গ্রিড টাই ইনভার্টার: 10 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:58

এটি একটি মাংসের প্রকল্প তাই বকল আপ!

গ্রিড টাই ইনভার্টারগুলি আপনাকে একটি মূল সকেটে শক্তি ঠেলে দিতে সক্ষম করে যা একটি দুর্দান্ত ক্ষমতা। আমি তাদের ডিজাইনের সাথে জড়িত পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং কন্ট্রোল সিস্টেমগুলিকে আকর্ষণীয় মনে করি তাই আমি আমার নিজের তৈরি করেছি। এই প্রতিবেদনটি আমি যা শিখেছি এবং আমি কীভাবে কাজ করেছি তা নথিভুক্ত করে। আমি আপনার যে কোন মন্তব্য করতে আগ্রহী হব

সমস্ত ধারণা স্কেলেবল কিন্তু ফিল্টার ইনডাক্টরস স্যাচুরেটিং শুরু করার আগে এই সেটআপের সর্বোচ্চ আউটপুট ছিল 40 ওয়াট। আউটপুট কারেন্ট ছিল THD <5%সহ সাইনোসয়েডাল।

আমার GitHub এ সফটওয়্যারটি দেখুন

সরবরাহ

• আমি STM32F407 ডেভেলপমেন্ট বোর্ড ব্যবহার করেছি। এটি 168MHz এ চলে এবং এর মধ্যে 3 টি বিল্ট-ইন ADC আছে যা 12 বিট রেজোলিউশনে সক্ষম 2.4MSPS (মিলিয়ন নমুনা প্রতি সেকেন্ড)। এটা পাগলামি!
• আমি DRV8301 ডেভেলপমেন্ট বোর্ড ব্যবহার করেছি। এটি একটি 60v এইচ-ব্রিজ সহ প্রয়োজনীয় গেট ড্রাইভার, বর্তমান শান্ট এবং বর্তমান শান্ট এম্প্লিফায়ার রয়েছে। অনেক সুন্দর!
• আমি 2 আউটপুট ট্যাপ সহ একটি 230-25v টরয়েডাল ট্রান্সফরমার ব্যবহার করেছি। এর মানে হল যে আমাকে সরাসরি মেইন ভোল্টেজ তৈরি করতে হবে না বরং 40 ভোল্টের সর্বোচ্চ ভোল্টেজ দিয়ে কাজ করতে পারব। অনেক বেশি নিরাপদ!
• আমি ফিল্টারের জন্য যে L এবং C মান চেয়েছিলাম তা পাওয়ার জন্য আমি ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটরের লোড একসাথে সংযুক্ত করেছি।
• একটি অসিলোস্কোপ এবং ডিফারেনশিয়াল প্রোব এই ধরনের একটি প্রকল্পের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। আমার একটি পিকোস্কোপ আছে

ধাপ 1: প্রধান শক্তি কি?

পাওয়ার আউটলেটে (ইউকে) আপনি যা পান তা হল 50Hz 230v RMS sinusoidal সংকেত যা খুব কম প্রতিবন্ধকতা সহ। সে সম্পর্কে কিছু কথা বলার আছে:

50Hz - মেইন ফ্রিকোয়েন্সি খুব সঠিকভাবে 50Hz এ রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়। এটি সামান্য পরিবর্তিত হয় কিন্তু 90% সময় 49.9-50.1Hz এর মধ্যে। এখানে দেখো. আপনি কল্পনা করতে পারেন যে বিদ্যুৎকেন্দ্রে সমস্ত বিশাল জেনারেটর দেশের উপরে এবং নিচে একত্রে ঘুরছে। তারা আমাদের জন্য 50Hz সাইনোসয়েডাল সিগন্যাল উৎপাদন করে সমান্তরালভাবে ঘোরায়। তাদের সম্মিলিত বৃহত্তর ঘূর্ণনশীল জড়তা ধীর বা গতি বাড়তে সময় নেয়।

তত্ত্বগতভাবে, যদি গ্রিডের সাথে একটি বিশাল লোড সংযুক্ত থাকে তবে এটি দেশের জেনারেটরগুলিকে ধীর করতে শুরু করবে। যাইহোক, প্রতিক্রিয়া হিসাবে, ন্যাশনাল গ্রিডের কন্ট্রোল অফিসের ছেলেরা বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিকে তাদের বয়লার আটকাতে অনুরোধ করবে, উত্তাপ বাড়িয়ে দেবে এবং সেই জেনারেটরগুলিকে চাহিদা মেটাতে আরও শক্ত করবে। এইভাবে সরবরাহ এবং চাহিদা একে অপরের সাথে ক্রমাগত নাচতে থাকে।

