Reiner Sinus-Wechselrichter 200W

Ich möchte 12V DC auf 230V AC 50Hz transformieren, Spitzenlast 200W. Effizienz spielt keine Rolle. Hauptanliegen ist die Reinheit der Sinuswelle.

Wenn ich nach "reinen Sinus-Wechselrichtern" suche, gibt es zwei Arten von Ergebnissen:

  • Verbraucher-Wechselrichter, die behaupten, reine Sinuswellen zu erzeugen, aber die, die ich mir angesehen habe, haben eine massive PWM, die eine massive Filterung erfordern würde.
  • Forschungsarbeiten, die ausgefallene Wechselrichter mit Filterung am Ende vorschlagen.

Die Argumente für PWM-Wechselrichter, von denen ich gelesen habe, sind Effizienz, aber da ich keine Effizienz brauche, frage ich mich, ob PWM und massive Filterung der richtige Weg sind oder ob ich einen altmodischen Wechselrichter mit einigen Motoren oder Linear bauen sollte Verstärker selbst oder gibt es vielleicht Geräte für Bastler in dieser Richtung, die ich nicht gefunden habe?

Bitte teilen Sie uns mit, welche Last Sie anschließen möchten. Reine Sinuswelle ist Marketingsprache. Zumindest wird der Strom für die meisten Lasten sowieso keine Sinuswelle sein, und Schläge davon werden immer in der Spannung zu sehen sein, es sei denn, es sind auch reine Sinusstromlasten mit der zehnfachen Leistung angeschlossen.
"haben eine massive PWM, die eine Massvie-Filterung erfordern würde." "Hauptanliegen ist die Reinheit der Sinuswelle." Sie müssen Ihren Bedarf als messbare physikalische Größe angeben. Was ist das Problem mit der Filterung?
Um eine schnelle Zahl zu nennen: Für meine Steckdosen bräuchte ich eine 40-dB-Filterung bei 17 kHz, für die PWM-Wechselrichter, die ich ausprobiert habe, bräuchte ich mehr.
Das Problem bei nicht schaltenden Halbleitern ist die Verlustleistung. PWM ist für induktive Lasten normalerweise kein Problem, da der Strom sinusförmig ist. Auch Class-D-Verstärker arbeiten mit PWM. Wenn das nicht akzeptabel ist, bleibt nur noch die mechanische Variante oder ein Class-A- oder AB-Verstärker. Der Wirkungsgrad für Klasse A liegt unter 7 % und für AB unter 60 %.
Beachten Sie, dass Sie in den Kommentaren nicht erklärt haben, wie Ihre Last lautet. Warum ist PWM ein Problem?
Obwohl Sie sagen, dass Sie sich keine Sorgen um Effizienz machen, stellen Sie vielleicht fest, dass Sie sich Sorgen um (1/Effizienz) machen . Wenn Ihr Wirkungsgrad beispielsweise 7 % beträgt (wie bei dem in @arniszs Kommentar vorgeschlagenen Klasse-A-Verstärker), benötigen Sie eine Eingangsleistung von 200 W × (1 / 0,07) = 2,9 kW. Ist das wirklich in Ordnung? Hast du wirklich ein 12V, 238A Netzteil? Ist die Ableitung von 2,7 kW Wärme in Ordnung?
@Theodore: Ich dachte, Verstärker der Klasse AB sind immer noch linear und haben einen Wirkungsgrad von 60%.
@Hansebenger Ich habe die Klasse A mit niedrigem Wirkungsgrad als Beispiel verwendet, um darauf hinzuweisen, dass es einen Punkt gibt, an dem Sie sich zumindest etwas Gedanken über die Effizienz machen müssen . Es sieht so aus, als gäbe es jetzt eine detaillierte Antwort, die sich ausführlich mit dem linearen Verstärkerkonzept befasst.
Wenn es um Car-Hifi geht, sind Sie auf dem falschen Weg. Verwenden Sie zwei 12-V-4x30-W-Verstärker und schließen Sie an jeden Kanal einen 30-W-Lautsprecher an.
Was mir die Antworten sagten: Reiner Sinus ist nicht so einfach und es ist nicht nur Energieeffizienz-Wahnsinn, der 50Hz verzerrt.

