Не удержался я, таки, чтобы не порисовать и не промоделировать свою схему высокочастотного инвертора чистого синуса. Решил порисовать схему сам, а не разбираться с чужими схемами, чтобы лучше прочувствовать основные «узкие места»...
С методом формирования мудрить не стал, он классический – сравнение компаратором опорного синусоидального и треугольного сигналов.
Было промоделировано несколько вариантов схем формирователя. Подробно о них говорить не буду, скажу лишь, что это, по сути, и была борьба со сразу проявившимися «узкими местами»... Во истину – дьявол прячется в деталях.
С чем боролся, коротко –
1. Сразу напряг собственно генератор опорного синуса. Большинство из доступных, при близком рассмотрении, оказывались какими-то «корявыми». Генератор с мостом Вина, раздражает низкой термостабильностью ( и лампочкой в схеме.., бред какой-то...).
В итоге, остановил свой выбор на квадратурном генераторе из этой статьи –
http://zpostbox.ru/sine_wave_oscillators.html
( отличная статья, кстати, с моделями разных генераторов на ОУ...)
2. Особое внимание пришлось уделить правильному соотношению амплитуды опорного синусоидального сигнала, размаху треугольного и уровням их привязки по постоянному току на входах компаратора.
3. Уже после того, когда основные сигналы были уже сформированы, стало очевидно, что фронты управляющих импульсов должны быть разделены дид-таймом обязательно. Иначе – сквозные токи в смежных силовых ключах – неизбежны.
Схема, в итоге, выглядит так. Прошу учесть, основной упор в модели сделан именно на формировании управляющих сигналов. Вся силовая часть – пока чисто условна, чтобы лишь дать возможность посмотреть на итоговый генерированный синус на выходе. Позже, естественно, будут смоделированы и силовые ключи только с N- каналом, и нормальные драйверы в затворах.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вот что имеем на выходе. «Зубчики» на выходном синусе пусть Вас не смущают – частота ШИМ сознательно сильно занижена. Если повысить частоту ШИМ в модели – сигнал на выходе будет гладким, но моделирование длится очень долго.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
--------------
Про особенности работы схемы, осциллограммы в ключевых точках схемы и архив модели – покажу позже.
Спросите – зачем это надо? А что плохого иметь под рукой модель инвертора с чистым синусом?
--------------
Oxygen Power, спасибо за ссылку (http://s05.radikal.ru/i178/1604/95/3dc56ff5fcd3.jpg) – схема выше – как раз в тему…
-----------
Пара слов про схему.
Генерация опорного синуса и треугольного импульса, а так же обработка сигналов на входах компараторов происходит на уровне Еп/2. Опорный уровень Еп/2 формирует ОУ U13.
На U12,U11 собран генератор опорного синуса. U9 - нормирующий усилитель сигнала опорного синуса. Изменяя R7 можно регулировать амплитуду опорного синуса.
На U10 собран стандартный мультивибратор. На конденсаторе С1 формируется треугольный сигнал на уровне Еп/2. U7 - буферный повторитель.
U1,U2,U5,U6 - собственно компараторы, которые сравниваю синус и треугольник и вырабатываю управляющие импульсы. Резисторные делители на их входах позволяют обеспечить небольшое начальное смещение либо в сторону "плюса", либо в сторону "земли". При этом формируется необходимый дид-таим (можно регулировать от нуля до "очень много"... ).

думаю, надо поиграться с сопротивлением нагрузки, от мин до бесокнечность
а так же с её ёмкостью и индуктивностью.

потом выводы делать.

потом вспомнить про расчудесную IRS2092 и выбросить весь дискрет, окромя квадратурного гена.

и потом.
зачем это всё? я уже говорил... всё, что вам можно было разработать - уже разработано до вас.

Ydaloj, согласен - вопросов много ещё. Модель собственно для экспериментов и сделана. Там вопрос стабилизации выходного напряжения можно порешать..., да и много ещё чего...

