logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

ArturAVS 10 Lis 2021 10:19 8964 74
  • Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392
    Dlaczego falownik? Dla większości nazwa "falownik" kojarzy się z urządzeniami które przetwarzają prąd stały na prąd zmienny/przemienny i nazwanie prostego układu falownikiem mogłoby zostać uznane za nadużycie :D Oczywiście istnieje wiele różnych rodzajów falowników stosowanych np. w technice napędów (sterowanie silnikami AC) czy to w np. fotowoltaice nazywanych inwerterami (choć z praktycznego punktu widzenia nic z inwerterem wspólnego nie mają). Nazewnictwo jest czasami mylne bo np. inwerter solarny dla mnie przynajmniej kojarzy się z urządzeniem "odwracającym" lub bramką logiczną NOT czy też funkcją :D. Nie mniej prezentowany gadżet jest sprzedawany jako inwerter/falownik i pozostając przy tym nazewnictwie go zaprezentuję. Ten konkretny moduł w zasadzie jest falownikiem gdyż z prądu stałego "robi" prąd zmienny. Przyjrzyjmy się zatem konstrukcji tego modułu. Budowa jest bardzo prosta żeby nie powiedzieć prostacka :D. Jeden specjalizowany układ scalony, przekaźnik, dwa tranzystory mocy oraz garstka elementów RC.


    Wymiary to 80x65mm a wysokość to około 32mm;
    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392



    Aby poznać szczegóły budowy poświęciłem trochę czasu i narysowałem schemat;



    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Zastosowanie specjalizowanego drivera/generatora IR2153 uprościło układ w zasadzie do granic możliwości;



    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392



    IR2153 dedykowany jest do stosowania w przetwornicach tzw. pół-mostkowych (ang. Half-bridge) i pracuje ze stałym wypełnieniem wynoszącym 50%. Poniżej typowe połączenie;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Schemat wewnętrzny jest bardzo prosty;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Pewnego wyjaśnienia wymagają bloki opisane "Dead Time", mają one za zadanie wprowadzić krótkie opóźnienie między załączeniami tranzystorów wyjściowych tak aby nigdy nie nastąpiła sytuacja że oba są wysterowane jednocześnie. W typowym układzie połączeń spowodowałoby to po prostu zwarcie. Lepiej wyjaśni to wykres;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    HO i LO to wyjścia driverów bramek a td to właśnie "Dead Time" czyli czas martwy. IR 2153 poprzez rezystory R2 i R4 (22Ω) steruje bramkami tranzystorów wyjściowych, te tranzystory to STP75NF75;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Użyty przekaźnik pełni funkcję zabezpieczenia przed odwrotnym podłączeniem zasilania i jest to wersja przeznaczona do zastosowań motoryzacyjnych;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Sprawdźmy zatem w praktyce jak nasz "falownik" działa, do tego będzie potrzebny dowolny transformator sieciowy z symetrycznym uzwojeniem wtórnym o napięciu około 2x12V i mocy nie przekraczającej 300W (według zaleceń sprzedawcy). No cóż, ciężki temat u mnie :-(. Znalazłem w "przydasiach" transformator sieciowy TS40/87 pochodzący z decka kasetowego "Finezja", ma on co prawda uzwojenie około 2x7,5÷8V jednak krótki test powinien przeżyć :D. Na początek oscyloskop i podejrzymy przebiegi na bramkach.