50Hz সিগন্যাল সম্পর্কে আরও একটি কথা বলার আছে। যদিও এটি 50Hz সম্পর্কে খুব সামান্য পরিবর্তিত হয়, শীর্ষস্থানীয় ছেলেরা নিশ্চিত করে যে দিনের গড় ফ্রিকোয়েন্সি ঠিক 50Hz। সুতরাং যদি গ্রিডটি 10 মিনিটের জন্য 49.95Hz এ থাকে, তাহলে তারা নিশ্চিত করবে যে এটি 50.05Hz এ সঞ্চালিত হবে যাতে চক্রের সঠিক সংখ্যা 50Hz x 60seconds x 60minutes x 24hours = 4, 320, 000/দিনে নিয়ে আসে। তারা আন্তর্জাতিক পারমাণবিক সময় ব্যবহার করে ঠিক এই কাজটি করে। গৃহস্থালি, অফিস এবং শিল্প যন্ত্রপাতি তাই সময় রাখার জন্য গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করতে পারে। এটি সাধারণত যান্ত্রিক সকেট টাইমার দিয়ে করা হয় উদাহরণস্বরূপ।

230v - এটি 50Hz সিগন্যালের RMS (Root Mean Square) ভোল্টেজ। প্রকৃত সংকেত একটি 325v শিখর পর্যন্ত দোলায়। এটি জানা গুরুত্বপূর্ণ কারণ আপনি যদি ইনভার্টার তৈরি করেন তবে প্লাগগুলিতে প্রবাহিত হওয়ার জন্য যদি আপনি কোনও স্রোত পেতে যাচ্ছেন তবে আপনাকে এই উচ্চ ভোল্টেজ তৈরি করতে হবে।

বাস্তবে, আপনার বাড়ির একটি প্লাগে দেখা ভোল্টেজগুলি বেশ পরিবর্তনশীল। তারের, সংযোগকারী, ফিউজ, ট্রান্সফরমার ইত্যাদিতে প্রতিরোধের মধ্যে ভোল্টেজ ড্রপের কারণে সর্বত্র প্রতিরোধ রয়েছে। যদি আপনি 11 কিলোওয়াট (যেটি ~ 50Amps) টেনে বৈদ্যুতিক ঝরনা চালু করেন তাহলে এমনকি 0.2ohms প্রতিরোধও আপনাকে 10 ভোল্ট ছাড়িয়ে দেবে। আপনি এটি দেখতে পারেন যে লাইটগুলি এত সামান্যভাবে নিভে যাচ্ছে। বড় মোটর, যেমন হুভারের মধ্যে থাকা বিশাল স্রোত টানছে যখন মোটর গতিতে উঠে যায়। তাই আপনি প্রায়ই লাইট জ্বালানোর সময় হালকা ঝলক দেখতে পান।

আমার কথা হল, মেইন ভোল্টেজ অনেক বেশি পরিবর্তনশীল। এখানে যুক্তরাজ্যে এটি +10%/-6% সহনশীলতার সাথে 230v হওয়ার কথা। আশেপাশের বড় বড় লোড চালু/বন্ধ হয়ে গেলে আপনি হঠাৎ পরিবর্তন এবং ওঠানামা দেখার আশা করতে পারেন। টাম্বল ড্রায়ার, কেটলস, ওভেন, হুভার ইত্যাদি ভাবুন।

সাইনোসয়েডাল - সংকেতটি একটি সুন্দর পরিষ্কার সাইন ওয়েভ হওয়া উচিত কিন্তু বাস্তবে কিছু অ -রৈখিক যন্ত্রপাতি সাইন ওয়েভ চক্রের নির্দিষ্ট পয়েন্ট থেকে তাদের শক্তি চুষে নেয়। এটি বিকৃতির সূচনা করে এবং সে কারণেই সংকেতটি নিখুঁত সাইন ওয়েভ নয়। নন লিনিয়ার লোড সাধারণত কম্পিউটার পাওয়ার সাপ্লাই, ফ্লুরোসেন্ট লাইট, চার্জার, টিভি ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত করে।

মোট সুরেলা বিকৃতি (THD) তরঙ্গাকৃতিতে এটি পরিমাপ করে। একটি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল আউটপুট কিভাবে পরিষ্কার করার জন্য নিয়ম আছে। যদি এটি পরিষ্কার পরিচ্ছন্ন সংকেত তৈরি করতে অক্ষম হয় তবে এটি বিক্রয়ের জন্য অনুমোদিত হবে না। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ গ্রিডে সুরেলা বিষয়বস্তু এর সাথে সংযুক্ত কিছু ডিভাইসের দক্ষতা হ্রাস করে (বিশেষত অদ্ভুত সুরেলা)। আমি বিশ্বাস করি সর্বোচ্চ অনুমোদিত THD হল 8%