Antworten (2)

Der altmodische Weg wäre ein "Drehinverter". Verwenden Sie einen 12-V-Motor, um eine 230-V-Lichtmaschine anzutreiben. Passen Sie die Drehzahl des Motors und das Getriebe dazwischen an, um die gewünschten 50 Hz zu erhalten.

Beachten Sie, dass der Motor über 1/3 PS sein müsste.
Da dies der einfachste und reinste Ansatz zu sein scheint, werde ich diese Antwort akzeptieren. Ein anderes Wort dafür ist Motorgenerator: en.wikipedia.org/wiki/Motor%E2%80%93generator#Conversions

Ein vollständig linearer Ansatz wäre ein einfacher Sinusoszillator, gefolgt von einem Leistungsverstärker, gefolgt von einem Aufwärtstransformator. Konzeptionell ziemlich einfach. IRL, nicht so sehr.

Es gibt viele Möglichkeiten für den Oszillator, bestimmt durch den gewünschten harmonischen Verzerrungspegel, die Frequenzgenauigkeit usw. OK, das war einfach.

Der Leistungsverstärker muss nach seinen eigenen Ineffizienzen 200 W leisten, die von einer einzigen 12-V-Schiene gespeist werden. Wenn wir davon ausgehen, dass der Ausgang aufgrund des Headrooms des Ausgangstransistors nicht näher als 1 V an die Schienen herankommen kann, bedeutet dies, dass die Ausgangswellenform in den Transformator 10 V Spitze-zu-Spitze oder 5 V Spitze oder 3,5 Vrms beträgt. Bei 200 W ist das ein Ausgangsstrom von 56,6 Aeff.

Aber warte, es gibt noch mehr. Da der Verstärkerausgang auf 6 VDC und nicht auf GND zentriert ist, muss er mit Wechselstrom in den Ausgangstransformator gekoppelt werden. Das Bewegen von 57 A durch einen Kondensator ohne einen signifikanten Spannungsabfall darüber erfordert einen riesigen Kondensator.

Eine Möglichkeit, dies abzumildern, besteht darin, eine BTL-Konfiguration (bridge-tied load) zu verwenden. Dies erfordert zwei lineare Leistungsverstärker, die um 180 Grad phasenverschoben sind. Dadurch verdoppelt sich die effektive Spannung an der Primärwicklung des Transformators, was den Primärstrom halbiert. Außerdem heben sich die DC-Offsets der beiden Ansteuersignale gegenseitig auf, sodass Sie keinen Koppelkondensator benötigen.

Zuletzt der Ausgangsübertrager. Was Sie verwenden können, ist ein herkömmlicher Abwärtstransformator, der "rückwärts" angeschlossen ist, wobei die Niederspannungssekundärseite als Primärseite angesteuert wird. Ich vermute, dass niemand einen Katalogstandardartikel herstellt, der die Anforderungen an das Spannungsverhältnis und den Eingangsstrom erfüllt. Außerdem ist die Ausgangsimpedanz von 120 VAC nicht annähernd so niedrig wie bei einer Standard-Wechselstromsteckdose. Dies wirkt sich auf die Stabilität der Ausgangsamplitude bei Laständerungen sowie nachgeschaltete Netzfilter aus. Eine Überdimensionierung des Transformators wird dies erheblich verbessern, aber ein 300-400-W-Transformator ist ein großes Stück Eisen.

Es sieht so aus, als hätte Hammond einen 300-VA-Ringkerntransformator mit Spannungen in der Nähe Ihrer Anforderungen. Es kostet ungefähr 80 US-Dollar und wiegt ungefähr 7 Pfund.
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