IRS2092, это, наверное и хорошо... , а дискреты - плохо..., но цель-то - не реальный инвертор собрать, а понять как чего булькает... Да и модель IRS2092 вряд ли есть в природе. Даже если и есть - она будет просто "чёрный ящик"... А нам именно "кишки" важны...

надо понимать, что не каждую железку можно в будущем модернизировать. Иной раз железка изначально должна быть заточена под определённый функционал.

Тут надо заранее техзадание. Из него добрая половина вопросов решается сразу же. Сразу выясняется, на чём и как сделать. Вам не стабилизацию Uвых надо прикручивать будет, а полноценную ОС.

Что и как булькает - много исписано по белому кириллических и латинских букв. Мы и в космос летаем, и операции на сердце делаем. И уж поверьте, инвертор с true синусом не является изделием двойного назначения, и по нему предостаточно информации в открытых источниках. Можно даже не моделировать, а сразу почитать и собрать.

пардон, почитать, разработать и собрать )

Ydaloj, Вы правы - кто спорит?
Но читать написанное - это одно, а вот такую картинку из модели, за минуту посмотреть - это совсем другое....
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
...или такую -
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
.... или... любую...
Сигнал с датчика тока хотите посмотреть?
...легко...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

хорошо, посмотрели вы картинку из модели за минуту. дальше что? получили кучу денег пошли купили ребёнку игрушку?

можно в музей ходить вздыхать на полотна великих художников. но в вашем примере практическое применение картинке из модели какое?

Ydaloj, не будем спорить - поживём - увидим....

Все эти пороговые уровни, компараторы и т.д. интересны для проверки модели. Формируйте синус сразу на микроконтроллере. Повторяемость 100%.
Исправил ошибку в схеме способа формирования синусоиды из элементов солнечной батареи.

Добавил в схему ультраконденсатор C1.

Вопрос к автору темы, какой пакет используете для моделирования.
Спасибо.

Не..., программы для микроконтроллера пусть программисты пишут..., а мы лучше по-моделируем - больше будет толку... Благо - есть чего...
--------
Утром, драйверы в модель вставил... Забавно получилось - пара оптических драйверов так удачно проинвертировали входной сигнал, что два компаратора стали не нужны... И все силовые ключи теперь с N - каналом...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Сигналы на выходах драйверов, опорные синус и треугольник...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

----------
twix, пакет LTspice.... В статье по ссылке в первом посте есть ссылка где взять..

Спасибо за информацию. Пакет отличный.
Это пакет у меня стоит, просто интересно, как Вы к нему пристегиваете модели которых нет в их библиотеке. Или свои создаете.
Или используете только библиотечные.

PS: Если мои вопросы не в тему, можно не отвечать, пойму.

twix, я сам этим пакетом только пол-года пользуюсь - здесь участники форума помогли - низкий им поклон...
Со сторонними моделями элементов - большая проблема... Самые необходимые, типа LM339, TL431, IR2110 ..., со скрипом, но найти можно, с современными - просто беда...
Ищу файлы элементов с расширениями .asy и .sub , кладу их в соответствующие папки с программой... Потом пытаюсь их проверять в простейших моделях.. -чаще не работают... Вообще - информации про это в интернете много, а я в этом не очень силён. Хорошо бы просто делиться своими проверенными моделями, но желающих пока не много...

Я считаю что

Второй полумост переключать по переходу генератора синуса 50 герц через ноль.

А возможны другие варианты?

возможны. Делать инвертор с двуполярным питанием ±400В со сквозным нулём сети и резать синус вообще двумя ключами.

но это топикстартеру надо стать джедаем 80 уровня

Ну вот с мостом два варианта получается - ШИМить оба полумоста, или ШИМ на один полумост, а второй - 50 герц, коммутационные потери только в первом полумосте, значит на половину меньше

Он же паять ничего не будет, а в модельке ничего не сгорит и не сломается.
http://digitalcommons.calpoly.edu/cgi/view...mp;context=eesp