কম প্রতিবন্ধকতা - একটি গ্রিড টাই ইনভার্টার সম্পর্কে চিন্তা করার সময় এটি বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ হবে। সেখানে সব ধরণের লোড সংযুক্ত থাকে যার মধ্যে রয়েছে ইনডাকটিভ, রেজিস্টিভ এবং মাঝে মাঝে ক্যাপাসিটিভ লোড। সুতরাং প্রতিবন্ধকতা অজানা এবং পরিবর্তনযোগ্য। প্রতিরোধ ক্ষমতা খুব ছোট মানে যদি আপনি একটি উচ্চ বর্তমান লোড সংযোগ করেন, ভোল্টেজ মোটেও কমবে না।

ধাপ 2: কিভাবে গ্রিডে বিদ্যুৎ চাপানো যায়

গ্রিডে শক্তি ঠেলে দেওয়ার জন্য আমাদের একটি সংকেত সংশ্লেষণ করতে হবে যা মেইনগুলির ফ্রিকোয়েন্সি এবং ফেজের সাথে ঠিক মেলে কিন্তু ভোল্টেজের সাথে সামান্য বেশি।

গ্রিডের কম প্রতিরোধের কারণে সেই ভোল্টেজটি ঠিক কতটা উচ্চতর তা জানা কঠিন। আর আরএমএস ভোল্টেজের ওঠানামা হওয়ার সাথে সাথে আমাদের এটির সাথে ওঠানামা নিশ্চিত করতে হবে। শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট 50Hz ভোল্টেজ সংকেত উৎপাদন করে যা মূল ভোল্টেজের চেয়ে সামান্য বেশি কাজ করে না!

আউটপুট কারেন্টের PI কন্ট্রোল

আমাদের যা দরকার তা হল একটি কন্ট্রোল লুপ যার মাধ্যমে আমরা তাত্ক্ষণিক কারেন্ট পরিমাপ করি যা আমরা গ্রিডে ingুকিয়ে দিচ্ছি এবং স্বয়ংক্রিয়ভাবে আমাদের আউটপুট ভোল্টেজকে সামঞ্জস্য করে যা আমরা চাই বর্তমানকে চালাতে পারি। এটি কার্যকরভাবে আমাদের আউটপুটকে একটি বর্তমান উৎসে (ভোল্টেজের উৎসের পরিবর্তে) রূপান্তরিত করবে যা কম প্রতিবন্ধকতা চালানোর জন্য আরো উপযুক্ত। আমরা একটি PI (আনুপাতিক ইন্টিগ্রাল) কন্ট্রোল লুপ ব্যবহার করে এটি অর্জন করতে পারি:

পিআই কন্ট্রোল লুপ অসাধারণ! তাদের 3 টি অংশ রয়েছে:

• পরিমাপ করা মান - বর্তমান আমরা মেইনগুলিতে রাখছি
• সেটপয়েন্ট - বর্তমান আমরা মেইনগুলিতে ধাক্কা দিতে চাই
• আউটপুট - সংকেত ভোল্টেজ উৎপন্ন

প্রতিবার যখন আমরা পিআইডি অ্যালগরিদমকে কল করি, আমরা সাম্প্রতিকতম বর্তমান পরিমাপ এবং আমরা যে সেটপয়েন্টটি চাই তা পাস করি। এটি একটি নির্বিচারে সংখ্যা ফেরত দেবে (উৎপাদনের জন্য আউটপুট ভোল্টেজের সমানুপাতিক)।

আমাদের পিআইডি কন্ট্রোল অ্যালগরিদম আমাদের যে কোন মুহূর্তে আমরা যে আউটপুট কারেন্ট চাই তা চয়ন করতে পারি। 50Hz সাইনোসয়েডাল আউটপুট কারেন্ট উৎপাদনের জন্য আমাদের ক্রমাগত একটি সাইনোসয়েডাল ফ্যাশনে আমাদের অনুরোধ করা কারেন্ট পরিবর্তন করতে হবে।

PID অ্যালগরিদমকে প্রতি 100us বলা হয় (প্রতি 50Hz চক্রের 200 গুণ সমান)। প্রতিবার এটি বলা হয় এটি আউটপুট ভোল্টেজের সাথে সরাসরি সমন্বয় করতে সক্ষম হয় এবং অতএব পরোক্ষভাবে আউটপুট কারেন্ট সামঞ্জস্য করে। ফলস্বরূপ আমরা প্রতি 100us প্রতিটি ধাপের সাথে ছবিতে দেখানো অনুরূপ একটি ধাপযুক্ত বর্তমান আউটপুট উত্পাদন করে। যে যথেষ্ট রেজল্যুশন প্রদান করে।

ফিড ফরওয়ার্ড কন্ট্রোল

আমরা একটি ফিডফরওয়ার্ড কন্ট্রোলার যোগ করে পিআই কন্ট্রোলারের কাজের চাপ ব্যাপকভাবে কমাতে পারি। এটা সহজ! আমরা আনুমানিক আউটপুট ভোল্টেজ জানি যা আমাদের তৈরি করতে হবে (তাত্ক্ষণিক গ্রিড ভোল্টেজের মতো)। আউটপুট কারেন্ট চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় ক্ষুদ্র অতিরিক্ত ভোল্টেজ যোগ করার জন্য PI কন্ট্রোলারকে ছেড়ে দেওয়া যেতে পারে।