    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Fmin;





    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Fmax






    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Oraz powiększony fragment pokazujący "Dead Time";





    Widać że najniższa możliwa do ustawienia częstotliwość to około 113Hz, czyżby ktoś "się machnął" przy obliczaniu wartości elementów RC generatora IR2153? Podłączam transformator i dla bezpieczeństwa zaczynam od 9V (bez obciążenia), przekaźnik jest co prawda na 12V ale w wersji automotive co sugeruje dość szeroki zakres napięć pracy. I, i nic! Działa wbudowane w IR2153 zabezpieczenie podnapięciowe blokujące pracę układu. Ryzyko zawodowe, 12V i ograniczenie ustawione na 5A;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Po krótkiej chwili nic nie wybuchło to mierzę napięcie wyjściowe (mój multimetr mierzy RMS do 6kHz);


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    No dobrze, dajmy zatem obciążenie. W tej roli wystąpiła tradycyjna żarówka 230V 40W z gwintem E14 której moc pokrywała się z mocą transformatora (40VA). Zasilanie;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Oraz napięcie na wyjściu;




    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Hhhmmm... Wygląda zachęcająco, sprawdźmy zatem jak wygląda przebieg napięcia na wyjściu;



    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Napięcie zgadza się ze wskazaniami woltomierza a całkiem przyzwoity (:D) prostokąt daje do myślenia.



    Po kilkunastu minutach pracy pod obciążeniem uzwojenie wtórne (w tym przypadku pracujące jako pierwotne) zrobiło się dość mocno ciepłe (dotykając ręką to tak ze 45°C) a rdzeń minimalnie podniósł temperaturę. Pomyślałem że wysoka temperatura to efekt połączenia zawyżonej częstotliwości (~113Hz) oraz przesadzenia z napięciem dla transformatora. Na początek korekta częstotliwości, od strony druku dolutowałem równolegle do kondensatora 220nF dodatkowy 100nF/50V SMD 1206;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Po tym "zabiegu" częstotliwość spadła do około 75Hz, dołożyłem kolejny 100nF i otrzymałem około 50Hz;




    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392

    Przebieg między drenami tranzystorów





    Pobór prądu z zasilacza niewiele się zmienił, bez obciążenia nawet wzrósł;
    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392




    Pod obciążeniem bez zmian;
    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392






    Napięcie wyjściowe bez obciążenia spadło do około 250VAC;
    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392





    Pod obciążeniem bez większych zmian;
    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392



    Po przerysowaniu schematu pierwsze co przyszło mi na myśl to wykorzystanie "falownika" do podniesienia częstotliwości sieci dla urządzeń potrzebujących 60Hz. Wiele tematów pojawia się na forum odnośnie takiego czegoś do zasilania np. zegarów z USA gdzie po podłączeniu "u nas" owe chronometry się późnią. Prawdę mówiąc nie wiem jak zachowałby się silnik synchroniczny (w zegarze analogowym) przy zasilaniu prostokątem :D. Z drugiej strony czasem taka prosta przetwornica z wykorzystaniem "falownika" oraz zbędnego transformatora może się przydać.



    Pamiętajcie że praca z napięciami sieciowymi (115/230VAC) jest skrajnie niebezpieczna!

    Należy zachować ostrożność i zadbać o bezpieczeństwo!

    Z prądem elektrycznym żartów nie ma!

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ArturAVS
    Moderator
    Offline 
    Z wykształcenia technik RTV, z zamiłowania elektronik/elektrotechnik konstruktor.
    Specjalizuje się w: kf, audio, elektronika truck, nietypowe urządzenia
    ArturAVS napisał 23297 postów o ocenie 6553, pomógł 2099 razy. Mieszka w mieście Grajewo. Jest z nami od 2005 roku.
  • #2 19700479
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #3 19700577
    edeserw
    Poziom 13  
    spec220 napisał:
    Witam.

    Będąc już w temacie potrzebuję falownika 3F do zasilenia mieszkania z agregatu prądotwórczego 3F. I zastanawiam się, czy jest sens konstruowania czegoś takiego, czy może kupić jakiś używany?


