massima frequenza trasformatore inverter

[alfag4]

Salve,
dopo un breve periodo in cui il mio UPS sembrava risorto, qualche giorno fa mi ha definitivamente abbandonato.
Ora vista la mia passione per l'elettronica ogni giorno più forte, volevo cimentarmi nella costruzione della logica di controllo.
Quello che vorrei fare io è un inverter con sinusoide approssimata tramite un segnale PWM con duty cycle variabile in modo da ricostruire metà semionda che switcherei poi nell'inverter utilizzando 2 mosfet in configurazione push-pull alla frequenza di 50Hz. La frequenza PWM sarà 3200Hz il numero di step 64 (32+32) in modo da avere 3200/64 = 50Hz circa come segnale AC.
Secondo voi il trasformatore inverter, che è un 18-0-18/230VAC, sarà in grado di propagare sul secondario la frequenza del segnale PWM di 3.2KHz?

[IsidoroKZ]

Probabilmente no, ma non sono sicuro di aver capito che cosa vuoi fare. SCHEMA!.

Dovresti fare un generatore di "continua" a sinusoide raddrizzata, poi con due MOS applichi queste mezze sinusoidi ai due avvolgimenti del pushpull.

In pratica basta mettere un filtrino prima del trasformatore, all'uscita del PWM.

Invece non ho capito il discorso dei 3200 Hz, 64 livelli...

[isd88]

Intende dire che usa 32 campionamenti ogni semionda (non so il nome tecnico....). Il trasformatore non va bene, ti serve un toroidale con nucleo in ferrite (che tra l altro è molto piu piccolo del tuo attuale trasformatore

[alfag4]

Intende dire che usa 32 campionamenti ogni semionda (non so il nome tecnico....). Il trasformatore non va bene, ti serve un toroidale con nucleo in ferrite (che tra l altro è molto piu piccolo del tuo attuale trasformatore

Esatto! Cerco di spiegarmi meglio. Suddivido idealmente una semionda in 32 parti a cui corrisponderanno 32 valori di tensione da 0 al punto massimo della sinuosoide. Questi valori crescenti/decrescenti di tensione li ottengo variando il duty cycle del segnale PWM di ogni parte, che mi darà una tensione media più o meno alta a seconda del tempo di ON rispetto OFF. Per fare ciò ho bisogno di una frequenza di campionamento ben più alta dei 50Hz altrimenti la sinusoide risulterebbe molto approssimata.
Leggendo le caratteristiche tecnice dell'UPS leggo tra l'altro:
tipo di onda: pseudo-sinusoidale
Ma se l'inverter non supporta un'alta frequenza, non sarà una banale quadra o una sinusoidale molto ma molto approssimata che non necessita di alti campionamenti?

[IsidoroKZ]

La forma d'onda pseudosinusoidale vuol dire onda quadra a tre livelli :).

Non mi pare che serva un trasfo ad alta frequenza. Generi mezza sinusoide, filtri un pochino e con due MOS la applichi al primario del trasformatore. Sul secondario hai una sinusoide senza dover piu` mettere nulla.

Pero` continuo a non capire la storia dei 32 punti. Stai parlando di ampiezze o di durate?

[Candy]

Mi intrometto solo per fare osservare una cosa.
Il nostro amico intende evitare di far calcolare al microprocessore i vari valori di larghezza, (periodo di lavoro) della PWM, per evitare logiche complesse, e si vuole basare su di una tabella valori precalcolata a 32 step.

Attenzione però che, se l'intenzione è buona, l'efficacia è inesistente. Questa soluzione funzionerebbe, male, ma solo se il trasformatore fosse a carico costante, e praticamente pieno, (o massimo). Siccome invece, tipicamente, i trasformatori, e quindi gli inverter, alimentano oggetto vari, ed il carico non è noto, una simile tecnica, "riduttiva" in pratica di trasforma in saturazione del trasformatore e correnti distruttive sui mosfet, (o cosa si userà). E' indispensabile che il PWM sia modulato sulla base di un feedback che valuti quaqlcosa di utile: o l'assorbimento di corrente, od il valore efficace di tensione erogata. La tabella di 32 valori sarebbe solo il punto di partenza, poi, la vera durata del periodo di lavoro andrebbe ancora rivalutata e proporzionata appunto dal feedback.
Fare tutto questo con un micro non è impossibile, ma, se si usa il suo modulo PWM, è bene che abbia la maggior risoluzione possibile, altrimenti tutto il ragionamento serve a poco, ed il trasformatore si saturerebbe.
Aggiungere un controllo sulla corrente: Se il trasformatore giunge in saturazione, questa sale vertiginosamente. Meglio bloccare i transisotr prima di bruciare tutto.

