору сразу подключить киловатт нагрузки, то он уйдёт в защиту. При последовательном подключении нагрузки, AP CPS1000/12V легко вытягивает 980 – 1020 Вт.

Заявленная пиковая мощность, которую выдерживает AP CPS1000/12V равна 2000 Вт. Такую нагрузку инвертор может выдержать в течение нескольких секунд. При длительной нагрузке более 1600 Вт инвертор автоматически выключается. Повторное включение возможно только в ручном режиме. При незначительном превышении нагрузки в диапазоне от 1020 до 1600 Вт инвертор уходит в защиту и автоматически восстанавливается. Здесь нужно отметить тот факт, что несмотря на то, что в спецификации указан нижний диапазон входного напряжения на уровне 10В, если при перегрузе напряжение на аккумуляторе опустится до 11 В, то зуммер, издаваемый во время ухода в защиту, автоматически не отключается и вам придётся отключать его в ручном режиме, повторно запуская инвертор. Кстати, об аккумуляторе. При максимальной нагрузке на выходе, ток на входе инвертора не превышает 80А.

Заключение…

Итак, как вы можете видеть, выбор инвертора ー процесс несложный, хотя и имеет свои особенности и хитрости, о которых я рассказал выше. Если чётко понимать, под какие задачи вы покупаете инвертор, то и проблем с выбором не возникает. Главное, не поддаваться безудержной экономии. Ничего хорошего из этого не выйдет. Здесь очень важно соблюдать правило “золотой середины”. Совершенно необязательно покупать очень дорогое оборудование, но и на низкую цену смотреть не стоит. Помните, использовать инвертор вы будете долго и вам нужно от него только чистое, стабилизированное и надёжное питание в самых разных условиях. В этом смысле инвертор AP CPS1000/12V пока полностью меня устраивает. Он реально очень надёжен, имеет отличный стабилизатор с “чистым” синусом на выходе, отлично держит напряжение на выходе, способен работать в суровых температурных режимах от -20 до +40 °С, поддерживает функцию бесперебойного питания, которая, благодаря применению быстрого реле (порядка 10 мс) позволяет незаметно переключаться из режима питания от общей электрической сети в режим питания от батареи, за зарядку которой отвечаем встроенное, трёхступенчатое зарядное устройство, поддерживающее оптимальный режим зарядки..

Преобразователь с 12 на 220 своими руками

Решил посветить отдельную статью изготовлению DC AC повышающего преобразователя напряжения на 220В. Это конечно отдалённо относится к теме светодиодных прожекторов и ламп, но такой мобильный источник питания широко применяется дома и в автомобиле

Бюджетные модели автомобильных инверторов 12 в 220 Вольт имеют не особо качественную синусоиду на выходе. Модели помощней на 2000вт, 3000вт, 5000вт с чистой синусоидой стоят уже слишком дорого, хотя отличаются только на 6 транзисторами на выходе. Делать преобразователь с 12 на 220 своими руками на 300-500вт не особо рационально, а делать мощный выгодно, стоимость в магазине будет от 5000 руб.

Для получения постоянного тока на выходе смотрите повышающие преобразователи напряжение DC DC.

• 1. Варианты сборки
• 2. Конструкция преобразователя напряжения
• 3. Синусоида
• 4. Пример начинки преобразователя
• 5. Сборка из ИБП
• 6. Сборка из готовых блоков
• 7. Радиоконструкторы
• 8. Схемы мощных преобразователей

Варианты сборки

Существует 3 оптимальных способы изготовления инвертора 12 в 220 своими руками:

1. сборка из готовых блоков или радиоконструкторов;
2. изготовление из источника бесперебойного питания;
3. использование радиолюбительских схем.

У китайцев можно найти хорошие радиоконструкторы и готовые блоки для сборки преобразователей постоянной тока в переменный 220В. По цене этот способ будет самый затратный, но требуется минимум времени.

Второй способ, это апгрейд источника бесперебойного питания (ИБП), который без аккумулятора в больших количествах продаются на Авито и стоят от 100 до 300руб.

