その名のとおり、インダクタやトランスに依存せずにDC入力をACに変換するインバータ回路をトランスレスインバータと呼びます。

インダクタベースのトランスが採用されていないため、入力DCは通常、インバータの出力で生成されるACのピーク値に等しくなります。

この投稿は、トランスを使用せずに、フルブリッジICネットワークとSPWMジェネレーター回路を使用して動作するように設計された3つのインバーター回路を理解するのに役立ちます。

IC4047を使用したトランスレスインバータ

おそらくその形式で最も単純なHブリッジトポロジから始めましょう。ただし、技術的には理想的なものではなく、p / nチャネルMOSFETを使用して設計されているため、お勧めしません。 PチャネルMOSFETはハイサイドMOSFETとして使用され、nチャネルはローサイドとして使用されます。

ハイサイドにはpチャネルMOSFETが使用されているため、ブートストラップ不要になり、設計が大幅に簡素化されます。これは、この設計が特別なドライバICに依存する必要がないことも意味します。

デザインはクールで魅力的に見えますが、いくつかの根本的な欠点。そしてそれがまさにこのトポロジーが専門家や商業部門で避けられている理由です。

とは言うものの、正しく構築されていれば、低周波アプリケーションの目的に役立つ可能性があります。

これは、IC4047を非安定トーテムポール周波数発生器として使用した完全な回路です。

パーツリスト

すべての抵抗器は1/4ワット5％です

R1 = 56k
C1 = 0.1uF / PPC
ICピン10/11抵抗= 330オーム-2nos
MOSFETゲート抵抗= 100k-2nos
オプトカプラー= 4N25-2個
上部PチャネルMOSFET = FQP4P40-2nos
下部NチャネルMOSFET = IRF740 = 2nos
ツェナーダイオード= 12V、1/2ワット-2個

次のアイデアもhブリッジ回路ですが、これは推奨されるnチャネルMOSFETを使用しています。サーキットはラルフ・ウィーチェルト氏からリクエストされました

主な仕様

ミズーリ州セントルイスからのご挨拶。
協力していただけませんかインバータープロジェクト？よろしければ、デザインや時間の支払いをいたします。

私は2012年と2013年のプリウスを持っています、そして私の母は2007年のプリウスを持っています。プリウスは、200VDC（公称）の高電圧バッテリーパックを搭載している点でユニークです。過去のプリウスの所有者は、既製のインバーターを備えたこのバッテリーパックを利用して、ネイティブの電圧を出力し、ツールやアプライアンスを実行していました。（ここアメリカでは、あなたが知っていると確信しているように、60 Hz、120＆240 VAC）。問題はそれらのインバーターがもはや作られていないということです、しかしプリウスはまだあります。

これは、この目的のために過去に使用されたいくつかのインバーターです。

1）PWRI2000S240VDC（添付ファイルを参照）製造中止！

2）Emerson Liebert Upstation S（これは実際にはUPSですが、公称192 VDCであったバッテリーパックを取り外します。）（添付ファイルを参照してください。）製造されなくなりました。

理想的には、3000ワットの連続インバーター、純粋な正弦波、出力60 Hz、120 VAC（可能であれば、240 VACの単相3線式）、および変圧器なしの設計を検討しています。おそらく4000〜5000ワットのピークです。入力：180〜240VDC。かなりのウィッシュリストだと思います。

私は機械エンジニアであり、回路の構築やPicaxeマイクロコントローラーのプログラミングの経験があります。回路を一から設計した経験があまりありません。必要に応じて、失敗することをいとわない！

デザイン

このブログでは、私はすでに以上のことを議論しました 100のインバーターの設計と概念、上記の要求は、既存の設計の1つを変更して、特定のアプリケーションで試すことで簡単に実行できます。

トランスレス設計の場合、実装にはいくつかの基本事項が含まれている必要があります。1）インバーターは、フルブリッジドライバーを使用するフルブリッジインバーターである必要があります。2）給電入力DC電源は必要な出力ピーク電圧と等しくなければなりません。レベル。

