Maîtriser les circuits onduleurs : Guide complet de construction domestique

L'application de différentes sources d'énergie électrique comme le stockage par batterie DC aux côtés des onduleurs devient courante. De plus, les sources d'énergie onduleur offrent une excellente alimentation supplémentaire suite à la croissance des dispositifs de commutation électronique de puissance.

Cependant, lisez la suite pour comprendre comment maximiser les avantages du circuit onduleur et tout savoir à son sujet. Significativement, vous saurez comment le fabriquer facilement chez vous.

Image d'un composant diode électronique

Signification du circuit onduleur

Le circuit onduleur convertit l'électricité en courant continu (DC) en courant alternatif (AC) pour alimenter les réseaux électriques ou les systèmes autonomes. En d'autres termes, c'est le dispositif qui change le DC (courant continu) en AC (courant alternatif).

Comment fonctionne un circuit onduleur ?

C'est simple ; le circuit convertisseur convertit continuellement le courant alternatif en courant continu sous redressement. En d'autres termes, l'amplitude et la direction de l'onde changent régulièrement avec le temps car le courant alternatif est une onde sinusoïdale.

Ainsi, une diode aide à faire passer l'électricité pour la convertir en courant continu, cependant pas dans le sens inverse.

Si le courant continu passe via la diode, seule la direction directe fera passer l'électricité faisant apparaître le pic positif. Cela signifie que l'autre demi-cycle sera gaspillé car il n'ira pas négativement à son pic.

Par conséquent, la structure de la diode est faite comme un pont pour passer par le pic négatif via un chemin direct. À cette fin, son nom est redressement à pleine onde car il transforme les pics d'onde négatifs et directs.

Pendant ce temps, le redressement à pleine onde seul ne peut pas créer des formes d'onde lisses tandis que les traces de tension ondulée et les fluctuations de courant alternatif subsisteraient.

Ainsi, pour nettoyer, le condensateur serait déchargé et chargé répétitivement. Par conséquent, lissage et échange de la forme d'onde près du courant continu.

De plus, ce circuit onduleur simple produira alors un AC avec une fréquence et une tension variables. Le processus de conversion AC/DC commutera les transistors de puissance comme le Transistor Bipolaire à Grille Isolée (IGBT) tout en changeant les intervalles OFF/ON pour produire des ondes d'impulsion aux largeurs diverses.

Après cela, il les joint à une quasi-onde sinusoïdale connue sous le nom de PWM (Modulation de Largeur d'Impulsion).

L'ordinateur contrôle automatiquement la largeur de l'impulsion. Par exemple, certains ordinateurs monocœur affectés contrôlent le moteur, qui inclut une fonction PWM préinstallée.

Par conséquent, il est faisable de produire une pseudo-onde sinusoïdale de fréquence différente tout en contrôlant la vitesse de rotation du moteur en définissant les paramètres souhaités.

Dans un autre ordre d'idées, il est vital d'ajouter que le nombre d'impulsions de courant classe les circuits redresseurs et les nombres d'impulsions d'onduleur, qui circulent du côté courant continu de la tension d'entrée AC.

De plus, les circuits redresseurs associés peuvent être des redresseurs 12 impulsions, 18 impulsions, ou même plus. Pendant ce temps, les circuits redresseurs fonctionnent en mode inversion lorsqu'ils sont contrôlés.

La configuration du diagramme ci-dessus est maintenant populaire dans les alimentations en courant alternatif avec une application d'entraînement à vitesse réglable. En attendant, si des onduleurs supplémentaires se joignent, un onduleur 18 étapes s'obtient avec trois autres onduleurs.

Formes d'onde de sortie du circuit onduleur

Un onduleur peut créer une onde sinusoïdale modifiée, une sortie en onde carrée, une onde modulée en largeur d'impulsion, une onde sinusoïdale pulsée, une forme d'onde de tension de sortie, ou même une onde sinusoïdale basée sur la conception du circuit. Les types populaires d'onduleurs créent des ondes quasi-carrées ou carrées.

Une mesure de la pureté de l'onde sinusoïdale est la distorsion harmonique totale (THD). Par exemple, une onde carrée à 50 % de cycle de travail est comme une onde sinusoïdale de 48 % de THD.