নিজেই ফিডফরওয়ার্ড কন্ট্রোলার ইনভার্টারের আউটপুট ভোল্টেজের সাথে গ্রিডের ভোল্টেজের সাথে মেলে। যদি আমরা পর্যাপ্ত পরিমাণে মেলে তবে কোন স্রোত প্রবাহিত হওয়া উচিত নয়। ফিডফরওয়ার্ড কন্ট্রোল তাই 99% আউটপুট কন্ট্রোল করছে।

গ্রিডের কম প্রতিরোধের কারণে, আমাদের এফএফ আউটপুট ভোল্টেজ এবং গ্রিড ভোল্টেজের মধ্যে যে কোনও পার্থক্য বড় স্রোতের সৃষ্টি করবে। আমি তাই বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল এবং গ্রিডের মধ্যে 1ohm বাফার প্রতিরোধের যোগ করেছি। এটি ক্ষতির পরিচয় দেয়, তবে গ্র্যান্ড স্কিমে এগুলি বেশ ছোট।

ধাপ 3: PWM ব্যবহার করে আউটপুট ভোল্টেজ তৈরি করা

যদিও আমরা পরোক্ষভাবে আউটপুট কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করছি, এটি একটি আউটপুট ভোল্টেজ যা আমরা যে কোন মুহূর্তে তৈরি করছি। আমরা আমাদের আউটপুট ভোল্টেজ উৎপাদনের জন্য PWM (পালস প্রস্থ মডুলেশন) ব্যবহার করি। PWM সংকেত সহজেই মাইক্রোকন্ট্রোলার দ্বারা উত্পাদিত হতে পারে এবং সেগুলি একটি এইচ-ব্রিজ ব্যবহার করে পরিবর্ধন করা যায়। এগুলি 2 টি প্যারামিটার, ফ্রিকোয়েন্সি এফ এবং ডিউটি চক্র ডি দ্বারা চিহ্নিত সাধারণ তরঙ্গাকৃতি।

একটি PWM তরঙ্গাকৃতি 2 ভোল্টেজের মধ্যে স্যুইচ করে, আমাদের ক্ষেত্রে 0v এবং Vsupply

• D = 1.0 এর সাথে PWM তরঙ্গরূপ Vsupply এ কেবল DC
• D = 0.5 দিয়ে, আমরা 0.5 x Vsupply এর গড় ভোল্টেজ সহ একটি বর্গাকার তরঙ্গ পাই, (অর্থাৎ D x Vsupply)
• D = 0.1 এর সাথে, আমরা 0.1 x Vsupply এর গড় সময়ের সাথে একটি স্পন্দিত তরঙ্গরূপ পাই
• D = 0.0 এর সাথে, আউটপুট একটি সমতল (0v এ DC)

গড় ভোল্টেজ কী কী। লো-পাস ফিল্টারের সাহায্যে আমরা ডিসি এভারেজ কম্পোনেন্ট ব্যতীত সবকিছু অপসারণ করতে পারি। তাই PWM ডিউটি চক্র D কে পরিবর্তিত করে, আমরা যেকোন ডিসি ভোল্টেজকে পছন্দসই করতে সক্ষম। মিষ্টি!

একটি এইচ-ব্রিজ নিয়োগ

একটি এইচ-ব্রিজ 4 টি সুইচিং উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত। এগুলি BJTs, MOSFETs বা IGBT হতে পারে। সাইন ওয়েভের প্রথমার্ধ (0 - 180 ডিগ্রী) উৎপাদনের জন্য, আমরা Q3 বন্ধ এবং Q4 চালু করে (অর্থাৎ D = 0 দিয়ে PWM প্রয়োগ করে) ফেজ B কম সেট করি। এরপর আমরা আমাদের PWMing সঞ্চালন করি A সেকেন্ড হাফে, যেখানে VAB নেগেটিভ আমরা ফেজ A লো সেট করি এবং আমাদের PWM ফেজ B তে প্রয়োগ করি। এটি বাইপোলার সুইচিং নামে পরিচিত।

H- ব্রিজের MOSFET গুলি অবশ্যই একজন গেট ড্রাইভার দ্বারা চালিত হতে হবে। এটি নিজস্ব একটি বিষয় কিন্তু একটি সাধারণ চিপ এটির যত্ন নিতে পারে। DRV8301 dev বোর্ড সুবিধাজনকভাবে H-Bridge, গেট ড্রাইভার এবং বর্তমান শান্টগুলি আমাদের জন্য এই প্রকল্পটিকে অনেক সহজ করে তোলে।