上記の2つの要素を取り入れて、基本的な3000ワットのインバーター設計を次の図で確認できます。 純粋な正弦波出力波形 特徴。

インバータの機能の詳細は、次の点の助けを借りて理解することができます。

“電子機器のゲートの種類 ”

基本または標準のフルブリッジインバータ構成フルブリッジドライバICIRS2453および関連するMOSFETネットワークによって形成されます。

インバータ周波数の計算

このステージの機能は、Rt / Ctネットワークの値によって決定される特定の周波数レートで、MOSFET間の接続された負荷を振動させることです。

これらのタイミングRCコンポーネントの値は、次の式で設定できます。f= 1 / 1.453 x Rt x Ctここで、Rtはオーム、Ctはファラッドです。指定された120V出力を補完するために60Hzを達成するように設定する必要があります。あるいは、220V仕様の場合、これを50Hzに変更できます。

これは、デジタル周波数計で周波数範囲を評価することにより、いくつかの実用的な試行錯誤によっても達成される可能性があります。

純粋な正弦波の結果を達成するために、ローサイドMOSFETゲートは、それぞれのICフィードから切断され、SPWM入力を介して動作するように構成されたBJTバッファステージを介して同じように適用されます。

SPWMの生成

正弦波パルス幅変調を表すSPWMはオペアンプICを中心に構成とシングル IC 555PWMジェネレーター。

IC 555はPWMとして構成されていますが、ピン＃3からのPWM出力は使用されず、タイミングコンデンサの両端で生成された三角波がSPWMの彫刻に使用されます。ここで、三角波サンプルの1つは周波数がはるかに遅く、メインICの周波数と同期しているはずですが、もう1つはより速い三角波である必要があり、その周波数によってSPWMが持つ可能性のあるピラーの数が本質的に決まります。

オペアンプはコンパレータのように構成されており、必要なSPWMを処理するための三角波サンプルが供給されます。メインICIRS2453のCtピン配列から遅い方の三角波を1つ抽出します。

処理は、入力ピン配列で2つの三角波を比較することによってオペアンプICによって実行され、生成されたSPWMがBJTバッファステージのベースに適用されます。

BJTバッファはSPWMパルスに従って切り替わり、ローサイドMOSFETも同じパターンで切り替わるようにします。

上記の切り替えにより、出力ACもAC周波数波形の両方のサイクルでSPWMパターンで切り替えることができます。

MOSFETの選択

3kvaのトランスレスインバーターが指定されているため、この負荷を処理するには、MOSFETの定格を適切に設定する必要があります。

図に示されているMOSFET番号2SK4124は、最大2kvaを処理できる定格であるため、実際には3kvaの負荷に耐えることができません。

ネット上のいくつかの調査により、MOSFETを見つけることができます。 IRFB4137PBF-ND 300V / 38ampsの大電力定格により、3kva以上の負荷での動作に適しています。

変圧器のない3kvaインバーターであるため、変圧器を選択する必要はありませんが、バッテリーは、適度に充電されている場合は最低160V、完全に充電されている場合は約190Vを生成するように適切な定格が必要です。

自動電圧補正。

自動補正は、出力端子とCtピン配列の間にフィードバックネットワークを接続することで実現できますが、IC 555ポットは出力電圧のRMSを固定するために効果的に使用でき、一度設定すると、実際には必要ない場合があります。出力電圧は、負荷条件に関係なく、負荷がインバータの最大電力容量を超えない限り、完全に固定され、一定であることが期待できます。

2）バッテリー充電器とフィードバック制御を備えたトランスレスインバーター

かさばる鉄製変圧器を組み込まないコンパクトな変圧器インバータの2番目の回路図を以下に説明します。次の記事に示すように、重鉄トランスの代わりにフェライトコアインダクタを使用します。回路図は私が設計したものではなく、このブログの熱心な読者の1人であるRitesh氏から提供されたものです。