Самый сложный вариант это сборка с ноля, без радиолюбительского опыта никак не обойтись. Придется изготавливать печатные платы, подбирать компоненты, работы очень много.

Конструкция преобразователя напряжения

Рассмотрим конструкцию обычного повышающего преобразователя напряжения с 12 на 220. Принцип работы для всех современных инверторов будет одинаковым. Высокочастотный ШИМ контроллер задаёт режим работы, частоту и амплитуду. Силовая часть выполнена на мощных транзисторах, тепло с которых отводится на корпус устройства.

На входе преобразователя с 12 на 220 установлен предохранитель, защищающий от короткого замыкания автомобильный аккумулятор. Рядом с транзисторами крепится термодатчик, который следит за их нагревом. В случае перегрева инвертора 12в 220в включается система активного охлаждения состоящая из одного или нескольких вентиляторов. В бюджетных моделях вентилятор может работать постоянно, а не только при высокой нагрузке.

Силовые транзисторы на выходе

Синусоида

Форма сигнала на выходе автомобильного инвертора формируется за счёт высокочастотного генератора. Синусоида может быть быть двух видов:

1. модифицированная синусоида;
2. чистая синусоида, чистый синус.

Не каждый электрический прибор может работать с модифицированной синусоидой, которая имеет прямоугольную форму. У некоторых компонентов в меняется режим работы, они могут нагреваться и начать шабарчать. Похожее можно получить,если диммировать светодиодную лампу, у которой яркость не регулируется. Начинается треск и мигание.

Дорогие DC AC повышающие преобразователи напряжения 12в 220в имеют на выходе чистый синус. Стоят гораздо дороже, но электрические приборы отлично с ним работают.

Пример начинки преобразователя

Сборка из ИБП

Чтобы ничего не изобретать и не покупать готовые модули, можно попробовать компьютерный источник бесперебойного питания, сокращенно ИПБ. Они рассчитаны на 300-600вт. У меня Ippon на 6 розеток, подключено 2 монитора, 1 системник, 1телевизор, 3 камеры наблюдения, система управления видеонаблюдением. Периодически перевожу в рабочий режим отключением от сети 220, чтобы батарейка разряжалась, иначе срок службы сильно сократиться.

Коллеги электрики подключали обычный автомобильный кислотный аккумулятор к бесперебойнику, отлично работал непрерывно 6 часов, смотрели футбол на даче. В ИБП обычно встроена система диагностики гелевого аккумулятора, которая определяет его низкую емкость. Как она отнесется к автомобильному неизвестно, хотя основное отличие, это гель вместо кислоты.

Начинка ИБП

Единственная проблема, бесперебойнику могут не понравится скачки в автомобильной сети при заведённом двигателе. Для настоящего радиолюбителя эта проблема решается. Можно использовать только при заглушенном двигателе.

Преимущественно ИБП предназначены для кратковременной работы, когда пропадает 220В в розетке. При длительной постоянной работе очень желательно поставить активное охлаждение. Вентиляция пригодится для стационарного варианта и для автомобильного инвертора.

Как и все приборы, он непредсказуемо себя поведёт при запуске двигателя с подключённой нагрузкой. Стартёр машины сильно просаживает Вольты, в лучшем случае уйдёт в защиту как при выходе батареи из строя. В худшем будут скачки на выходе 220V, синусоида исказится.

Сборка из готовых блоков

Повышатель на 150 Ватт

Для сборки стационарного или автомобильного инвертора 12в 220в своими руками можно использовать готовые блоки, которые продаются на Ебее или у китайцев. Это сэкономит время на изготовление платы, пайку и окончательную настройку. Достаточно добавить к ним корпус и провода с крокодилами.

Приобрести можно и радиоконструктор, который укомплектован всеми радиодеталями, остаётся только спаять.

Примерная цена на осень 2016:

1. 300вт – 400руб;
2. 500вт – 700руб;
3. 1000вт – 1500руб;
4. 2000вт – 1700руб;
5. 3000вт — 2500руб.