En attendant, le réseau de distribution d'énergie commercial est juste à moins de 3 % de THD à la forme d'onde du point de connexion du consommateur. De plus, la norme IEEE 519 recommande moins de 5 % de THD pour les systèmes qui se connectent au réseau électrique.

Cependant, deux conceptions principales abondent pour créer une tension de prise domestique à partir de la source DC à basse tension. La première utilise le convertisseur boost commuté pour produire un DC à haute tension et le convertir ensuite en AC.

En même temps, la deuxième conception convertit le courant continu en courant alternatif au niveau de la batterie tout en utilisant un transformateur de fréquence de ligne pour créer des tensions de sortie.

Image de système de cellule de panneau solaire vectoriel/isométrique

Comment construire un circuit onduleur de puissance

Composants nécessaires

Les composants principaux sont :

• R1, R2 = 100 Ohms / 10 watts bobinés.
• T1, T2 = Transistors de puissance 2N3055.
• R3, R4 = 15 Ohms / 10 watts bobinés.
• Transformateur = 9-0-9 Volts / 5 Amp.
• Radiateur en aluminium = coupé selon la taille requise
• Batterie automobile = 12 Volts / 10 Ah.
• Armoire métallique ventilée = selon la taille de l'ensemble
• Bobine primaire / 10-0-10 V, 750 mA — bobine secondaire

Autres composants fondamentaux :

• Batterie 12 V.
• Transistors 2N2222.
• Résistance.
• Fiche technique 2N2222.
• Fiche technique IRF630.
• Batterie acide, batterie unique et batterie supplémentaire
• Transformateur de puissance.
• Chaleur en aluminium.
• 9-0-9 V, 5 AMP

Étapes pour construire un circuit onduleur de puissance

Première étape

D'abord, procurez-vous une feuille d'aluminium, coupez ou divisez la feuille en deux parties d'environ 5×5 pouces. Pendant ce temps, percez des trous qui conviendront aux transistors de puissance. Notez que les trous devraient être d'environ 3 mm de diamètre.

De plus, faites ou percez des trous appropriés pour le rendre ferme et simple dans l'ajustement sur l'armoire de l'onduleur.

Deuxième étape

Ensuite, prenez la résistance et connectez-la en mode croisé en utilisant les bras du transistor, comme le circuit affiché ci-dessous.

Troisième étape

Une autre chose est de fixer solidement les transistors sur les radiateurs en utilisant des boulons ou des écrous.

Quatrième étape

Après cela, connectez l'assemblage résistances, radiateur et transistors par le circuit secondaire du transformateur.

Cinquième étape

Enfin, mettez l'assemblage du transformateur et le PCB complet dans l'armoire métallique qui a une bonne ventilation. Attachez les points de sortie/entrée plus le porte-fusible le long de l'armoire et reliez-les.

Maintenant, l'onduleur est prêt. L'onduleur peut aider comme boîtier pour le circuit onduleur. De plus, notez que la tension de sortie, la fréquence et la tension d'entrée, le niveau de tension et la gestion générale de la puissance reposent sur la conception spécifique du dispositif. Par conséquent, vous devez tout considérer avant la construction du circuit.

Comment le tester

La vérification opérationnelle de votre circuit avant utilisation à pleine échelle est nécessaire. Pour tester le dispositif, branchez une ampoule de 50-60 watts en utilisant la prise de sortie de l'onduleur. Ensuite, mettez une batterie (12 volts) en utilisant la prise d'entrée de l'onduleur.

L'ampoule s'allumerait clairement et brillamment, indiquant que votre connexion de circuit est correcte et que l'onduleur est prêt à fonctionner sur le terrain. Néanmoins, lorsque l'ampoule ne s'allume pas, vous devez revérifier vos connexions.

Les onduleurs réagissent plus rapidement que les générateurs normaux aux changements de fréquence du réseau. Ainsi, votre onduleur doit se synchroniser avec la fréquence du réseau.

Note :

• Pour commencer, sachez qu'un transformateur qui augmente une tension du primaire au secondaire est un transformateur élévateur. Le transformateur élévateur convertit la puissance à faible courant, haute tension en puissance à haut courant, basse tension.

• De plus, vous devez savoir que la perte de commutation est une partie majeure de l'ensemble des pertes de l'onduleur à des fréquences de commutation plus élevées. Ainsi, l'optimisation de la fréquence de commutation est essentielle pour réduire le THD et les pertes de commutation autour des dispositifs de puissance.