    Nie bardzo rozumiem potrzebę stosowania falownika 3F do agregatu prądotwórczego 3F?
    Pozdrawiam
  • #4 19700594
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #5 19700617
    ArturAVS
    Moderator
    Na asymetrię obciążenia falownik Ci nie pomoże choć fakt że przy zasilaniu z agregatu równo go obciąży. Zauważ że przy użyciu falownika nie masz dostępu do punktu neutralnego na wyjściu co będzie problemem przy zasilaniu urządzeń jednofazowych.
  • #6 19700626
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #7 19700645
    ArturAVS
    Moderator
    Jedyne sensowne wyjście to chyba transformator na wyjściu falownika. Pierwotne w trójkąt a wtórne w gwiazdę. Wtedy masz punkt neutralny dla 1f choć asymetrii to nie zlikwiduje no i transformator 3f konieczny.
  • #8 19700680
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #9 19700854
    ArturAVS
    Moderator
    spec220 napisał:
    Być może w niektórych egzemplarzach punkt neutralny można wyprowadzić z pojemności filtrującej za mostkiem.

    Nic to nie da i nie będzie to punkt neutralny. Narysuj sobie mostek H dla trzech faz...
  • #10 19700883
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #11 19700900
    ArturAVS
    Moderator
    N w zasilaniu falowników nie jest do niczego potrzebny choć mógł być używany do zasilania sterowania podobnie jak w tym falowniku.
  • #12 19700927
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #13 19700940
    ArturAVS
    Moderator
    A może połączona w gwiazdę bateria kondensatorów? I ze środka gwiazdy N? Już mi z głowy wyleciało a takie rzeczy ponad 30lat temu w technikum liczyliśmy.
  • #14 19700987
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #15 19701036
    ArturAVS
    Moderator
    Masz strasznie nieczytelny sposób rysowania schematów :-( Jak dobrze rozumiem chodzi Ci o taki układ;

    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Tak myślę że teoretycznie powinno zadziałać, ciekawe tylko jak elektronika falownika na to zareaguje?
  • #16 19701109
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #17 19701182
    TechEkspert
    Redaktor
    Prosta konstrukcja i sprytny sposób na zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją zasilania.
    Na miniaturze zdjęcia zastanawiałem się do czego wykorzystany został przekaźnik. Kiedyś opisałem ten sposób wśród innych sposobów zabezpieczania przed odwrotną polaryzacją zasilania jednak na sposób z przekaźnikiem natrafiałem dość rzadko.

    Jedyny problem, który może wystąpić (w sumie warto to sprawdzić) to przy zasilaniu z takiego urządzenia zasilacza impulsowego,
    na kondensatorze za prostownikiem na wejściu napięcie może wzrosnąć powyżej wartości ~315V typowej dla wyprostowanego sinusoidalnego napięcia sieciowego. Podobny efekt uchwycony na fragmencie filmu poniżej:



  • #18 19701231
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #19 19701501
    Janusz_kk
    Poziom 38  
    spec220 napisał:
    Dlatego zastanawiam się nad budową falownika właśnie z punktem neutralnym, chodź wiem że takowe rozwiązania istnieją już na rynku, tylko są mało powszechne. Rozchodzi się generalnie o opłacalność budowy takiej przetwornicy.

    Potrzebujesz 3 fazy?
  • #20 19701608
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #21 19701694
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #22 19701960
    ArturAVS
    Moderator
    wesolyyyy napisał:
    Inwerter, w oryginalne inverter, to po angielsku falownik

    Zasadnicze znaczenie ma tu to co wytłuściłem :D Wkurza mnie takie mieszanie nazewnictwa skoro coś/urządzenie ma odpowiednik nazwy w języku polskim. Konstrukcję przetwornic DC/AC znam. @spec220 niedługo będę budował falownik do mojego PV a mam w "przydasiach" cały stopień końcowy z falownika Fuji;


    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Który ma ciekawe parametry;