デザインは本格的な構成で、次のようなほとんどの機能が含まれています。フェライトトランス巻線の詳細、低電圧インジケータステージ、出力電圧調整機能など。

低バッテリカットオフ、自動フィードバック制御を備えたトランスレスフェライトコアインバータ回路

上記のデザインの説明はまだ更新されていません。すぐに更新しようと思います。その間に、図を参照して、疑問がある場合はコメントで明確にすることができます。

200ワットコンパクトトランスレスインバーター設計＃3

以下の3番目の設計は、310V DC入力を使用するトランスなし（トランスレス）の200ワットインバータ回路を示しています。正弦波対応設計です。

前書き

私たちが知っているインバーターは、低電圧DC電源を高電圧AC出力に変換または反転するデバイスです。

“ACから5VのDCコンバーター ”

生成される高電圧AC出力は、通常、ローカル主電源電圧レベルのオーダーです。ただし、低電圧から高電圧への変換プロセスでは、常に、重くてかさばる変圧器を含める必要があります。これらを回避してトランスレスインバータ回路を作るオプションはありますか？

はい、トランスレスインバータの設計を実装する非常に簡単な方法があります。

基本的に、低DC電圧バッテリーを使用するインバーターは、意図されたより高いAC電圧にそれらをブーストする必要があり、その結果、変圧器を含めることが不可欠になります。

つまり、入力低電圧DCを目的の出力ACレベルに等しいDCレベルに置き換えることができれば、トランスの必要性を簡単に排除できます。

回路図には、単純なMOSFETインバータ回路を操作するための高電圧DC入力が組み込まれており、トランスが含まれていないことがはっきりとわかります。

回路動作

18個の小さな12ボルトのバッテリーを直列に配置することによって得られる必要な出力ACに等しい高電圧DC。

ゲートN1はIC4093からのもので、ここではN1が発振器として構成されています。

ICは5〜15ボルトの厳密な動作電圧を必要とするため、必要な入力は12ボルトのバッテリーの1つから取得され、関連するICピン配列に適用されます。

したがって、全体の構成は非常に単純で効率的になり、かさばる重い変圧器の必要性を完全に排除します。

バッテリーはすべて12ボルト、4 AH定格で、非常に小さく、接続してもあまりスペースをカバーしていないようです。しっかりと積み重ねてコンパクトなユニットを形成することができます。

出力は200ワットで110VACになります。

パーツリスト

Q1、Q2 = MPSA92
Q3 = MJE350
Q4、Q5 = MJE340
Q6、Q7 = K1058、
Q8、Q9 = J162
NAND IC = 4093、
D1 = 1N4148
バッテリー= 12V / 4AH、18個

Sinewaveバージョンへのアップグレード

上記の単純な220Vトランスレスインバータ回路は、以下に示すように、入力発振器を正弦波発生器回路に置き換えるだけで、純粋または真の正弦波インバータにアップグレードできます。

正弦波発振器の部品リストを見つけることができますこの投稿で

トランスレスソーラーインバータ回路

太陽は、私たちの惑星で完全に無料で利用できる主要で無制限の生の力の源です。この電力は基本的に熱の形をしていますが、人間はこの巨大な電源からの光を電力の製造に利用する方法を発見しました。

概要概要

今日、電気はすべての都市、さらには地方の生命線になっています。化石燃料が枯渇する中、太陽光は、この地球上のどこからでも、あらゆる状況下で、無料で直接アクセスできる主要な再生可能エネルギー源の1つになると期待されています。私たちの個人的な利益のために太陽エネルギーを電気に変換する方法の1つを学びましょう。

以前の投稿の1つで、単純なアプローチを採用し、変圧器を使用した通常のインバータトポロジを組み込んだソーラーインバータ回路について説明しました。

ご存知のように、変圧器はかさばり、重く、用途によっては非常に不便になる場合があります。
現在の設計では、高電圧MOSFETを組み込み、ソーラーパネルの直列接続によって電圧を上げることにより、変圧器の使用を排除しようとしました。次の点を参考にして、構成全体を調べてみましょう。

使い方

以下に示すソーラーベースのトランスレスインバータ回路図を見ると、基本的に3つの主要なステージで構成されていることがわかります。汎用性の高いIC555で構成された発振器ステージ、2つの高電圧パワーMOSFETで構成される出力ステージ、およびB1とB2で給電されるソーラーパネルバンクを採用した電力供給ステージ。