DIY廉价1000W纯正弦波逆变器(12V至110V/220V)

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简介:DIY廉价1000W纯正弦波逆变器(12V至110V/220V)

关于:嗨,我是安吉洛(Techbulder)!我是一名大学生,在DLSU的BS-EE / BS-ECE中服用我的工程专业。我用我的课程作为制作当前项目的灵感!我一直在这里发布项目...

汽车电池供您回家吗?从头开始建立低成本12V至220V(DC-AC)纯正弦波逆变器!该项目基于低成本EGS002 SPWM驱动板模块。DIY逆变器板最多可处理1KW(取决于变压器大小)。花了大约30美元用于从本地采购部分建造这个项目。

观看我的完整YouTube教程:

该项目的功能:

  • 变压器可以更换为使用110V / 220V / 230V输出
  • 具有输出电压反馈(恒定交流电压输出)
  • 不变的纯正弦波输出(带负载)
  • 可选输出频率(60Hz / 50Hz)
  • 目前的保护
  • 电压保护
  • 温度保护
  • 冷却风扇输出
  • LCD屏幕(v,i,freq,temp)
  • 模块化可交换设计

要点:

  • 动力包使用者使用生成纯正弦波输出的发电机。这是你从网格中找到的东西。我们所有的AC电器最初都设计用于在此波形上运行。
  • 几年后的正弦波逆变器非常昂贵(200 - 1000美元)。
  • 结果,方波和改进的方波是常见且价格合理的选择。
  • 方波逆变器效率低,可能会损坏敏感的电器。
  • 除了便宜和普通之外,方波逆变器在电机、变压器中产生了令人讨厌的嗡嗡声,主要是在你插上的任何东西上。
  • 从理论上讲,根据实施质量,正弦波逆变器比方波逆变器更有效。

改善的事情:

  • 视频的第2部分将展示如何实现一个用于快速开关的单线圈电感,取代本项目中使用的EI核心设计。我将看看它是否比本教程中的EI核心设计产生更高的效率。
  • 将更新本教程以获取更详细的替补测试。我目前正在建立一个DC和AC Wattmeter SD Datalogger,用于监控这个项目的数据和我未来的电力电子项目。
  • 将实施SMT组件使董事会更小
  • 预计下一线圈电感器设计预计将产生较小的外形,转换更高的效率和较低的待机功耗。这个项目上的那个消耗了12W的电力而没有负载(有点Mehhh)
  • 由于MOSFET驱动栅极驱动源连接到Vcc和7805调节器的输入电压限制,该板中的电流板限制为20VDC输入。我将重新配置板和更换7805稳压器与XL7005A开关稳压器和一些线性稳压器为不同的轨道逆变器板与80V电源(12V/24V/48V/72V)工作。

免责声明:

在此项目产生高电压 - 高电流输出时,请注意。董事会旨在满足1KW变压器。由于不可用,我只能获得500W 12V-220V UPS变压器的盈余。据我所知,我只能达到400W,并具有最小的正弦波失真。视频教程的第2部分将显示故障排除过程并将其连接到更大的变压器。第3部分将显示使用EGS002模块和第4部分设计用户特定逆变器后面的过程,然后为我的离网太阳能电池板设置为48V输入而构建更好的逆变器。

第1步:所需部分:

需要零件:

-EGS002 SPWM逆变器驱动模块

- IRF3205或IRLB4132 MOSFET(16倍)

- 12V至220V(500W / 1000W)变压器

- 到220隔离集(16倍)

-TIP31C NPN晶体管

- 7805稳压器

- 1N4007二极管(8倍)

-10k欧姆NTC热敏电阻

- 10K欧姆多转修剪器

-10欧姆电阻器(4x)

- 2.2K欧姆电阻

-10k欧姆电阻器(4x)

-100k欧姆电阻器(2x)

- 470NF 25V电容器

- 2.2UF + 350V电容器

- 2.2UF 25V电容器

- 10UF 25V电容器

-100uF 25v电容器

对于自制PCB:
-感光印刷电路板

-显影液(氢氧化钠)

-腐蚀剂(氯化铁)

- 钢锯

第2步:EGS002板介绍

EGS002是一个多功能3美元的建筑纯正弦波逆变器的解决方案。您可以将低功耗构建到高功率逆变器单元之外!就在盒子中,它还不是逆变器。您必须在其周围构建一些组件,使其成为功能逆变器单元。

为什么这么好?

