Inversor sem transformador - Tudo o que você precisa saber

Às vezes, a tecnologia pode dar saltos gigantescos para a comunidade coletiva. A tecnologia sem transformador é um desses desenvolvimentos. Ele oferece serviços públicos, produtores independentes de energia e integradores entrega de energia ilimitada e complexidade reduzida. Isso significa que os dois tipos mais comuns de instalações fotovoltaicas comerciais podem utilizar métodos mais eficientes e reduzir custos.

Os inversores sem transformador são menores e mais leves do que seus equivalentes baseados em transformador, o que pode ser uma das principais razões para considerá-los.

Continue lendo para descobrir como funcionam os inversores sem transformador, os melhores circuitos para eles, considerações de instalação e seus benefícios.

O que é um inversor sem transformador?

Um inversor de energia converte eletricidade de corrente contínua (CC) de baixa tensão em eletricidade de corrente alternada (CA) de alta tensão, que os aparelhos usam.

Em vez de precisar de um transformador interno para converter energia, um inversor sem transformador pode aumentar a tensão usando um processo computadorizado de várias etapas. Os componentes eletrônicos dentro do inversor alteram a energia CC de baixa frequência para CA de alta frequência. Em seguida, converte a energia de volta para CC e, finalmente, para tensão CA de frequência padrão.

3 melhores circuitos para inversores sem transformador

As três melhores configurações de circuito para inversores sem transformador são o IC 4047, um design compacto de 200 watts e circuitos de inversor solar. Eles são pequenos, relativamente simples e dependem de bateria ou energia solar em vez de um transformador interno.

IC 4047

Fig 4:IC 4047

O IC 4047 é um dos circuitos mais simples que você pode usar para um inversor sem transformador. Não requer bootstrap ou precisa de ICs de driver especiais.

No entanto, é duas a três vezes maior do que dispositivos de canal N semelhantes com tolerância térmica reduzida e especificações de corrente aumentadas. Assim, os designers evitam-no para unidades profissionais e comerciais.

Como funciona

O IC 4047 é um multivibrador de baixa potência que você pode usar nos modos MV astável ou monoestável. Você pode integrar entradas de trigger externas no modo astável (true gating ou complementar gating). No modo monoestável, você pode acionar a borda positiva ou a borda negativa acionar o IC.

Seu recurso de reativação permite estender o tempo de saída para a quantidade necessária.

Ele também possui um oscilador embutido que permite opções de frequência variável com uma rede RC externa.

Configuração

• Poder: Baterias classificadas para 190 V quando totalmente carregadas e 160 V quando carregadas moderadamente
• IC 555 :PWM
• Opamp IC :configurado como um comparador com ondas triangulares para processar os SPWMs necessários
• Alternância de buffer de BJTs :definido de acordo com os pulsos SPWM com os MOSFETs do lado baixo alternados para o mesmo padrão
• MOSFETs :deve ser classificado para lidar com inversor sem transformador de 3kva (como IRFB4137PBF-ND)
• Núcleo de ferrite :em vez de transformador de ferro pesado

Teste de frequência

Use a seguinte fórmula, medindo f em Hz, Rt em Ohms e Ct em Farads:

f =1/1,453 x Rt x Ct

Você desejará testar a saída da faixa de frequência com um medidor de frequência digital até obter os resultados desejados.

Lista de peças

• C1 =0,1uF/PPC 
• R1 =56 mil
• Resistor IC pino 10/11 =330 ohms – 2nos 
• MOSFETs do canal P superior =FQP4P40 – 2nos
• MOSFETs de canal N inferiores =IRF740 =2nos
• Resistores de porta MOSFET =100k – 2nos
• Optoacopladores =4N25 – 2 nos
• Díodos Zener =12V, 1/2 watt – 2 nos

Design compacto de 200 watts

A configuração de 200 watts é simples e eficiente, não exigindo transformador pesado. As baterias que o alimentam não ocupam muito espaço e produzem 110 V AC a 200 watts.

Como funciona

O circuito inversor simples de 200 Watts usa tensão de entrada CC de alta tensão de dezoito baterias de 12 volts. O CI precisa de uma tensão operacional estrita de 5-15 volts, de modo que vem de uma das baterias de 12 volts.

Configuração

• Poder: dezoito baterias de 12 volts em série
• Oscilador :porta N1 (do IC 4093)
• IC :entrada de uma das baterias de 12 volts, aplicada à saída IC relevante
• Para inversão de onda senoidal verdadeira :use um gerador de onda senoidal em vez de um oscilador de entrada

Lista de peças

• Bateria =12V/4AH, 18 nos.
• D1 =1N4148
• NAND IC =4093,
• Q1, Q2 =MPSA92
• T3 =MJE350
• Q4, Q5 =MJE340
• Q6, Q7 =K1058,
• Q8, Q9 =J162

Circuito inversor solar sem transformador

Fig 3:Sistema de Circuito Inversor Solar sem Transformador

Um projeto de circuito inversor solar sem transformador elimina um transformador usando MOSFETs de alta tensão para aproveitar a energia solar. Um regulador de tensão pode ajudar a regular as flutuações de energia com base na perda de energia e no ganho das flutuações da luz solar.

Como funciona

Os circuitos inversores solares sem transformador convertem a energia solar em eletricidade CA. Eles têm três estágios principais:os estágios do oscilador, saída e entrega de energia.