Во, намусорили буквами..., даже не знаю, как реагировать... Никак не буду.
На самом деле, меня другое огорчает - синус можно резать и так, и сяк ..., но в инверторе в целом, натуральная головная боль будет не от собственно формирователя синуса, а от DC-DC преобразователя на 2-4 Квт, 24 Вольта в 370 Вольт , которые необходимы для питания формирователя синуса.
Теперь понятно, почему в электромобилях используют такие высоковольтные батареи..
-------------
Попутный вопрос.
Втемяшился в голову - покоя не даёт.
Допустим необходимо - преобразовать 12 Вольт постоянного напряжения в 36 Вольт тоже постоянного.
Есть два пути -
1. Классический - преобразовывать любым типом DC-DC c "прямоугольными" импульсами....
2. Бредовый - преобразовать 12 Вольт в чистый синус 10-50 Кгц..., а затем уже чистый синус повысить ( и выпрямить) до нужного напряжения просто трансформатором...
Есть ощущение, что есть во втором способе какое-то рациональное зерно... Помогите понять - какое? Речь не столько о КПД и габаритах, сколько о помехах на выходе... Много мест, где это важно...

Если же о КПД и габаритах не говорить, то рациональное зерно во втором варианте - гальваническая развязка. Только для трансформатора чистый синус всё равно не обязателен.
Помехи на выходе от того, что трансформатор будет кормиться гладким напряжением, не упадут. Всё равно где сглаживать и фильтровать - до или после...

Herz, я надеялся, что коммутационные помехи при формировании синуса фактически в 20-100 раз (по частоте) выше частоты основной гармоники синуса, и с ними легче будет бороться.
----
Вообще - я пытаюсь преобразовать 24 Вольта - в чистый синус с частотой 5-20 Кгц, и повысить напряжение трансформатором до необходимых 400 Вольт. Что это даст? - позволит снизить габариты трансформатора в 100 - 400 раз ( относительно 50 Гц), даст необходимую гальваническую развязку. Но главное - надеюсь избавится от серьёзных проблем связанных с пуш-пулами и "косыми мостами". Не уверен, что стоит это делать практически, но хотя бы оценить такую возможность просто необходимо.

Хорошую помеху на фронтах импульсов и формирователь синуса обеспечит. А для повышения напряжения трансформатор лучше питать синусоидальным напряжением. Только вот мощную синусоиду с частотой 10-50 кГц сформировать ох как проблематично.

Oxygen Powe, можно чуть подробнее - в ЧЁМ проблема?
Я в модели эти проблемы не увижу конечно... Но надеюсь на то, что в формирователе синуса НЕТ резкой смены направления тока ПРЕДЕЛЬНОЙ ( порядкка 80А) величины... Нет резкой смены на противоположный направления ПРЕДЕЛЬНОГО тока - нет проблем с этим связанных... Могу ошибаться, конечно...

С практической стороны, чтобы с достаточной точностью сформировать огибающую частоты 50 кГц надо за его период передать много отсчётов. Чем больше этих отсчётов, тем точнее будет огибающая синуса. Например для частоты 50 Гц мы желаем сделать 200 отсчётов за период и это уже рабочая частота 10 кГц, для частоты 50 кГц те же 200 отсчётов потребуют рабочую частоту ШИМ 10 МГц. Всего-то ничего...

С отсчётами тут всё понятно... - нет смысла лезть слишком высоко. Здесь основной критерий выбора частоты преобразования будет приемлемый размер трансформатора (и дросселей). Я полагаю, что даже при не очень большом количестве отсчётов, размеры трансформатора можно сделать вполне приемлемыми. Да и здесь нет смысла добиваться высокой верности формы синусоиды - ведь в итоге мы её всё равно превратим в постоянное напряжение.
Других бы проблем не вылезло, а с отсчётами не вижу особых проблем. Вот если бы удалось без всяческих "снабберов" обойтись - было бы славно...

В импульсной технике важно амплитуда приращения напряжения. Если эта амплитуда большая, то получаются большие и даже огромные импульсные токи через емкостные элементы или эти же паразиты. Ради интереса измерьте ёмкость между двумя симметричными обмотками в выходном дросселе фильтра синуса, который вы применяете в своей модели. Это тысячи пикофарад! И эту ёмкость преобразователь перезаряжает с каждым фронтом импульса. Много и других проблем, которые на первый взгляд как-бы и не видны.