体面的高功率商业纯正弦波逆变器是非常昂贵的!价格从120美元到400美元不等。与EGS002您可以设计与输入电压,输出电压和您选择的额定功率各种逆变器!低至20美元,取决于你的规格和你的来源组件。

EGS002板上有什么?

  • EG8010 SOIC微控制器- EGS002使用EG8010 ASIC(应用特定集成电路)微控制器芯片,旨在输出用于驱动H桥逆变器的SPWM逻辑信号。该芯片还配备了I / O专门设计用于闭环电压监控,截止电流监控,温度监测和风扇驱动输出。与基于Arduino的变频器项目不同,芯片预编程并准备使用。
  • 高侧和低侧MOSFET/IGBT驱动器- 该电路板还包含两个IR2110 MOSFET驱动器,用于驱动所有N沟道H桥MOSFET布置,用于SPWM和极性切换到变压器或电感器。该芯片确保低侧和高侧MOSFET(具体)完全饱和。这通过通过适当的栅极电压供应栅极来防止导通电阻的功率损耗,以确保对其规格具有最小的导通电阻。
  • 电流传感运算放大器- 电路板具有LM393 OP-AMP,可放大来自分流电阻的电压。随着芯片使用它用于过电流保护,放大电压返回到EG8010的模拟输入
  • LCD就绪显示输出-EG8010微控制器已经过预编程,可以与专有的LCD显示器一起工作。你可以加一美元到3美元的EGS002单位得到额外的液晶屏幕。显示输出电压、电流、温度和频率模式。
  • 单LED错误显示- 电路板上有一个红色LED,用于特定次数闪烁,以显示故障排除的错误。

请继续关注下一个视频和指导教程,因为在本教程中,我将不会深入研究反向工程和使用EGS002构建用户专用变频器板的设计过程。

步骤3:EGS002和EG8010数据表详细信息

将上传一个单独的教程EGS002的细节。敬请期待!

步骤4:EGS002设置(60Hz和50Hz选择)

在EGS002的左上后侧,有许多焊盘跳线用于配置特定的电路板参数。你可以参考上面的照片来查看可能的设置表。对于那些发现数据表说明令人困惑的初学者来说,下面是一个简化的说明

跳线设置详细说明:

  • 设置交流频率-根据您居住的国家或大陆,设备的交流频率会有所不同。例如:在菲律宾和美国是60赫兹在印度,中国和欧洲是50赫兹。设置此项之前,请尝试研究您所在国家的设备频率。默认设置为50Hz。
    1. 设置为60Hz - 焊接JP1和Desolder JP5。
    2. 设置为50 Hz - 焊接JP5和Desolder JP1。
  • 液晶背光-如果您有EGS002+LCD组合包,您可以禁用LCD屏幕的LED背光,如果您想节省额外的电力。你也可以焊接一个开关跨JP9如果你想有自由打开和关闭它随时。默认情况下,此选项设置为“开”。
    1. 启用LCD背光 - 焊接JP9。
    2. 禁用LCD背光-Desolder JP9。
  • 软启动模式- 软启动模式是一个很好的功能,以防止电源绘制激增,同时连接加载时将DC电源连接到变频器。采用软启动模式,电压将慢慢增加到您的设定输出电压3秒(例如:0V-220V在3秒内)。将逆变器连接到电池时,这也可以防止巨大的火花。如果您计划建立UPS电路,则必须禁用它。
    1. 使3S软启动 - 焊接JP2在一起和Desolder JP6。
    2. 禁用软启动 - 焊接JP6以及啤酒JP2。
  • 死的时间- 死亡时间是MOSFET在切换阶段关闭后秒的时间。这是为了防止半桥MOSFET(垂直MOSFET对)的交叉传导(快速短路)在HE H桥接设置的高速切换过程中。对于大多数设置,300NS似乎很好,必须使用1.5us的较慢的死区时间来用于高栅极电容MOSFET。我建议默认离开这些跳线。
    1. 300ns死区时间-剥落JP3和JP4,然后焊接JP7和JP8。
    2. 500ns死区时间 - 啤酒JP4和JP7然后焊接JP3和JP8。
    3. 1.0us死区时间-剥落JP3和JP8,然后焊接JP4和JP7。
    4. 1.5us死区时间 - Desolder JP7和JP8然后焊接JP3和JP4