Configuração

• Poder :painéis solares com uma faixa de tensão de circuito aberto de 17V (crepúsculo) a 24V (luz solar intensa), alimentados em B1 e B2
• Resistência de queda e diodo zener :limite para tensão zener de 15V
• Estabilizador de tensão: para regular a tensão de saída solar entre dias ensolarados e nublados, que pode variar de 170V-260V
• Mosfets :Tipos N e P classificados em 450 V e 5 amperes
• Oscilador :IC 555
• Saída :MOSFETs de energia de alta tensão

Fórmulas para R₁ , R₂ , e C₁

T₁ =0,7(R₁ +R₂ )C e T₂ =0,7R₁ C

assim

T=0,7(R₁ +2R₂ )C ou f=1.4/(R₁ +2R₂ )C

Onde

T₁ =período alto, T₂ =período baixo, T =período total e f =frequência

Lista de peças

• B1 e B2 =do painel solar
• C1 =0,1uF
• Diodos =são 1N4148
• R1 =6K8
• R2 =140K
• R3 =10K, 10 watts,
• R4, R5 =100 Ohms, 1/4 watt
• Z1 =5,1 V 1 watt

Alternativamente, você pode instalar um circuito inversor de ponte H completo. A vantagem disso é que você só precisará instalar um único arranjo de painel solar para ter uma saída de 220V.

Fig 5:Sistema de Circuito Inversor Solar sem Transformador

Um projeto de circuito inversor solar sem transformador elimina um transformador usando MOSFETs de alta tensão para aproveitar a energia solar. Um regulador de tensão pode ajudar a regular as flutuações de energia com base na perda de energia e no ganho das flutuações da luz solar.

Configuração

• Poder :painéis solares com uma faixa de tensão de circuito aberto de 17V (crepúsculo) a 24V (luz solar intensa), alimentados em B1 e B2
• Resistência de queda e diodo zener :limite para tensão zener de 15V
• Estabilizador de tensão: para regular a tensão de saída solar entre dias ensolarados e nublados, que pode variar de 170V-260V
• Mosfets :Tipos N e P classificados em 450 V e 5 amperes
• Oscilador :IC 555
• Saída :MOSFETs de energia de alta tensão

Fórmulas para R₁ , R₂ , e C₁

T₁ =0,7(R₁ +R₂ )C e T₂ =0,7R₁ C

assim

T=0,7(R₁ +2R₂ )C ou f=1.4/(R₁ +2R₂ )C

Onde

T₁ =período alto, T₂ =período baixo, T =período total e f =frequência

Lista de peças

• B1 e B2 =do painel solar
• C1 =0,1uF
• Diodos =são 1N4148
• R1 =6K8
• R2 =140K
• R3 =10K, 10 watts,
• R4, R5 =100 Ohms, 1/4 watt
• Z1 =5,1 V 1 watt

Alternativamente, você pode instalar um circuito inversor de ponte H completo. A vantagem é que você só precisará instalar um único arranjo de painel solar para ter uma saída de 220V.

Considerações de instalação de inversores sem transformador

Fig 4:Trabalhadores que instalam e testam inversores sem transformador

O uso de inversores tradicionais significa que cada um deve emparelhar com um transformador único ou com isolamento personalizado. A potência reduz imediatamente, pois os transformadores isolados são no máximo 99% eficientes. Além disso, o tamanho volumoso e o limite de alcance imediatamente atrapalham. Inversores sem transformador ligados diretamente ao edifício ou ao subpainel se for de tamanho suficiente.

Sem o transformador pesado, o design é leve e manobrável, aumentando as opções de instalação. Eu também eliminaria as enormes quantidades de fiação CC e o comprimento e custo da fiação CA. Você pode conectar vários inversores paralelos sem transformadores utilizando a energia direta para um desempenho mais estável.

Diferenças entre inversores baseados em transformador e sem transformador

A principal diferença entre inversores sem transformador e inversores tradicionais é o próprio transformador. A ausência de um transformador libera espaço para um design mais limpo, leve e direto. Também o torna mais eficiente. O processo informatizado e os componentes elétricos atualizados substituem um transformador.

Essas fontes de alimentação ininterruptas agora são comuns em ambientes de data center com instalações menores. Eles estão disponíveis em uma faixa de potências abaixo de 10 kVA a cerca de 300 kVA.

Benefícios de usar um inversor sem transformador

Fig 5:Inversor sem transformador leve e compacto

Os inversores sem transformador são mais eficientes que os convencionais e capazes de evitar perdas internas de energia. Também elimina custos extras de componentes devido à ausência de um transformador, que é volumoso e grande. As versões sem transformador são leves e compactas e usam comutação eletrônica em vez de mecânica.

Os inversores sem transformador também têm menos ruído mecânico e menos calor dos componentes mecânicos. No geral, essas propriedades tornam a construção mais barata por não precisarem de ventiladores, transformadores e outros componentes volumosos.

Os inversores convencionais funcionam através de um único PowerPoint. Ou seja, o desempenho de um componente baixo diminuirá a saída CC geral. Com inversores sem transformador, você pode instalá-los em duas direções diferentes enquanto gera saída CC.

Conclusão

No geral, os inversores sem transformador são econômicos devido ao menor número de componentes elétricos e mais eficientes. Você tem diferentes opções para escolher com circuitos, mas a vantagem geral dos modelos sem transformador é a versatilidade. O uso de aparelhos e eletrônicos menores e mais compactos torna a produção e o custo mais baratos para o consumidor.

As opções de circuito dependem do tipo de saída CC necessária. Alternativamente, os componentes sem transformador oferecem a vantagem de velocidade e eficiência. Essa tecnologia vem se desenvolvendo e aprimorando há décadas e revolucionará o consumo eletrônico no futuro.