ধাপ 4: বর্তমান পরিমাপ

এইচ-ব্রিজের প্রতিটি পায়ে একটি শান্ট প্রতিরোধক এবং একটি ডিফারেনশিয়াল পরিবর্ধক রয়েছে। আমাদের শান্টগুলি হল 0.01ohms এবং আমাদের পরিবর্ধকগুলি 40 লাভের জন্য সেট করা আছে। অতএব 1 Amp শান্ট জুড়ে 10mV বিকাশ করে যা পরবর্তীতে 400mV এ উন্নীত হয়।

শান্ট এম্প্লিফায়ার থেকে আউটপুটগুলি 12 বিট এডিসি দ্বারা STM32F407 এ ক্রমাগত রূপান্তর মোডে চলছে। ADCs 110KSPS এ প্রতিটি শান্টের নমুনা সেট করে এবং DMA কন্ট্রোলার স্বয়ংক্রিয়ভাবে র in্যামে 11 শব্দের সার্কুলার বাফারে রূপান্তর লিখবে। যখন একটি বর্তমান পরিমাপ চাওয়া হয় তখন আমরা একটি ফাংশনকে কল করি যা এই 11 শব্দের বাফারের মধ্যম মান প্রদান করে।

যেহেতু আমরা প্রতিটি PID পুনরাবৃত্তির (10KHz এ) বর্তমান পরিমাপের অনুরোধ করছি কিন্তু 110KHz হারে আমাদের 11 টি শব্দ ADC বাফার পূরণ করছি, তাই আমাদের প্রতিটি PID পুনরাবৃত্তির সম্পূর্ণ নতুন তথ্য পাওয়া উচিত। মাঝারি ফিল্টার ব্যবহার করার কারণ হল, কারণ PWM স্যুইচিং মিশ্রণে স্পাইক প্রবর্তন করতে পারে এবং মিডিয়ান ফিল্টারগুলি খুব কার্যকরভাবে এডিসি নমুনাগুলিকে নির্মূল করে।

এখানে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়: আমরা বর্তমান পরিমাপের জন্য এইচ-ব্রিজের কোন পা ব্যবহার করি? আচ্ছা এটা নির্ভর করে যে আমরা বর্তমানে কোন পায়ে PWMing করছি এবং কোনটি কম রাখা হয়েছে। যে লেগটি নিচু করে রাখা হয় সেটি হল আমরা আমাদের কারেন্ট পরিমাপ করতে চাই যেহেতু কারেন্ট সবসময় সেই দিকে শান্ট রেসিস্টরের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। তুলনামূলকভাবে, PWMed হচ্ছে, যখন হাই-সাইড MOSFET চালু থাকে এবং লো-সাইড বন্ধ থাকে তখন লো-সাইড শান্টের মধ্য দিয়ে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। সুতরাং, আমরা ইনভার্টারের আউটপুট পোলারিটির উপর ভিত্তি করে কোন লেগকে কারেন্ট পরিমাপ করি তা পরিবর্তন করি। আপনি ছবিতে এটি পরিষ্কারভাবে দেখতে পাচ্ছেন, একটি সময়ের মধ্যে শান্ট এম্প্লিফায়ারগুলির একটি থেকে আউটপুট দেখানো। স্পষ্টতই আমরা মসৃণ বিটের সময় রিডিং নিতে চাই।

আমাদের বর্তমান রিডিং ডিবাগ করতে সাহায্য করার জন্য। আমি STM32F407 এ ডিজিটাল-টু-এনালগ কনভার্টার সেট আপ করেছি। আমি বর্তমান রিডিংগুলি লিখেছিলাম যা আমি পেয়েছিলাম এবং আউটপুটটি স্কোপ করেছি। আপনি চূড়ান্ত ছবিতে এটি দেখতে পারেন, নীল হল আউটপুট বাফার প্রতিরোধক জুড়ে ভোল্টেজ (অর্থাৎ। আউটপুট কারেন্ট/1.1ohms) এবং লাল সংকেত হল আমাদের DAC আউটপুট।

ধাপ 5: আউটপুট ফিল্টার করা

আউটপুট ফিল্টার ডিজাইনের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। আমাদের এটি থেকে এই বৈশিষ্ট্যগুলির প্রয়োজন:

1. সমস্ত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সুইচিং ব্লক কিন্তু একটি 50Hz সংকেত পাস
2. কম লোকসান
3. অনুরণিত করার জন্য নয়!
4. স্রোত এবং ভোল্টেজ জড়িত মোকাবেলা করতে

ফ্রিকোয়েন্সি এফ, ডিউটি সাইকেল ডি এর PWM সংকেতের ফুরিয়ার রূপান্তর 0 - Vsupply ভোল্টের মধ্যে হল: (D x Vsupply) + মৌলিক ফ্রিকোয়েন্সি F এ সাইন ওয়েভ, এবং তারপরে সুরেলা