Для поиска на Aliexpress укажите запрос в поисковой строке «inverter 220 diy». Сокращение «DIY» обозначает для «сборки своими руками».

Плата на 500W, выход на 160, 220, 380 вольт

150вт

Инвертор 50 Ватт

Автоинвертор 300вт

Радиоконструкторы

Радиоконструктор стоит дешевле, чем готовая плата. Самые сложные элементы могут быть уже находится на плате. После сборки практически не требует настройки, для которой необходим осциллограф. Разброс параметров радиокомпонентов и номиналы неплохо подобраны. Иногда в пакетик кладут запасные детали, вдруг по неопытности ножку оторвёте.

Радиоконструктор на 1000вт

Радиоконструктор на 2000 вт

Схемы мощных преобразователей

Мощный инвертор в основном используют для подключения строительных электроинструментов при строительстве дачи или фазенды. Маломощный преобразователь напряжения на 500вт от мощного на 5000 — 10000 Ватт отличается количеством трансформаторов и силовых транзисторов на выходе. Поэтому сложность изготовления и цена практически одинаковые, транзисторы стоят недорого. По мощности оптимально 3000вт, можно подключить дрель, болгарку и другой инструмент.

Покажу несколько схем инверторов с 12, 24, 36 на 220В. Такие ставить в легковой автомобиль не рекомендуется, можно случайно электрику подпортить. Схемотехника DC AC преобразователей 12 на 220 простая, задающий генератор и силовая часть. Генератор делают на популярной TL494 или аналогах.

Большое количество схем повышателей с 12v на 220v для изготовления своими руками можно найти по ссылке
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Всего там около 140 схем, половина из них повышающие преобразователи с 12, 24 на 220В. Мощности от 50 до 5000вт.

После сборки потребуется наладка всей схемы при помощи осциллографа, желательно иметь опыт работы с высоковольтными схемами.

Для сборки мощного инвертора на 2500 Ватт потребуется 16 транзисторов и 4 подходящих трансформатора. Стоимость изделия будет немалая, сопоставимая со стоимостью похожего радиоконструктора. Плюсом таких затрат будет чистый синус на выходе.

Сергей, здравствуйте!
У меня вопросик: есть DC12->AC220 конвертер на 300W, питаю им комп. Всё работает прекрасно около 1-2 часов (потребление примерно 120W). Но когда конвертеру нехватает энергии, он делает дикий писк и сразу резко отрубает выход. При этом в батарее остаётся примерно 11.5 вольт. Конвертер — китайский, но по внеш.виду вполне добротный.
Сам вопрос: почему так происходит если в батарее всё ещё дофига энергии и как это дело улучшить, чтобы конвертер высасывал энергию хотя бы до половины. В идеале — ещё и попищал немного перед тем, как сдохнуть. Огромное спасибо за любую помощь!

При напряжении 11,5 вольт аккумулятор разряжен и конвертеру не хватает энергии для работы, вот он и отключается.

Здравствуйте. Скажите пожалуйста, можно ли аккумулятор подключить к преобразователю на выходе подключить БП, и подключить обратно аккумулятор. Создать так называемую замкнутый контур. Будет ли система работать?

Лучше попробуйте, так будет надежней.

Здравствуйте Сергей, схем инверторов очень много, у всех свои недостатки, но один из важдейших критериев отбора ( по моему мнению) является потребление инвертора без нагрузки, к примеру у меня инвертор чистый синус 1000w, работает отлично, запускает любой инструмент и быт. технику, но ток потребления без нагрузки 8 А. Заряжаются аккумуляторы от солнечных панелей, за сутки он может посадить что угодно, хотелось что бы Вы посоветовали самый экономичный вариант инвертора, в линейке 12/220 от 1000 до 3000кВт. Спасибо!

Это вам на форум по источникам альтернативного питания. Не встречал тестов и обзоров на ток холостого режима. Для работы с солнечными батареями вы выбрали неудачное напряжение на 12 вольт. Лучше всего минимум 24V или 36V, КПД инвертора вырастет.