А почему Вы так считаете?

Задам вопрос, потому как у меня попкорн кончился,
А 24 Вольта без пуш-пула и "косого моста" преобразуете в чистый синус? Наверное с помощью мотор-генератора будете делать? К стати, хороший способ (только очень шумный) - надо бы обсудить

Не будет "иголок".

Oxygen Power, проблемы, которые возникают при формировании синуса я и пытаюсь осмыслить. Мне просто намёка достаточно... Тема для меня новая, в модели, если в детали не вникать - всё гладко..., но я же понимаю, что чудес не бывает...
Только сейчас вот вопрос возник - а каков КПД преобразователя в синус??? А то я аж два преобразователя в синус запланировал, а у них в целом КПД может оказаться ниже плинтуса... Надо к модели повнимательней присмотреться.. , что-то проскакивало в ней, которое напрягает...
-------------

MikeSchir, рад Вас повеселить - знаю - окупиться....
... Дак 24 Вольта в синус схемы из 1-го и 10-го поста сделают - уверен... А вот чтобы синус с действующим 220 Вольт из 24 Вольт сделать, мне нужны 370 Вольт постоянного напряжения. Честно пытался сразу из 24 сделать синус 220..., но сначала - не смог, а после понял, что смысла нет - хлопот только больше...
Иронию Вашу понимаю, но сдержаться от более подробного ответа - не смог...
КПД преобразования из постоянного в синус знаете?

КПД самого формирователя в синус около 98%. Потери на ключах и выходной фильтр.

Про КПД Вам уже ответили, только если в две ступени будете преобразование делать (24->370->Sin), думаю, реально пониже 98-ми будет, и не забудьте что потребление "2 -4 кВт" преобразователя от 24 В будет около 200 А, ну и соответственно токи ключей (транзисторов) такие же.

... Отлично..., есть смысл возиться дальше...


Ну, тут закон природы... Понимаю, конечно. Поэтому и купил готовый... - связываться без опыта с 200А - себе дороже...

Из сколько в сколько, мощность, стабилизация? Какой КПД?
Частота преобразования, пуш-пулл?

perfect, подскажите как смоделировать трансформатор в модели...
Исходные - две обмотки. Входная - синус с амплитудой 24 Вольта, выходная - синус с амплитудой 370 Вольт. Частота синуса - допустим - 5 Кгц...
А то я с трансформаторами в модели "плаваю" ещё...
--------
perfect, в теме написано - я не пуш-пул хочу. Мне надо 24 преобразовать в синус 5Кгц, преобразовать его обычным трансформатором в 370 , выпрямить , а затем уже превратить в синус 220 В, 50 Гц...

то есть, из 24В постоянного сделать синус 17В переменного, а затем трансформировать его в 220 переменного - смысла нет и хлопот больше? Не знаю, как у вас, а людям если надо сделать быстро - именно так и выходят из положения. И смысл сразу появляется, да и более-менее надёжно.

Ydaloj, нет - не так...
24 в синус 24 В, но с частотой 5 Кгц, затем трансформатором повысить до 370 , выпрямить, а за тем постоянку 370 Вольт преобразовать в синус 220 В , 50 Гц...
---------
Если 24 Вольта просто в синус превратить 50Гц, а затем тупо трансформатором повышать до 220 Вольт, то трансформатор на 2000 Вт с пол-ведра получиться...Это возможно, но не приемлемо...

Лучше спросите у Володина, либо поищите там для начала.


"Купил готовый", вот спросил.

perfect, нет - я инвертор купил целиком....(http://a-electronica.ru/dualdsp-24-3000-ups-specifications.html).
А модель трансформатора нужна лишь для моделирования....- я его делать в железе пока не планирую....
Рисуйте только для модели..