ইহা অসাধারণ! এর মানে হল যদি আমরা আমাদের PWM সিগন্যালটি কম পাস ফিল্টারের মাধ্যমে রাখি যা PWM মৌলিক এবং উপরের সবকিছুকে ব্লক করে। আমরা কেবল ডিসি ভোল্টেজ শব্দটি রেখেছি। ডিউটি চক্রের পরিবর্তনের মাধ্যমে আমরা সহজেই 0 - Vsupply এর মধ্যে যেকোনো ভোল্টেজ তৈরি করতে পারি যা ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

উপরে উল্লিখিত কাঙ্ক্ষিত বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে আমরা আউটপুট ফিল্টার ডিজাইন করতে পারি। ক্ষতি এড়ানোর জন্য আমাদের ন্যূনতম প্রতিরোধের সাথে তৈরি একটি কম পাস ফিল্টার দরকার। অতএব আমরা শুধু ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটার ব্যবহার করি। যদি আমরা 1 - 2KHz এর মধ্যে একটি অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি বেছে নিই তবে আমরা অনুরণন এড়িয়ে যাব কারণ আমরা সেই ফ্রিকোয়েন্সিটির কাছাকাছি কোনও সংকেত ইনজেকশন দিচ্ছি না। এখানে আমাদের ফিল্টার ডিজাইন। আমরা C1 জুড়ে ভোল্টেজ হিসাবে আমাদের আউটপুট গ্রহণ করি।

L1 = L2 = 440uH, C1 = 8.4uF নির্বাচন করে আমরা 1.85KHz এর অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি গণনা করি। এগুলি বাস্তবসম্মত উপাদান মানও।

আমাদের ইন্ডাক্টররা আমাদের প্রত্যাশিত স্রোতে স্যাচুরেট করা শুরু করবেন না তা নিশ্চিত করা গুরুত্বপূর্ণ। আমি যে ইন্ডাক্টর ব্যবহার করেছি তার একটি 3A স্যাচুরেশন কারেন্ট আছে। এটি আমাদের সার্কিটের আউটপুট পাওয়ারের সীমাবদ্ধ ফ্যাক্টর হবে। ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ রেটিংও বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ। আমি কিছু 450v সিরামিক ব্যবহার করছি যা এই ক্ষেত্রে খুব বেশি!

বোড প্লট (সামান্য ভিন্ন L/C মানগুলির জন্য) LTspice ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে। এটি আমাদের দেখায় যে বিভিন্ন ইনপুট ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে চাপ দেওয়া হয়েছে। আমরা 1.8KHz এ অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি স্পষ্টভাবে দেখতে পাচ্ছি। এটি দেখায় যে একটি 50Hz সিগন্যাল প্রায় সম্পূর্ণরূপে বিশৃঙ্খল নয় যেখানে আমি আপনাকে বলতে পারি একটি 45 KHz সংকেত 54dB দ্বারা হ্রাস করা হয়!

সুতরাং আসুন আমাদের PWM ক্যারিয়ার ফ্রিকোয়েন্সি choose 45KHz হতে চয়ন করি। উচ্চতর PWM ক্যারিয়ার ফ্রিকোয়েন্সি নির্বাচন করে, ফিল্টার ফ্রিকোয়েন্সি উচ্চতর করা যেতে পারে। এটি ভাল কারণ এটি এল এবং সি মানগুলিকে ছোট করে। এর অর্থ ছোট এবং সস্তা উপাদান। নেতিবাচক দিক হল, উচ্চতর পিডব্লিউএম সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি ট্রানজিস্টর সুইচগুলিতে আরও বেশি ক্ষতি করে।

ধাপ 6: ফেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি সিঙ্ক্রোনাইজ করা

প্রধান ফেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি সিঙ্ক্রোনাইজিং যা একটি গ্রিড টাই ইনভার্টার তৈরি করে। মেইন সিগন্যালের সঠিক ফেজ ট্র্যাকিং অর্জনের জন্য আমরা একটি PLL (ফেজ লকড লুপ) এর একটি ডিজিটাল বাস্তবায়ন ব্যবহার করি। আমরা এটি দ্বারা করি:

1. প্রধান ভোল্টেজ নমুনা
2. আমাদের নিজস্ব একটি স্থানীয় 50Hz সাইনোসয়েডাল সংকেত তৈরি করা
3. আমাদের স্থানীয় সংকেত এবং প্রধান সংকেতের মধ্যে পর্বের তুলনা করা
4. স্থানীয় সংকেতের ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করা যতক্ষণ না 2 সংকেতের মধ্যে পর্যায় পার্থক্য শূন্য হয়