Доброго дня! Сергей подскажите пожалуйста такой вопрос. Если с бытовой сети через выпрямитель взять 12 В (к примеру мощностью 300 Вт) и запитать инвертор, который потребляет 12 В и производит 3000 Вт, можно экономить электроэнергию и платить в 10 раз меньше? Так ли это? За ответ буду благодарен!

Так не получится. Он будет потреблять 4000вт и отдавать 3000вт.

Дорогой Сергей! Я, старый любитель (начинал в конце сороковых со старых стеклянных ламп, трофеев — Е серии и универсальных RW12/2000), впервые набрёл на Ваш сайт, и он мне понравился. Весьма практичные советы, понятные новичкам, материалов много и разных. Спасибо, и успехов Вам .

Хорошо что вам понравилось содержание.

Я просто ржу. Модифицированная синусоида, это как? Синусоида она и в «африке» синусоида как она может быть модифицированной? ну Вы меня рассмешили. Можно даже какую-нибудь шутку придумать или анегдот.

Бывает прямоугольная синусоида, бывает китайская синусоида, разновидностей стало много.

Эта схема выполнена на отечественных комплектующих и достаточно стара, но это не делает ее менее эффективной. Главное ее достоинство – это получение на выходе полноценного переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.

Схемы разные бывают.

Здравствуйте, Сергей! У Вас все так здорово, ловко и убедительно! Но с моими без малого 70 непросто во все это вникать. А надо… Не поможете мне со схемой преобразователя с 54 или 100 В DC на 220 АС мощность- 200 Вт. Оплату гарантирую. Спасибо.

Не помогу, такими мелочани не занимаюсь. Такой блок проще купить, модель называется с B900W, 3 недели назад себе такой заказал, стоит 1200 руб.

«В ИБП обычно встроена система диагностики гелевого аккумулятора, которая определяет его низкую емкость. Как она отнесется к автомобильному неизвестно, хотя основное отличие, это гель вместо кислоты.»
— До чего же стойко в народе невежественное заблуждение про «гелевые аккумуляторы» в ИБП. Нет там гелевых АКБ! В них применяются аккумуляторы AGM, в которых обычный электролит находится «впитанным» в стеклотряпке между пластин (Гугл в помощь). «Система диагностики аккумулятора» в ИБП относится к автомобильному АКБ как к родному.

«Как и все приборы, он непредсказуемо себя поведёт при запуске двигателя с подключённой нагрузкой. Стартёр машины сильно просаживает Вольты, в лучшем случае уйдёт в защиту как при выходе батареи из строя. В худшем будут скачки на выходе 220V, синусоида исказится.»
— ИБП при запуске стартером просто сразу отрубается, так что ни каких скачков дальше уже просто не будет.

«Единственная проблема, бесперебойнику могут не понравится скачки в автомобильной сети при заведённом двигателе. Для настоящего радиолюбителя эта проблема решается. Можно использовать только при заглушенном двигателе.»
— Такой ИБП как на картинке (Ippon) отлично работает при заведённом двигателе.

Бесперебойники бывают разные, старые и новые.

где можно приобрести радиоконструктор, который укомплектован всеми радиодеталями

Как выбрать надёжный и недорогой инвертор с чистым синусом

Как выбрать надёжный и недорогой инвертор с чистым синусом? Я долго читал форумы и отзывы владельцев. Анализируя прочитанную информацию и личный опыт, я сделал некоторые выводы, которые могут помочь вам сэкономить время и деньги при выборе инвертора.

Например, нам нужен инвертор на 24 Вольта, который может выдерживать постоянную нагрузку 1.500 Вт в течение длительного времени.

Самый дешёвый вариант — купить (на Авито от 1.000 рублей) источник бесперебойного питания (ИБП или UPS по-английски) и переделать его в инвертор самостоятельно. Старые батареи вытаскиваются, через толстые провода подключатся внешние аккумуляторы, устанавливается розетка. Это всё можно сделать относительно легко, если хоть немного уметь работать с паяльником. В сети есть много руководств, вот например.