чё за...
1 шимите синус опорного генератора - потери
2 фильтруете шим-синус до чистого синуса - потери
3 преобразуете его в высокое напряжение - потери
4 выпрямляете - потери
5 нарезаете другой синус - потери
6 фильтруете другой синус - потери

вам транзисторы с дросселями девать некуда что ли? откройте радиокружок и отдайте всё туда

Про иголки не понял, поясните, если можно. Я понимаю, что трансформирование прямоугольника, при прочих равных, сопряжено с некоторыми дополнительными потерями. Но они вряд ли существенны, если магнитопровод хороший. Смысл формировать синус до трансформатора был бы очевиден, если бы требовалось DC/AC преобразование только. Но выпрямлять потом синус, фильтровать для получения DC - потребует дополнительных затрат. Ради чего?


ШИМом 24В DC в 24В АС не получится, получится как раз около 17В. Потом Вы это повышаете до 315В действующего, выпрямляете, сглаживаете, получаете постоянку, из которой снова формируете ШИМом 50Гц, фильтруете, согласовываете с нагрузкой. Куча преобразований и фильтров. Немалые реактивные токи конденсаторов. Дроссель по первичной стороне, учтите, на соответствующий ток, хоть и на 5кГц, выйдет немаленьким. И всё для чего? Чтобы трансформатор кормить гладким напряжением? Мсье знает толк в извращениях... И объясните мне цель.

Суть не в извращениях... Это просто попытка найти АЛЬТЕРНАТИВУ пуш-пулу или "косому мосту" для преобразования постоянного 24 Вольта в постоянное 370 Вольт.Зачем? Но смотрите как реально обстоят дела - да, пуш-пул и "косой мост" проверенные и реально работоспособные варианты, НО..., они далеко не идеальны, и имеют серьёзные недостатки. То есть - мы выбираем НЕ лучший вариант, а "меньшее зло".
Да, преобразование в синус 5 Кгц и повышение трансформатором до 370 Вольт ( цифры здесь и выше - условные... - " действующее", "амплитудное" - с этим после разберёмся..) тоже не без изъянов... Но оно возможно, и только поэтому уже имеет право на рассмотрение. Тем более - даже сейчас налицо противоречие - с одной стороны утверждение, что КПД преобразования в синус 98%, и тут же разговоры про большие реактивные токи и прочее... И что? Чтобы однозначно утверждать что "такое хорошо и что такое плохо" стоит потратить пару дней своей жизни и копнуть поглубже...
Истина, как всегда, может оказаться где-то посередине.... Если станет очевидно, что преобразование в синус для повышения напряжения это однозначно ВСЕГДА плохо - пусть будет так.... - отрицательный результат - это тоже результат...
До "берега" - не так уж и далеко..., скоро мы будем знать, стоит "овчинка выделки" или нет...., и почему...

-------------

Ydaloj, из шести пунктов можно обсуждать только пункты 1 и 2....
Пунты 3,4,5,6 будут присутствовать в любом высокочастотном инверторе, который формирует синус 50 Гц из постоянного 370 Вольт....

Ну как же вы не поймёте. Если трансформатор питать синусоидальным током, то все паразиты (ёмкость обмоток, индуктивность рассеяния) дадут фазовый сдвиг, если питать прямоугольниками, то из-за индуктивности рассеяния при закрытии ключей возникнут "иголки" перенапряжения.
Для устранения этих недостатков реализованы резонансные преобразователи, они питают трансформатор синусоидальным током. Такие преобразователи работают на понижение напряжения. На повышение напряжения такой способ не подходит. Обмотка трансформатора находится с противоположной стороны запитки. Должен быть другой способ. Может кто подскажет?

Вот Вы бы начали с того, какие это "серьёзные недостатки" Вам так мешают, с чем конкретно Вы собираетесь бороться и чего достичь в этой борьбе. А также цену, которую готовы заплатить. В виде габаритов, сложности реализации, КПД, стоимости комплектующих, и т.д. и т.п. Тогда может получиться предметное обсуждение, а не очередное фантастическое:

Право на рассмотрение имеет и вариант, упомянутый MikeSchir - унформер. Кстати, действительно неплохая штука для решения подобной задачи. Не зря они были весьма распространены в прошлом веке, в том числе, в авиации для преобразования 27В бортового в три фазы 115В 400Гц. Это при том, что транзисторная техника уже была достаточно распространена и в самолётах ценили каждый грамм веса, а также надёжность.