1) প্রধান ভোল্টেজ নমুনা

আমরা লাইন ভোল্টেজ পড়তে একটি 3 য় ADC চ্যানেল কনফিগার করি। এটি আমরা ভোল্টেজ দ্বারা একটি ট্রান্সফরমার ট্যাপ বিভক্ত করে দেখিয়েছি। এটি প্রায় 1.65v পরিবর্তিত একটি স্কেল ভোল্টেজ প্রদান করে যা ঠিক গ্রিড ভোল্টেজের প্রতিনিধিত্ব করে।

2) একটি স্থানীয় 50Hz সাইনোসয়েডাল সংকেত তৈরি করা আমাদের নিজস্ব স্থানীয় 50Hz সাইন ওয়েভ তৈরি করা সহজ। আমরা 256 সাইন ভ্যালুর একটি লুকআপ টেবিল সংরক্ষণ করি। আমাদের সিমুলেটেড সাইন ভ্যালু সহজেই একটি লুকআপ ইনডেক্স ব্যবহার করে পাওয়া যায় যা টেবিলের মাধ্যমে ক্রমবর্ধমানভাবে আবর্তিত হয়।

50Hz সংকেত পাওয়ার জন্য আমাদের অবশ্যই আমাদের সূচকটি সঠিক হারে বৃদ্ধি করতে হবে। যথা 256 x 50Hz = 12, 800/s। আমরা 168MHz এ ক্লক করা টাইমার 9 ব্যবহার করে এটি করি। 168MHz/12800 = 13125 ঘড়ির টিক অপেক্ষা করে আমরা আমাদের সূচকে সঠিক হারে এগিয়ে যাব।

3) আমাদের স্থানীয় সংকেত এবং প্রধান সংকেত এর মধ্যে পর্যায় তুলনা এটি একটি দুর্দান্ত অংশ! যদি আপনি 1 মেয়াদে cos (wt) x sin (wt) এর পণ্যকে একীভূত করেন তাহলে ফলাফল শূন্য। যদি ফেজ পার্থক্য 90 ডিগ্রী ছাড়া অন্য কিছু হয় তবে আপনি একটি ননজিরো নম্বর পাবেন। গাণিতিকভাবে:

অবিচ্ছেদ্য [Asin (t) x Bsin (t + φ)] = Ccos (φ)

এটা অসাধারণ! এটি আমাদের প্রধান সংকেত, sin (ωt) কে আমাদের স্থানীয় সংকেত, sin (+t + φ) এর সাথে তুলনা করতে এবং একটি মান পেতে দেয়।

তবে এমন একটি সমস্যা রয়েছে যার সমাধান করা প্রয়োজন: যদি আমরা আমাদের সংকেতগুলো পর্যায়ক্রমে থাকতে চাই তাহলে আমাদের স্থানীয় ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করতে হবে যাতে Ccos (φ) শব্দটি সর্বাধিক রাখা যায়। এটি খুব ভাল কাজ করবে না এবং আমরা দরিদ্র পর্যায় ট্র্যাকিং পেতে পারি। এর কারণ হল ɑcos (φ) এর d/dφ 0 = 0.। যে জানার জন্য?

স্যাম্পলড মেইন সিগন্যালকে 90 ডিগ্রি দ্বারা ধাপে ধাপে পরিবর্তন করা আরও ভাল হবে যাতে এটি cos (ωt + φ) হয়ে যায়। তারপর আমরা এই আছে:

অবিচ্ছেদ্য [Asin (t) Bcos (t + φ)] = Csin (φ)

90 ডিগ্রী ফেজ শিফট প্রবর্তন করা সহজ, আমরা শুধু আমাদের প্রধান ADC ভোল্টেজের নমুনাগুলিকে একটি বাফারের এক প্রান্তে andুকিয়ে দেই এবং পরবর্তীতে 90 ডিগ্রির একটি ফেজ শিফটের সাথে সামঞ্জস্য রেখে বেশ কয়েকটি নমুনা বের করি। যেহেতু গ্রিডের ফ্রিকোয়েন্সি কমপক্ষে 50Hz থেকে পরিবর্তিত হয় একটি সহজ সময় বিলম্ব কৌশল উজ্জ্বলভাবে কাজ করে।

আমরা এখন আমাদের স্থানীয় সিগন্যালের সাথে আমাদের 90 ডিগ্রি ফেজ শিফট মেইন সিগন্যালকে গুণ করি এবং শেষ সময়ের মধ্যে (অর্থাৎ শেষ 256 টি মান) পণ্যের একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ ধরে রাখি।