Есть конечно и свои нюансы.

1. Вольтаж батарей. Чем мощнее ИБП, тем выше вольтаж. Примерные пропорции вольтажа батарей и мощности ИБП: 12 В — до 800 VA, 24 В — до 1.400 VA, 48 В — до 3.000 VA.
2. Мощность ИБП обычно указана в VA. 1 VA не равен 1 Вт! С учётом потерь 3.000 VA = 2.400 Вт.
3. Не все ИБП подходят для переделки в инвертор. Для чистого синуса нужны ИБП двойного преобразования или онлайн ИБП. Лучше всего себя зарекомендовали ИБП фирмы APC модели SmartUPS.
4. ИБП рассчитаны на короткое время работы. Поэтому лучше выбирать ИБП с номинальной мощностью в 2 раза выше необходимой. Впрочем, это касается выбора инверторов в целом.
5. Очень рекомендуется поставить дополнительные вентиляторы в корпус для охлаждения микросхем при длительной работе.
6. Иногда требуется повозиться, что настроить ИБП для работы инвертором, поэтому лучше выбирать проверенные модели. Обычно такие инверторы из ИБП ставят для питания автоматики газовых котлов. На форуме можно почитать отзывы.
7. ИБП имеют большое потребление в режиме холостого хода. То есть, даже если к нему ничего не подключено, то он всё равно потребляет энергию и тем самым разряжают аккумуляторы. Мощные ИБП потребляют около 100 Вт. Для автономных систем такой вариант не особо подходит.

Нам этот вариант не подходит, так как необходимая мощность 3.000 VA доступна только с батареей на 48 В, а у нас есть только 24 В. Тогда можно рассмотреть инверторы российского производства.

На российском рынке инверторов есть 3 крупных игрока — А-электроника, Сибконтакт и МАП. Если провести аналогию с автомобилями, то А-электроника — это УАЗ, Сибконтакт — Нива, а МАП — это Тойота) Если учитывать не стоимость покупки, а стоимость владения и эксплуатации, то в долгосрочном плане лучше покупать продукцию МАП.

А-электроника стоит очень дёшево. Соотношение цена/характеристики просто вне конкуренции, даже Китай нервно курит в сторонке) Например, инвертор DUALDSP-24-3000-UPS с номинальной мощностью 2.000 Вт стоит всего 12.000 рублей. Более мощный ПРОГРЕСС-24-6000-HYBRID на 4.000 Вт стоит 26.000 рублей. Но вот качество сборки не очень и дальнейший сервис печальный. Много негатива на форуме от владельцев.

Сибконтакт раньше производил продукцию для А-Электроники, но потом начал делать её самостоятельно. Это уже более качественно и соответственно подороже. Гарантийный сервис хороший и недорогой. Негатива от владельцев мало.

МАП Энергия — раньше были на уровне с другими российскими производителями, но за последние 4 года довели производство до ума. Отличное качество и сервис. Ну и цены самые дорогие.

С учётом, что самый мощный потребитель у нас на 1,5 кВт, нам нужен инвертор с запасом по мощности. На форуме очень рекомендуют запас по мощности вдвое в номинальном режиме. То есть, в нашем случае на 3 кВт.
У МАП такой инвертор стоит 61.300 рублей.
http://www.invertor.ru/zzz/item/map_pro_24_4_5

Самый минимальный МАП для наших условий — это модель за 46.900 рублей, в номинальном режиме держит 2 кВт. Кратковременно, в течение 20 минут тянет 3 кВт. Пиковая мощность — 5 кВт.
http://www.invertor.ru/zzz/item/map_pro_24_3

С точки зрения надёжности и стоимости владения в долгосрочной перспективе на 10 лет — это самый лучший вариант. А лучше бы конечно взять вариант на 48 Вольт, он стоит столько же. Но это надо докупать ещё аккумуляторы, что выйдет в круглую сумму. Зато такая система будет уже надёжная и мощная.