I transistor dovranno sopportare correnti molto più elevate di quelle nominali. (All'avvio i trasformatori sono praticamente un corto; ma anche taluni carichi moderni...)

La modulante a 3,2 kHz può andare bene. Occorrerà filtrare un poco con qualche condensatore bene calcolato che non risuoni col trasformatore.

[alfag4]

La forma d'onda pseudosinusoidale vuol dire onda quadra a tre livelli :).

Ah ok! Però come genero un segnale a 3 livelli con un microcontrollore?

Pero` continuo a non capire la storia dei 32 punti. Stai parlando di ampiezze o di durate?

Parlo di durate.
Con un PWM di 3200Hz ho un'onda quadra il cui periodo (ON+OFF) è di 312uS, variando il duty cyle quindi il tempo di ON rispetto ad OFF in modo tale che ON+OFF sia sempre 312uS ottengo nel tempo T una tensione media che è proporzionale al tempo di ON rispetto OFF e che corrisponde al valore di tensione che assume la sinusoide nel tempo T. Con 64 periodi da 312uS ottengo una buona semi onda. Ogni 32 periodi mando in conduzione un mosfet e nei successivi 32 l'altro. In questo modo dovrei generare un flusso di corrente crescente che scorre dalla presa centrale ad un capo del primario e poi dall'altro quando conduce l'altro mosfet.

P.S: mi vergogno! Io che spiego a te un concetto!

[alfag4]

Mi intrometto solo per fare osservare una cosa.
Il nostro amico intende evitare di far calcolare al microprocessore i vari valori di larghezza, (periodo di lavoro) della PWM, per evitare logiche complesse, e si vuole basare su di una tabella valori precalcolata a 32 step.

In effetti al momento non volevo complicare troppo la cosa. Avevo già pensato al discorso delle correnti ed infatti utilizzando il microcontrollore pensavo di misurare tensione e corrente (con circuiti aggiuntivi) ed adattare la generazione della sinusoide in funzione del carico per evitare situazioni under/overloading

La modulante a 3,2 kHz può andare bene. Occorrerà filtrare un poco con qualche condensatore bene calcolato che non risuoni col trasformatore.

Bene!! Questa è una bella notizia. Se funziona posso già incominciare a buttare giù qualcosa che al momento è solo nella mia testa.

[isd88]

hai essenzialmente due strade per ottenere lo stesso effetto:

1)generi un onda quadra a duty cicle variabile a 3.2 kHz in configurazione ponte H a bassa tensione , la mandi nel trasformatore che la eleva e la filtri con dei condensatori (il mio inverter magnetek ha questa tecnologia)

2)generi il medesimo segnale ma ci fai commutare i mosfet invece che a bassa tensione a 325 volt che saranno generati da uno stadio elevatore a valle e li filtri.

Nel caso 1 avrai bisogno di un trasformatore per alte frequenze (ferrite?) che sarà molto piccolo (il mio 700 VA ha un trasformatore grande non piu di una susina) nel secondo di un classico trasformatore a 50 Hz.

Se non sbaglio la situazione dovrebe essere questa, anche se un inverter del secondo tipo non lo ho mai visto ma ad occhio e croce dovrebbe funzionare.

naturalmente dovrai comunque programmare il microcontrollore per rgolare il duty cycle a seconda dal carico

[IsidoroKZ]

Ah ok! Però come genero un segnale a 3 livelli con un microcontrollore?

Con un pushpull e` un po' piu` difficile, ma si puo` fare: si chiude per 5ms un MOS, tutti e due aperti per 5ms, si chiude per 5ms l'altro MOS, per 5ms aperti e si ricomincia. La forma d'onda che risulta, se ha il picco di 320V ha un valore efficace di 230V e per carichi a raddrizzatore e lampade va bene.

Per i 32 intervalli ho capito. Pero` considera questo: un intervallo e` largo circa 6 gradi e nei paraggi del picco se vuoi che due intervalli contigui siano distinti, serve una risoluzione sulle ampiezze (e quindi sulla durata degli impulsi) di meno dello 0.5%, che fanno 8 bit (256 conteggi).

Vuol dire che il clock per generare il PWM con la risoluzione necessaria deve essere di circa 820kHz, che e` il motivo per cui non capivo il discorso iniziale.