步骤5:示意图

正如视频中所讨论的,左边的示意图是指EGS002板上的电路,右边的是我们必须构建的电路,以便构建一个功能齐全的逆变器。我几乎没有作出调整,因为这个数据表样本示意图将服务于16个MOSFET配置也很好。

我从数据表示例原理图中的调整:

我绑定的MOSFET漏引脚,12v冷却风扇和12v引脚的EGS002作为我的Vcc(输入电源)。注意,EGS002的12v引脚为您的MOSFET栅极提供IR2110S驱动器控制输出。这意味着逆变器的最大输入电压限于MOSFET的最大栅极电压(通常为20v)和5V调节器的最大输入电压(7805为35v)。我将张贴另一个教程很快更高的输入电压逆变器系统(24v/48v/72v)。我还为H桥设置中使用的4个MOSFET中的每一个并联连接了4个MOSFET,总共16个MOSFET。这样做是为了降低系统的导通电阻,以适应更强大的变压器(12v时为1kw)。您可以选择将一些MOSFET插槽留空,以便进行4/8/12 MOSFET排列。另一方面,7805稳压器连接到12V Vcc线路,为EGS002(用于逻辑元件)提供恒定的5V至5V引脚。

第6步:PCB设计(制造或购买)

您可以选择自制PCB,也可以选择由专业的PCB制造服务,如多氯联苯

Homebrew PCB:

对于这个项目,我决定做一个自制双面印刷电路板,让老同学爱好者可以享受繁琐的过程(LOL)。我没有使用墨粉转移,而是使用光敏PCB制造方法,类似于工厂使用的方法。它是喷墨友好不像碳粉转移制造。如果你是新的光敏PCB,你可以看我的其他详细视频教程上面。您可以下载可打印的PDF文件为渲染印刷电路板艺术品下面。您可以使用它的所有自制PCB,方法。

从PCBway订购我上传的PCB设计:

您可以选择通过PCB制造服务专业地完成PCB。这将节省您的时间从长期自制PCB制造过程中的时间。Gerber文件也已包含在我的zip文件上。您可以轻松地从PCBWAY订购PCB,而无需通过Gerber上传流程,只需单击下面的链接即可。如果设计有问题,请告诉我。我只在我的家用PCB上测试了它。

  1. 主逆变器板https://bit.ly/3mBFWTv
  2. 过滤爆破板https://bit.ly/31qbju2.

文件包:原理图,PCB和文档文件ZIP下载

第七步:PCB切割

使用PCB打印输出作为模板,并使用钢锯以根据打印输出的寄宿生来剪切PCB。

第八步:照片曝光

剥下光敏PCB的光保护膜。如果你的PCB布局没有使用透明膜,你可以用一些婴儿油使打印出来的纸张半透明,这样可以让光线通过纸张。然后,我把它暴露在我的DIY紫外线曝光箱中7分钟进行照片冲洗。我做了一个白色LED带版本的教程。请随意观看下面的视频。如果你使用的是LED灯带或荧光灯管,大约需要10-15分钟的曝光时间。


在照片曝光过程之后,我将照片曝光的PCB浸没在我的显影液上(提供光敏PCB包)。使用的化学物质是碱液或氢氧化钠与水混合。线掩模痕迹最终会出现。

步骤9:蚀刻

我抓起一瓶三氯化铁蚀刻剂,把冲洗过的印刷电路板浸在装满三氯化铁的DIY蚀刻机上。

以下是构建蚀刻机的教程:

这将节省你的时间从动摇你的蚀刻剂缸。它使蚀刻过程不那么乏味,而且速度更快。

第十步:脱漆

清除剩余的油漆很重要。如果留在板上,它会给你一个真正困难的时间在焊接以后。

第11步:钻孔

我用MINI钻头和0.8mm位的组件。另一方面,我使用了我的无绳钻头和3毫米钻头,用于高功率通孔,通孔和螺钉安装。

第12步:焊接临时通孔

自制PCB的限制之一是缺乏导电通孔和通孔。我设计的印刷电路板与临时通过孔。只需剥去一条12号的实心线,然后焊接它,把两边的大电流线路连接起来。

步骤13:镀锡线以获得额外功率

您可以用焊料镀码,以迎合更大的电流,并防止将来铜氧化。

第14步:双面焊接

如前一步所述,自制PCB没有通孔。确保从顶部和底部铜垫焊接组件的支脚。

第15步:标记并钻散热孔

将散热器对准MOSFET并使用您的标记。使用钻头和3mm位钻孔钻孔。

第16步:添加MOSFET隔离

MOSFET我正在使用的是A-220包。MOSFET的金属标签技术依赖于其排水销。必须施加电隔离以避免在其他MOSFET组之间传导。我通常将上部MOSFET从未经检验的H-Bribry中留下,因为它们共用公共排水销(VCC)。

  1. 添加一些热膏
  2. 涂上隔离垫(云母/玻璃纤维)
  3. 添加热浆料
  4. 添加塑料衬套(螺杆隔离)
  5. 力将螺栓拧到散热器上

步骤17:散热器侧面绝缘

自制PCB还缺少焊接面罩。抓住一些尖端并使散热器的底部绝缘,以防止它从PCB的顶层短路短路。

第18步:临时并联电阻器

电路中使用了一个并联电阻器,用于电流传感和过电流保护。不用那些笨重的大功率电阻器,你可以用一根实心铜线作为一个临时的低剖面分流电阻器。我剥去了一根12号的实心线,把它切割成60毫米,弯曲后焊接到电路板上。

步骤19:将罐电容添加到VCC

我在地面上添加了3,300UF 25V罐电容和+ 12VDC电源输入以增加稳定性。

步骤20:添加温度传感器和风扇

必须将10k Ohm NTC传感器连接到电路板上的焊盘上,以便进行温度监测。我没有试着省略NTC,但如果你计划省略由于不可用的温度传感器,只要钩一个10欧姆的电阻。另一方面,无论有无12V冷却风扇,逆变器仍能正常工作。

第21步:连接液晶显示器

购买EGS002 + LCD组合时,可以获得7个引脚晶圆连接器。只需将LCD的引脚连接到EGS002 LCD引脚,相应地输出。LCD和EGS002板上有标签在其中连接它。

步骤22:焊料输入和变压器电线

将变压器导线焊接到电路板上,并将一些8-12号仪表导线焊接到电源输入上。为了便于拆卸,您可以添加一些XT60或XT90连接器。

步骤23:连接滤波电路

必须添加滤波电容以平滑变压器输出的粗糙和尖峰SPWM。根据数据表,一个简单的2.2uF+350v(非极化)电容器应该可以工作。我为它做了一个简单的分线板,有三个平行连接的螺丝端子。一对导线连接到变压器的高压输出,另一对导线连接到出口,另一对导线连接回主逆变器板的反馈输入。

第24步:与VS.没有过滤器

这是有电容和没有电容的波形。

步骤25:电压输出校准

在将逆变器与电器一起使用之前,务必校准输出电压。装配式逆变器项目,带有输出电压反馈调节。这意味着,用户可以设置一个特定的电压输出和逆变器将尽量保持设定的输出电压,即使电压下降,因为电池(电源)开始耗尽。这是有限制的,如果您的逆变器不能再维持设定的输出电压,错误指示灯将闪烁,逆变器将自动关闭。

  1. 将电压表连接到过滤的AC输出
  2. 将电压表设置为交流量程
  3. 为逆变器供电
  4. 转动MulturtUning Trimmer电阻,直到达到目标电压(220V / 230V)

步骤26:负载测试

在负载测试期间,3S6P 18650锂离子电池组作为电源连接。由于每个细胞可以倾倒20A或电流(总共120A),因此我选择了锂离子的测试。就它而言,我只能从输出中达到约400W,使用清洁的输出波形。当我走到上面时,逆变器自身关闭。

视频的第2部分将显示故障排除过程。

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    3讨论

    0.
    福诺沙拉夫

    1天前

    我能用mosfets IRFB4115吗?

    0.
    福诺沙拉夫

    15天前

    你好,
    这是一个支持的计费部分
    EGS002有充电控制器吗?