    Falownik 12V 300W 50Hz, JY1392


    Wykorzystywać będę tylko dwie z trzech gałęzi mostka H ale trzy fazy nie są mi potrzebne. Moduł ma własną przetwornicę zapewniającą zasilanie (+5 i +12V) co pozwoli podłączyć tylko logikę sterującą. Tu pewnie użyję gotowy moduł EGS002 ze sterowaniem SPWM.
  • #23 19702110
    TechEkspert
    Redaktor
    Być może przydałby się krótki materiał porządkujący tematykę i nazewnictwo:
    -falownik
    -inverter
    -przemiennik częstotliwości
    -sinusoida i sinusoida aproksymowana
    -on-grid vs off-grid, czym różni się przetwornica PV do pracy tylko z siecią energetyczną i taka, która może zasilać odbiory samodzielnie

    Szczególnie ten ostatni temat chciałbym głębiej poznać,
    gdyż konstrukcje PV, które synchronizują się z siecią i mogą pracować tylko podczas obecności zasilania sieciowego,
    działają inaczej niż urządzenia, które na wyjściu mają falownik, który podobnie jak UPS może zasilać urządzenia w trybie off grid.
  • #24 19702121
    ArturAVS
    Moderator
    @TechEkspert podpuszczasz mnie do zrobienia materiału? :D Myślę nad tym.
  • #25 19702149
    TechEkspert
    Redaktor
    Tak :) szczególnie, że nie do końca rozumiem jak działają przetwornice PV on-grid, które synchronizują się z siecią i nie mogą pracować bez obecności napięcia w sieci energetycznej. One mają uproszczoną konstrukcje i tak jakby wykrywały szczyt sinusa i w oknie czasowym przed i po szczycie wysyłają impuls o odpowiedniej polaryzacji - a sieć robi za filtr... Więc fizycznie taka konstrukcja nie może pracować off-grid.
  • #26 19702161
    ArturAVS
    Moderator
    TechEkspert napisał:
    nie do końca rozumiem jak działają przetwornice PV on-grid

    Zgłębię temat bo o ile od strony teoretycznej rozumiem zasadę to ciekawi mnie strona sprzętowa.
  • #27 19702181
    satanistik
    Poziom 27  
    Co do falownika 3f chyba trzeba by robić 3 przetwornice 230v i połączyć je na wtórnym, przy zachowaniu synchronizacji i separacji powinno być ok.
  • #28 19702190
    Janusz_kk
    Poziom 38  
    TechEkspert napisał:
    że nie do końca rozumiem jak działają przetwornice PV on-grid, które synchronizują się z siecią i nie mogą pracować bez obecności napięcia w sieci energetycznej. One mają uproszczoną konstrukcje i tak jakby wykrywały szczyt sinusa i w oknie czasowym przed i po szczycie wysyłają impuls o odpowiedniej polaryzacji - a sieć robi za filtr...

    Wcale nie uproszczoną, to jest pełna przetwornica która może pracować sama, ale ze wzgledów bezpieczeństwa ograniczono ją w ten sposób. A metody wykrywania sieci są bardzo wyrafinowane i jest ich chyba ze 6, zabezpieczenie jest takie że jeśli dwie nie wykryją to falownik się wyłącza.

    spec220 napisał:
    I tak i nie. Teoretycznie 1 fazę awaryjnie mam z UPS-a, a praktycznie w rozdzielnicy jest zastosowany system nadzorujący zasilanie. Bez 3 faz nie wejdzie stycznik główny (trzeba przełączać na bypass). No i agregat mam 3F a nie 1F.

    No ale prościej jest zrobić 1F niż 3F, Robisz odpowiednio większej mocy i podłączasz do instalacji przez stycznik który zwiera ci wszystkie odbiory z 3F na 1F.

    spec220 napisał:

    No i agregat mam 3F a nie 1F.