Вы себя уже на Вы называете?

Не совсем так. Выпрямить, например, прямоугольник и отфильтровать его до постоянного напряжения после пуш-пулла - это одно, а делать то же самое с синусом - несколько другое.


Теперь ясно, что Вы имели в виду. Спасибо.

Ой ли, так уж прямо в любом?

откиньте ещё половину пунктов с потерями:
шимите синус с опорного генератора и загоняете его в двухтактный пушпул
на выходе - выпрямляете, но не сглаживаете
далее простым мостом переключаете полярность выходных импульсов
далее фильтруете и грузите на нагрузку
из моточных - 1 трансформатор и 1 дроссель, из полупроводников - 2 ключа внизу, 2 диода наверху и 4 транзистора на выходе

и не надо делать 100500 преобразований.

Можете показать временные диаграммы импульсов на трансформаторе?

Ydaloj, я тут от пущ-пула избавляюсь, а Вы опять про него....
Лучше так -
1. Обычным мостом преобразуем 24 Вольта в прямоугольные импульсы 370 Вольт;
2. Выпрямляем, имеем постоянное напряжение 370 Вольт;
3. Формирователем из поста #10 формируем синус 220 Вольт ( действующее ) , 50 Гц.
--------------
Herz, ну, допустим, с синусным повышателем 24 в 370 я погорячился ... - в данном конкретном случае он явно лишний... Но на корню отвергать его я бы не стал.
На остальные колкости отвечать не буду... , лучше модельку с "прямоугольным мостовым повышателем" нарисую...
После выводы будем делать...

Ну, Вот! Хватило одной недели и трёх страниц темы чтобы прийти к какому-то рациональному решению. А можно было бы денёк почитать какой-нибудь учебник.

Не забудьте в модельке всё о чём говорил OxygenPower - индуктивность рассеяния трансформатора, ёмкость обмоток (выходных) трансформатора, а то получится неправдоподобно красиво.

О, так это ещё не всё? А, ну да - Весна в разгаре

это пусть наш неугомонный исследователь моделирует. я только идею подсказал.

вкратце - трансформатор работает на фикс.частоте, а заполнение меняется от нуля до макс, затем до нуля, по синусоидальному закону.


вы только что в мою светлую идею бессознательно добавили сглаживающий конденсатор и один дроссель.

на колу мочало, начинай всё сначала.

MikeSchir, слышу позитивные нотки... Спасибо.
Справедливости ради, хочу заметить, что ОСНОВНАЯ суть касалась собственно ФОРМИРОВАТЕЛЯ управляющих импульсов для синуса...И фактически тема закончилась на первом листе. Вы красоту схемы из поста #10 оценили?
Всё остальное, касающееся инвертора в целом - это попутные мысли вслух...
А по поводу Весны.. - у меня в душе - весь год - Весна...
-----------

MikeSchir, я трансформатор с нужным коэффициентом трансформации смоделировать НЕ МОГУ...., и уж тем более учесть все указанные Вами параметры...
Так что, от модели до реальности у меня будет - " дистанция огромного размера...".
У меня уже была мысль - вместо одного трансформатора с НЕПРИЕМЛЕМЫМИ характеристиками применить несколько трансформаторов с ПРИЕМЛЕМЫМИ характеристиками....
----------
Ydaloj, у меня не получилось совместить повышение напряжения на высокой частоте с одновременным формированием синуса 50 Гц... Может это и возможно, но очень хлопотно...

О,конечно! Думаю, что Додик С.Д. и Гальперин Е.И. (авторы фундаментального труда 60-х годов прошлого века: http://lib.mexmat.ru/books/100623 ) Вам за такую "красоту" поставили бы пятёрку

Что ж это тоже - решение. Только нужно помнить, что оно приводит: к увеличению габаритов и стоимости, уменьшению КПД, усложнению конструкции и самое главное - дает эффект меньше ожидаемого. Иногда приходится идти на такое (очень иногда ).