Cerco inverter onda pura UPS

[Hal9000]

Se ho capito bene il PFC serve a distribuire la corrente equamente lungo tutta la sinusoide, giusto?
Di fatti pensandoci un attimo un condensatore elettrolitico connesso direttamente dopo un ponte radrizzatore sulla 220 si caricherebbe immediatamente nella prima fase di slaita della semionda, lasciando una corrente 0 del picco fino alla ri-discesa verso lo zero corssing, probabilmente da quando l'elettronica con alimentatori switching si è diffusa su larga scala e quindi gli apparati con alimentatori swithcing di questo tipo connessi contemporaneamente sulle linee enel sono aumentati a dismisura il fenomeno dello sfasamento corrente tensione deve essere arrivato a tal punto da iniziare a creare problemi e forse da qui deriva la normativa eropea che obbliga questi apparati ad avere il PFC....

Mi ricordo ancora il vecchio commodore 64 o l'msx che pur essendo i primi home computer avevano ancora il classico trasformatore 50Hz con radrizzatore e livellamento tensione a lato bassa tensione, forse a quell'epoca usando un trasformatore bassa frequenza di mezzo questo sfasamento non era così evidente e.

[Bridge]

La correzione del fattore di potenza è utile per "sanare" lo sfasamento tra tensione e corrente introdotto da carichi con componenti reattivi, ....sfasamento che si riperquote a monte sulla linea esterna.- Per quanto riguarda il PFC inserito negli alimentatori switching dei computer, .....bahhh!.-

Ritornando all'inverter per uso casalingo, la scelta migliore è per avere in OUT una forma d'onda sinusoidale, e qui non ci piove!.- Comunque bisogna tenere presente che esiste sempre un "compromesso".
Forse il problema maggiore che si riscontra, utilizzando un'inverter non sine con andamento periodico, è quello derivante dall'insufficiente valore della tensione di cresta durante ogni semiperiodo.- Il valore dei 220Vrms viene così raggiunto compensando il tempo di durata dell'impulso ad ogni semiciclo.-
Gli inverter non sine e a "basso costo" che il mercato offre per un'impiego saltuario e provvisorio non sono dotati di filtro out e questo ha come conseguenza le problematiche che sono state evidenziate più volte, e riconfermate da Hal qui sopra, .....ma di più non si può pretendere .....si ha per quanto si spende.-
In queste condizioni l'inserzione di un filtro OUT è impegnativo nella progettazione e costruzione, ma ha l'innegabile vantaggio di porre in uscita una forma d'onda perfettamente sinusoidale.- Anche in questo caso, però, non sono tutte "rose e fiori", poichè è sempre presente il signor "compromesso" che coinvolge diversi fronti e qui mi fermo ........-

Il valore di cresta ad ogni semiperiodo di un'onda sinusoidale vale 312volt per ottenere un valore efficace di 220Vac (valore che normalmente si legge tramite un comune tester) ed i 312V non saranno mai raggiunti con un'inverter non sine commerciale.-

621VoltP-P copia.jpg (62.17 KiB) Visto 4730 volte

Sul redaut dell'oscillografo si leggono 6,21Vpp (piccopicco) valore che deve essere diviso per 2 per ottenere il valore della tensione di cresta di un semiperiodo e successivamente moltiplicarlo per 100 per compensare l'attenuazione introdotta dalla sonda di prelievo per salvaguardare l'input dell'amplificatore verticale dello strumento.-
In questo caso: 6,21/2x100=310,5Vp.-
Altro problema conseguente è l'enorme rapporto di trasformazione necessario per salire in tensione dai 12 o 24V, ma questo lo si riscontra anche nei sine.-

Insomma per poter normalmente utilizzare senza problemi e con soddisfazione un'inverter ad onda non sine, ........bisogna costruirselo (ed è questo il vero problema) ottenendo così qualcosa di estremamente diverso, parco nei consumi, "freddo" in qualsiasi condizione, soprattutto robustissimo comprensivo anche della "ciliegina" del dispositivo di spegnimento automatico in assenza di richiesta energetica.-

Costruirselo con questi requisiti significa avere un'inverter di una SETTANTACINQUINA di Kg., e questo può dare un'idea della diversità dell'impostazione con ciò che comunemente una certa tipologia di mercato offre...........-

Come ho detto già in altri post, qui è in funzione un'inverter che realizzai un ventina di anni orsono di cui non ho "MAI" sentito il bisogno di sostituire con altre realizzazioni fatte a posteriori di inverter sinusoidali di potenza adeguata al fabbisogno della famiglia, anche perchè ci sono affezionato e grato, poichè fa il suo lavoro in silenzio, giorno e notte, anno dopo anno e pronto a spegnersi e riaccendersi alla bisogna, sopportando "in pazienza" sgarbi e disattenzioni non volute, ecc.- Un'altro motivo, di non poco conto, è che ha un rendimento estremamente elevato e ciò, in condizioni restrittive di approvvigionamento di energia, situazione presente 23 anni fa, è decisamente importante.-

Volevo mettere qualche link delle foto postate qui in giro, ma non riesco a trovale.-

Quanto scritto qui sopra è soltanto il mio pensiero riguardo all'argomento inverter e come tale può essere condiviso o meno, giusto o sbagliato che sia, ma l'importante è scriverlo per avere la possibilità di scambiare idee e opinioni in modo da poterlo correggere o confermare.-

Bridge

[Luca450Mhz]

Ciao Bridge,
hai ragione che la soluzione ideale è un onda pura; sono pienamente d'accordo con te!
Sarebbe bello davvero poter vedere delle foto del tuo inverter fatto in casa..
Dato che vedo che sei molto preparato nell'argomento, vorrei chiederti una spiegazione ulteriore di una tua frase:

Altro problema conseguente è l'enorme rapporto di trasformazione necessario per salire in tensione dai 12 o 24V, ma questo lo si riscontra anche nei sine.

Cosa comporta, svantaggi e disfunzioni, questo rapporto di trasformazione così elevato?
Utilizzando per esempio inverter a 48 V, quali vantaggi ci sarebbero vedendo l'argomento sotto questo punto di vista?
Grazie mille!
Luca

[Fabio13]

Se ho capito bene il PFC serve a distribuire la corrente equamente lungo tutta la sinusoide, giusto?

Esatto. In pratica, dopo il ponte raddrizzatore la tensione è una doppia semionda, se andassimo a visualizzare la corrente circolante in quel punto vedremmo ancora una doppia semionda esattamente in fase, con un certo ripple sovrapposto (generato dal PWM).
L'utilità del PFC si capisce se immagini tantissimi utilizzatori connessi alla stessa rete. Questi utilizzatori senza PFC andrebbero ad assorbire un picco di corrente in concomitanza con la salita della semionda. Il risultato è che si avrebbe un elevatissimo assorbimento esclusivamente sul picco della tensione di rete, mentre il resto del tempo la corrente sarebbe nulla (il condensatore è carico).
Il PFC distribuisce l'assorbimento di corrente lungo tutto il periodo dell'onda e come scrive Bridge riesce pure a metterlo in fase.

Altro problema conseguente è l'enorme rapporto di trasformazione necessario per salire in tensione dai 12 o 24V, ma questo lo si riscontra anche nei sine.-

Vero, in pratica tutti gli inverter sono divisi in due parti: elevatore di tensione e convertitore DC/AC vero e proprio. Poi sulle configurazioni da utilizzare per i due stadi ci si può sbizzarrire. Fare un elevatore che parte da 12V e arriva a 350V (un po' di margine ci vuole) non è che sia una cosa facilissima.

[Bridge]

Cosa comporta, svantaggi e disfunzioni, questo rapporto di trasformazione così elevato?

L'argomento non è di semplice trattazione e contrariamente a quanto si può immaginare è complesso e questa complessità, estesa anche alla difficoltà e modalità di costruzione, è direttamente proporzionale alla frequenza di impiego.
Realizzare un trasformatore tradizionale (50Hz.), la parte più impegnativa è nella sua costruzione, ma negli alimentatori a commutazione la realizzazione del trasformatore richiede attenzioni particolari.-
Alla domanda ha risposto centrando il problema, Fabio, ma richiederebbe un'intero capitolo.-
Aggiungo solo che le problematiche evidenziate sopra portano conseguentemente alla perdita aggiuntiva localizzata nel rapporto di trasformazione tra primario e secondario (12/24/48Vdc >>>350/450Vdc) per il non ottimale rapporto del coefficiente di mutua induzione tra primario e secondario (massimo teorico =1), rapporto che "svilisce" facendo salire la frequenza di commutazione se non si attua particolari sistemi realizzativi.-
Nella foto qui riportata:
http://offgrid2.altervista.org/download/file.php?id=568
si vede a sinistra il trasformatore del converter boost con primario 140/150Vdc e secondario 340/450Vdc comandato in PWM.- In questo caso la difficoltà realizzativa è decisamente minore per via del rapporto di trasformazione contenuto al limite di 1:3 ed anche per la "umana" frequenza di lavoro (40kHz).-

Fa piacere constatare la presenza di curiosità in merito ad argomenti non comuni.-

Bridge

[Hal9000]

Non tutti gli inverter moderni di potenza e di marca hanno il doppio stadio (DC/DC dielevazione e DC/AC sinusoidale di uscita), per esempio i modelli non di ultima generazione della Studer (parlo delle serie AJ, xpcompact e hp compact comeil mio) internamente hanno una piccola scheda costellata di mosfet, un banco condensatori e mandano la modulazione pwm direttamente su un trasformatore toroidale a bassa frequenza con il solo ausilio di un induttore in ferrite di potenza posto in serie tra mosfet e trasfromatore di potenza a bassa frequenza.

In pratica la conversione DC/AC viene fatta subito dai mosfet che lavorano alla tensione delle batterie e un comune trasformatore a bassa frequenza ha il compito di elevare ed isolare.
E' uno dei motivi che mi ha spinto a comprare questo inverter perchè con un grosso trasformatore tradizionale di mezzo mi pare più robusto, altre marche invece adottano il sistema più compatto e leggero che avete descritto (DC/DC -> 350V -> DC/AC sine) che usa trafromatori in ferrite in alta frequenza.

Ora non so se sulla nuova serie extender della studer adottano lo stesso sistema ho hanno cambiato, bisognerebbe vedere il peso da li si capisce subito

[Bridge]

.......con il solo ausilio di un induttore in ferrite di potenza posto in serie tra mosfet e trasfromatore......

Se ho ben inteso, questo era uno dei metodi utilizzati, al tempo dei tubi, per ottenere la modulazione di ampiezza nei trasmettitori RF, ma era una soluzione costosa e .....pesante.- La gloriosa Geloso impiegava questa tipologia modulando di griglia schermo ed era "eccezzionale" per quei tempi, ma non elemosinava certo nel dimensionamento e ....peso e costo!.-
In un certo senso è la soluzione qui impiegata che sarà evoluta (ma in fin dei conti a che scopo?) eliminando il DC-DC booster sfruttando il vantaggio della presenza di un'accumulo con tensione elevata che normalmente staziona intorno ai 135>147V e interponendo in OUT dopo la serie di filtri un trasformatore elevatore che riporta alla tensione efficace di 220V stabilizzati.
Avevo già accennato alla questone qui:
http://offgrid2.altervista.org/viewtopi ... =318#p6139
e nella fattispecie:

Ora il converter DC-DC ha un rapporto di trasformazione in salita di 1 a 2 e qualcosa, stessa cosa accadrebbe eliminando lo stadio DC link e recuperando lo stesso rapporto di trasformazione sul trasformatore di isolamento di cui sopra che oltretutto fa bene al sistema per motivi vari ed anche semplifica il dimensionamento del filtro LPF.

Allego una foto che illustra questa nuova situazione:
Il boost-converter è disabilitato e l'input DC proveniente dall'accumulo alimenta direttamente il ponte tramite un salutare AMMORTIZZATORE MAGNETICO (mi piace definirlo così) ed i 220ACeff. sono recuperati con un trasformatore elevatore la cui uscita viene controllata dal feed-back.- Nella foto è a destra e parte in colore verde.-

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Alla sinistra del trafo si può vedere "l'ammortizzatore m..." che sostiene il primo induttore del filtro ed il secondo si trova in basso sulla sinistra.-
E' sicuramente eccessiva la "severità" del filtro, .........ma è bene così.-
Nel trasformatore di out ho creato anche una presa con 240V come si può vedere nelle foto sotto dove nel particolare si nota il severo filtraggio di OUT.-

Il valore della tensione riportato in alto sullo schermo deve essere moltiplicato per 100.-

DSCF2343 copia.jpg (55.69 KiB) Visto 4675 volte

DSCF2345 copia.jpg (55.07 KiB) Visto 4675 volte

Bridge