    To jest bez znaczenia, i tak musisz wszystkie fazy dać na mostek diodowy 3F i kondesatory. Tutaj samo ci się wyrówna na 3F generatora :)
    Jedyną zaletą 3F masz to że możesz dać mniejsze kondensatory bo będziesz miał mniejsze tętnienia 300Hz zamiast 100Hz.
  • #29 19702241
    TechEkspert
    Redaktor
    Janusz_kk napisał:
    TechEkspert napisał:
    że nie do końca rozumiem jak działają przetwornice PV on-grid, które synchronizują się z siecią i nie mogą pracować bez obecności napięcia w sieci energetycznej. One mają uproszczoną konstrukcje i tak jakby wykrywały szczyt sinusa i w oknie czasowym przed i po szczycie wysyłają impuls o odpowiedniej polaryzacji - a sieć robi za filtr...

    Wcale nie uproszczoną, to jest pełna przetwornica która może pracować sama, ale ze wzgledów bezpieczeństwa ograniczono ją w ten sposób. A metody wykrywania sieci są bardzo wyrafinowane i jest ich chyba ze 6, zabezpieczenie jest takie że jeśli dwie nie wykryją to falownik się wyłącza.


    OK, tylko, że stosowane są rozwiązania, które po synchronizacji nie generują sinusa na wyjściu tylko "szpilkę" o zmiennej polaryzacji w okolicach szczytu napięcia sinusa sieci. I jest to rodzaj uproszczenia.
  • #30 19702323
    jack63
    Poziom 43  
    ArturAVS napisał:
    Wiele tematów pojawia się na forum odnośnie takiego czegoś do zasilania np. zegarów z USA gdzie po podłączeniu "u nas" owe chronometry się późnią. Prawdę mówiąc nie wiem jak zachowałby się silnik synchroniczny (w zegarze analogowym) przy zasilaniu prostokątem

    W zegarach czy starych programatorach pralek stosowano silniki reluktancyjne.
    Prawdopodobnie taki silnik zasilany prostokątem dziłałał by jak krokowy reluktancyjny. Czyli obracał by się skokami.
    Jednak próba może być ciekawa, choć zajmowanie się dziś tymi zegarami to jak nauka o dinozaurach.
    spec220 napisał:
    edeserw napisał:
    Nie bardzo rozumiem potrzebę stosowania falownika 3F do agregatu prądotwórczego 3F?
    Pozdrawiam

    Duża asymetria napięcia przy niesymetrycznym obciążeniu...
    Ponadto falownik pozwala wycisnąć więcej mocy z jednej fazy jednocześnie symetrycznie obciążając agregat w trzech fazach.

    Jak dla mnie pomysł zupełnie nietrafiony. Niby symetria obciążenia prądnicy agregatu będzie idealna, ale.... obciążenie będzie jednym z najgorszych dla pracy agregatu jako całości.
    Wystarczy wyobrazić sobie przebiegi prądów fazowych.
    Krótkie, ale za to strome piki nie mające nic wspólnego z sinusoidą. Katastrofa dla układu stabilizacji napięcia i regulatora RPM silnika.
    Przerabiałem temat, co prawda dla 1f, ale dla 3f będzie podobnie. Bez sporego dodatkowego obciążenia rezystancyjnego, dzięki któremu prąd nie był zerowy przy niezerowym napięciu, agregat dostawał "epilepsji".

Podsumowanie tematu

W dyskusji poruszono temat falownika 12V 300W 50Hz, JY1392, oraz jego zastosowania w kontekście przetwarzania prądu stałego na zmienny. Uczestnicy wymieniają się doświadczeniami związanymi z budową i użytkowaniem falowników, w tym problemami z asymetrią obciążenia oraz efektywnością. Zwracają uwagę na różnice między falownikami a inwerterami, a także na konieczność stosowania odpowiednich filtrów i zabezpieczeń. Pojawiają się sugestie dotyczące budowy falowników trójfazowych oraz ich zastosowania w systemach zasilania awaryjnego. Wskazano na znaczenie stabilności napięcia wyjściowego oraz wpływ jakości sygnału na działanie urządzeń elektrycznych.
Podsumowanie wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA