Dominando Circuitos Inversores: Guía Completa para Construcción en Casa

La aplicación de diferentes fuentes de energía eléctrica como almacenamiento en baterías CC junto con inversores se está volviendo común. Además, las fuentes de energía inversoras ofrecen gran potencia adicional o extra siguiendo el crecimiento en dispositivos de conmutación electrónica de potencia.

Sin embargo, sigue leyendo para entender cómo maximizar los beneficios del circuito inversor y saber todo sobre él. Significativamente, sabrás cómo hacerlo en tu casa fácilmente.

Imagen de un componente diodo electrónico

Significado de Circuito Inversor

El circuito inversor convierte la electricidad de Corriente Continua a Corriente Alterna para suministrar energía a redes eléctricas o sistemas independientes. En otras palabras, es el dispositivo que cambia CC (Corriente Continua) a CA (Corriente Alterna).

¿Cómo Funciona un Circuito Inversor?

Es sencillo; el circuito convertidor convierte continuamente Corriente Alterna a Corriente Continua bajo rectificación. En otras palabras, la magnitud y la dirección de la onda cambian regularmente con el tiempo porque la Corriente Alterna es una onda senoidal.

Así, un diodo ayuda a pasar la electricidad para convertirla a corriente continua, sin embargo, no en dirección inversa.

Si la corriente continua pasa a través del diodo, solo la dirección hacia adelante pasará la electricidad haciendo que se muestre el pico positivo. Esto significa que la otra mitad del ciclo se desperdiciará ya que no va negativamente a su pico.

Por tanto, la estructura del diodo se hace como un puente para pasar por el pico negativo a través de una vía hacia adelante. Para este fin, su nombre es rectificación de onda completa ya que transforma los picos de onda negativos y hacia adelante.

Mientras tanto, la rectificación de onda completa por sí sola no puede crear formas de onda suaves mientras que las trazas de voltaje ondulado y fluctuaciones de corriente alterna permanecerían.

Así, para limpiar, el condensador se descargaría y cargaría repetidamente. Por tanto, suavizando e intercambiando la forma de onda cerca de Corriente Continua.

Además, este circuito inversor simple entonces emitirá CA con frecuencia y voltaje variables. El proceso de conversión CA/CC conmutará los transistores de potencia como Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT) mientras cambia los intervalos APAGADO/ENCENDIDO para producir ondas de pulso junto con diversos anchos.

Después, los une a una cuasi onda senoidal conocida como PWM (Modulación por Ancho de Pulso).

La computadora controla automáticamente el ancho del pulso. Por ejemplo, algunos microcontroladores asignados controlan el motor, que incluye una función PWM preinstalada.

Consecuentemente, es factible producir una diferente frecuencia de pseudo ondas senoidales mientras se controla la velocidad de rotación del motor esbozando los parámetros deseados.

En otro orden, es vital añadir que el número de pulsos de corriente clasifica los circuitos rectificadores y números de pulsos del inversor, que fluyen al lado de Corriente Continua del voltaje de entrada CA.

Además, los circuitos rectificadores asociados pueden ser rectificadores de 12 pulsos, 18 pulsos, o incluso más. Mientras tanto, los circuitos rectificadores funcionan en modo de inversión cuando se controlan.

La configuración del diagrama anterior ahora es popular en fuentes de alimentación CA con aplicación de accionamiento de velocidad ajustable. Mientras tanto, si inversores adicionales se unen, se obtiene un inversor de 18 pasos con otros tres inversores.

Formas de Onda de Salida del Circuito Inversor

Un inversor podría crear una onda senoidal modificada, salida de onda cuadrada, onda modulada por ancho de pulso, onda senoidal pulsada, forma de onda de voltaje de salida, o incluso onda senoidal basada en el diseño del circuito. Los tipos populares de inversores crean cuasi-ondas cuadradas u ondas cuadradas.

Una medida de la pureza de la onda senoidal es la distorsión armónica total (THD). Por ejemplo, una onda cuadrada de pulso de duty cycle 50% es como una onda senoidal de 48% THD.

Mientras tanto, la red de distribución de energía comercial es solo menos del 3% THD en la forma de onda en el punto de conexión del consumidor. Más aún, el estándar IEEE 519 aconseja menos del 5% THD para sistemas que se conectan a la red eléctrica.

Sin embargo, dos diseños principales abundan para crear un voltaje de enchufe doméstico desde la fuente CC de voltaje más bajo. El número uno utiliza el convertidor elevador conmutado para producir un CC de mayor voltaje y luego convertirlo a CA.

Al mismo tiempo, el segundo diseño convierte Corriente Continua a Corriente Alterna al nivel de la batería mientras usa un transformador de frecuencia de línea para crear voltajes de salida.

Imagen de sistema de celda solar panel vectorial/isométrico

Cómo Construir un Circuito Inversor de Potencia

Componentes Necesarios

Los componentes principales son:

• R1, R2 = 100 Ohmios / 10 vatios bobinados.
• T1, T2 = Transistores de potencia 2N3055.
• R3, R4 = 15 Ohmios / 10 vatios bobinados.
• Transformador = 9-0-9 Voltios / 5 Amperios.
• Disipador de calor de aluminio = cortar según tamaño requerido
• Batería de automóvil = 12 Voltios / 10AH.
• Gabinete metálico ventilado = según tamaño del conjunto completo
• Bobina primaria / 10-0-10V, 750 mA – bobina secundaria

Otros componentes fundamentales incluyen:

• Batería 12v.
• Transistores 2N2222.
• Resistencia.
• Hoja de datos 2N2222.
• Hoja de datos IRF630.
• Batería de ácido, batería individual y batería extra
• Transformador de potencia.
• Calor de aluminio.
• 9-0-9V, 5 AMP

Pasos para Construir un Circuito Inversor de Potencia

Primer Paso

Primero, consigue una lámina de aluminio, corta o divide la lámina en dos partes de aproximadamente 5x5 pulgadas. Mientras lo haces, taladra agujeros que encajen los transistores de potencia. Ten en cuenta que los agujeros deben ser de aproximadamente 3mm de diámetro.

Además, haz o taladra agujeros apropiados para hacerlo firme y sencillo en el montaje en el gabinete del inversor.

Segundo Paso

Luego, toma la resistencia y conéctala en modo cruzado usando los brazos del transistor, como se muestra en el circuito a continuación.

Tercer Paso

Otra cosa es fijar los transistores firmemente en los disipadores de calor usando tornillos o tuercas.

Cuarto Paso

Después, conecta el conjunto de resistencias, disipador de calor y transistores a través del circuito secundario del transformador.

Quinto Paso

Finalmente, coloca el conjunto del transformador y el PCB completo en el gabinete metálico que tenga buena ventilación. Adjunta los puntos de entrada/salida más el portafusibles junto al gabinete y conéctalos.

Ahora el inversor está listo. El inversor puede servir como carcasa para el Circuito Inversor. Además, ten en cuenta que el voltaje de salida, frecuencia, voltaje de entrada, nivel de voltaje y manejo general de potencia dependen del diseño específico del dispositivo. Como resultado, necesitas considerar todo antes de la construcción del circuito.

Cómo Probarlo

La verificación operativa de tu circuito antes de usarlo a gran escala es necesaria. Para probar el dispositivo, conecta una bombilla de 50-60 vatios usando el socket de salida del inversor. Después, pon una batería (12 voltios) usando el socket de entrada del inversor.

La bombilla se encendería clara y brillantemente, indicando que tu conexión de circuito es correcta y el inversor está preparado para operar en campo. No obstante, cuando la bombilla no se enciende, tienes que revisar tus conexiones.

Los inversores reaccionan más rápido que los generadores normales a los cambios alrededor de la frecuencia de la red. Así, tu inversor necesita sincronizarse con la frecuencia de la red.

Nota:

• Para empezar, sabe que un transformador que aumenta un voltaje de primario a secundario es un transformador elevador. El transformador elevador convierte potencia de baja corriente, alto voltaje en potencia de alta corriente, bajo voltaje.