• Par conséquent, avec un onduleur PWM triphasé de 5 kW, la validité de la méthode de contrôle de grille proposée et le milieu d'optimisation sont évalués en utilisant les CI de commande de grille numériques.

Classification du circuit onduleur

La classification des onduleurs inclut les types basés sur la source, la sortie et le type de charge. Ils sont :

Circuit onduleur — Caractéristiques de sortie

• Onduleur à onde sinusoïdale
• Onduleur à onde carrée
• Onduleur à onde sinusoïdale modifiée

Circuit onduleur — Source de l'onduleur

• Onduleur à source de tension
• Onduleur à source de courant

Circuit onduleur — Type de charge

• Onduleur monophasé

1. Onduleur demi-pont
2. Onduleur pont complet

• Onduleur triphasé ;
  Cela peut fonctionner en deux modes selon le degré d'impulsion de grille. Ils sont —

Mode 180 degrés ; le temps de conduction dans ce mode de fonctionnement pour le thyristor est de 180 degrés. Mode 120 degrés ; ce mode de fonctionnement, d'autre part, ne conduit que deux thyristors à la fois.

• Nombre de niveaux de sortie

1. Onduleur binaire régulier
2. Onduleur multiniveaux

Circuit onduleur — Autres classifications sont :

Micro-onduleurs — C'est un petit onduleur pour panneaux solaires individuels.

Onduleur CMOS — (Complementary Metal-oxide Semiconductor) Le CMOS offre des fonctions logiques. C'est un composant principal de circuit intégré. L'onduleur CMOS est le transistor à effet de champ comprenant la grille métallique sur un semi-conducteur. À cette fin, l'onduleur CMOS se trouve dans plusieurs dispositifs électroniques tout en offrant des données autour de petits circuits.

Applications courantes des circuits onduleurs

Les principales applications des circuits onduleurs incluent :

1. Circuit onduleur — Alimentation sans interruption

L'ASI, une alimentation sans interruption, utilise un onduleur et des batteries pour fournir l'alimentation AC si l'alimentation principale n'est pas disponible ou en cas de panne de courant. Par exemple, l'ASI connectée à un ordinateur de bureau pour éviter un arrêt soudain en cas de panne de courant.

2. Circuit onduleur — Dans les compresseurs de réfrigération

De plus, vous pouvez utiliser des onduleurs pour contrôler la vitesse du moteur du compresseur pour pousser le flux de réfrigérant variable pendant la réfrigération.

Dans un autre ordre d'idées, un onduleur AC ou circuit onduleur AC ajuste la vitesse du compresseur pour contrôler le débit de gaz (réfrigérant), consommant ainsi peu de puissance et de courant.

3. Circuit onduleur — Contrôle de vitesse de moteur électrique

Dans le même ordre d'idées, ils aident à ajuster la vitesse de rotation d'un moteur. Avec un onduleur simple, vous pouvez contrôler la vitesse de rotation. L'onduleur change la fréquence et la tension sous Tension Variable Fréquence Variable (TVFV).

4. Circuit onduleur — Solaire

Les onduleurs solaires sont des composants de système photovoltaïque pour les systèmes hors réseau et connectés au réseau. En d'autres termes, ce type d'onduleur a des fonctions uniques conçues pour les réseaux photovoltaïques.

5. Circuit onduleur — Réseau électrique

De plus, une autre application principale des onduleurs est sur la consommation d'énergie et le réseau. La fabrication de l'onduleur raccordé au réseau est d'alimenter le système de distribution d'énergie électrique.

système de cellule solaire avec onduleur hybride

Conclusion

En résumé, les étapes ci-dessus ont montré que vous pouvez fabriquer un circuit onduleur à la maison avec les bons composants et la tension d'entrée. Ici, nous avons fourni une procédure simple pour fabriquer un onduleur et décrit les composants requis pour le construire.

De plus, il est conseillé de tester votre onduleur après construction pour vérifier son efficacité. Aussi, votre attention doit porter sur les conceptions d'onduleurs, la puissance de sortie ou la puissance de sortie.

Pendant ce temps, si vous pensez que ces étapes de conception de base sont assez complexes ou si vous voulez explorer des conceptions plus avancées, cliquez ici pour obtenir plus de précisions ou obtenir de l'aide.