আমরা যে ফলাফলটি জানি তা শূন্য হবে যদি 2 টি সিগন্যাল যথাযথভাবে 90 ডিগ্রি দূরে রাখা হয়। এটি দুর্দান্ত কারণ এটি ফেজ শিফটকে পূর্বাবস্থায় ফিরিয়ে দেয় যা আমরা কেবলমাত্র প্রধান সংকেতে প্রয়োগ করেছি। শুধু স্পষ্ট করার জন্য, অবিচ্ছেদ্য শব্দটি সর্বাধিক করার পরিবর্তে আমরা এটিকে শূন্য রাখার চেষ্টা করছি এবং আমরা আমাদের প্রধান সংকেতটি পর্যায়ক্রমে পরিবর্তন করছি। এই 2 টি পরিবর্তন দ্বারা প্রবর্তিত 90 ডিগ্রী ফেজ শিফট একে অপরকে বাতিল করে দেয়।

সুতরাং যদি Integral_Result <0 আমরা জানি আমরা আমাদের স্থানীয় অসিলেটর ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধি করতে হবে যাতে এটিকে মূল স্তরে ফিরিয়ে আনা যায় এবং বিপরীতভাবে।

4) স্থানীয় সংকেতের ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করা এই বিটটি সহজ। আমরা আমাদের ইনডেক্সের মাধ্যমে ইনক্রিমেন্টের মধ্যবর্তী সময়কে সামঞ্জস্য করি। আমরা ফেজ ডিফারেন্স কতটা দ্রুত সংশোধন করতে পারি তা মূলত সীমাবদ্ধ করে রাখি। আমরা এটি একটি পিআই কন্ট্রোলার ব্যবহার করে খুব ছোট আই টার্ম দিয়ে করি।

এবং এটাই. আমরা আমাদের স্থানীয় সাইন ওয়েভ অসিলেটর (যা আউটপুট বর্তমান সেটপয়েন্ট সেট করে) প্রধান ভোল্টেজের সাথে পর্যায়ক্রমে লক করেছি। আমরা একটি PLL অ্যালগরিদম প্রয়োগ করেছি এবং এটি একটি স্বপ্নের মতো কাজ করে!

আমাদের স্থানীয় অসিলেটরের ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ানোর ফলে মেইন সিগন্যালে রাখা ফেজ শিফটও কমে যায়। যেহেতু আমরা ফ্রিকোয়েন্সি সমন্বয়কে +/- 131 টিকস (+/- ~ 1%) সীমাবদ্ধ করছি তাই আমরা ফেজ শিফটকে সর্বাধিক +/- 1 by দ্বারা প্রভাবিত করব। পর্যায় সমলয় হওয়া অবস্থায় এটি মোটেও গুরুত্বপূর্ণ নয়।

তাত্ত্বিকভাবে যদি মেইন ফ্রিকোয়েন্সি 0.5Hz এর বেশি বিচ্যুত হয় তাহলে আমরা আমাদের ফেজ লক হারিয়ে ফেলব। আমরা আমাদের স্থানীয় অসিলেটর ফ্রিকোয়েন্সি কতটা সামঞ্জস্য করতে পারি সে সম্পর্কে আমাদের উপরের সীমাবদ্ধতার কারণে এটি হয়েছে। তবে গ্রিডটি ব্যর্থ না হওয়া পর্যন্ত এটি ঘটবে না। আমাদের দ্বীপ-বিরোধী সুরক্ষা যে কোন উপায়েই এই মুহুর্তে শুরু হবে।

অফসেট থেকে ইনফেজ সিগন্যাল শুরু করার জন্য আমরা যথাসাধ্য চেষ্টা করার জন্য শুরুতে একটি শূন্য ক্রসিং সনাক্তকরণ করি।

ধাপ 7: দ্বীপবিরোধী

উইকিপিডিয়ার দ্বীপপুঞ্জ এবং দ্বীপবিরোধী কৌশল সম্পর্কে একটি দুর্দান্ত নিবন্ধ রয়েছে। এটাও বোঝায় যে, মানুষ যখন হিস্প করে এবং এই বিষয়ে আসে তখন প্রয়োজনের চেয়ে বেশি চাপড় দেয়। "ওহ, আপনি নিজের গ্রিড টাই ইনভার্টার তৈরি করতে পারবেন না, আপনি কাউকে হত্যা করবেন ইত্যাদি"

উইকিপিডিয়া নিবন্ধ দ্বারা আরও ভালভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে আমরা কয়েকটি নিরাপত্তা সতর্কতা নিযুক্ত করি যা একসাথে পর্যাপ্ত সুরক্ষা প্রদান করে (আমার মতে):

1. আন্ডার/ওভার ভোল্টেজ
2. কম/ওভার ফ্রিকোয়েন্সি

আমরা কেবল আমাদের স্যাম্পলড স্কেলড মেইন ভোল্টেজ বিশ্লেষণ করে এই পরিস্থিতিগুলি সনাক্ত করতে পারি। যদি কিছু অদ্ভুত হয়ে যায়, এইচ-ব্রিজটি অক্ষম করুন এবং জিনিসগুলি স্বাভাবিক হওয়ার জন্য অপেক্ষা করুন।