• Más aún, debes saber que la pérdida por conmutación es una parte importante de las pérdidas totales del inversor en frecuencias de conmutación más altas. Por tanto, la optimización de la frecuencia de conmutación es esencial para reducir el THD y las pérdidas por conmutación alrededor de dispositivos de potencia.

• Consecuentemente, con un inversor PWM trifásico de 5-kW, la validez del método de control de puerta propuesto más el medio de optimización se evalúan usando ICs de control de puerta digital.

Clasificación del Circuito Inversor

La clasificación de inversores incluye los tipos basados en fuente, salida y tipo de carga. Son:

Circuito Inversor – Características de Salida

• Inversor de Onda Senoidal
• Inversor de Onda Cuadrada
• Inversor de Onda Senoidal Modificada

Circuito Inversor – Fuente del Inversor

• Inversor de Fuente de Voltaje
• Inversor de Fuente de Corriente

Circuito Inversor – Tipo de Carga

• Inversor Monofásico

1. Inversor Medio Puente
2. Inversor Puente Completo

• Inversor Trifásico;
  Puede funcionar en dos modos dependiendo del grado de pulso de puerta. Son:

Modo 180 grados; el tiempo de conducción en este modo de operación para tiristor es 180 grados. Modo 120 grados; este modo de operación, por otro lado, conduce solo dos tiristores a la vez.

• Nivel de Salida

1. Inversor Regular de Dos Niveles
2. Inversor Multinivel

Circuito Inversor – Otras clasificaciones son:

Microinversores – Es un inversor pequeño para paneles solares individuales.

Inversor CMOS – (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico) CMOS ofrece funciones lógicas. Es un componente principal de circuito integrado. El inversor CMOS es el transistor de efecto de campo que comprende la puerta metálica en un semiconductor. Para este fin, el inversor CMOS está en varios dispositivos electrónicos mientras ofrece datos alrededor de circuitos pequeños.

Aplicaciones Comunes del Circuito Inversor

Las principales aplicaciones de los circuitos inversores incluyen:

1. Circuito Inversor – Fuente de Alimentación Ininterrumpida

UPS, una fuente de alimentación ininterrumpida, usa un inversor y baterías para suministrar energía CA si la energía principal no está disponible o hay un fallo de energía. Por ejemplo, el UPS conectado a un ordenador de escritorio para prevenir un apagado repentino en un fallo de energía.

2. Circuito Inversor – En compresores de refrigeración

Además, puedes utilizar inversores para controlar la velocidad del motor del compresor para impulsar el flujo de refrigerante variable durante la refrigeración.

En otro orden, un inversor CA o circuito inversor CA ajusta la velocidad del compresor para controlar la tasa de flujo de gas (refrigerante), consumiendo así poca potencia y corriente.

3. Circuito Inversor – Control de velocidad de motor eléctrico

De la misma manera, ayudan a ajustar la velocidad de rotación de un motor. Con un inversor simple, puedes controlar la velocidad de rotación. El inversor cambia la frecuencia y voltaje bajo Voltaje Variable Frecuencia Variable (VVVF).

4. Circuito Inversor – Solar

Los inversores solares son componentes de sistema fotovoltaico para sistemas fuera de red y conectados a red. En otras palabras, este tipo de inversor tiene funciones únicas hechas para arreglos fotovoltaicos.

5. Circuito Inversor – Red Eléctrica

También, otra aplicación principal de los inversores es en el consumo de energía y red. La fabricación del inversor conectado a red es para alimentar el sistema de distribución de energía eléctrica.

sistema de celda solar con inversor híbrido

Conclusión

En resumen, los pasos anteriores han mostrado que puedes hacer un circuito inversor en casa con los componentes correctos y voltaje de entrada. Aquí, hemos proporcionado un procedimiento sencillo para hacer un inversor y esbozado los componentes requeridos para construirlo.

Además, es aconsejable probar tu inversor después de construirlo para asegurar su eficacia. También, tus ojos deben estar en los diseños de inversores, la potencia de salida o power output.

Mientras tanto, si crees que estos pasos básicos de diseño son bastante complejos o quieres explorar diseños más avanzados, haz clic aquí para obtener más aclaraciones o soporte.