Inverter forte puissance 12v DC->220v AC

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Je me lance dans la réalisation d'un projet onduleur (inverter) 12vdc/220ac piloté essentiellement par une Arduino uno R4...

Caractéristiques de base:

  • Convertir du 12vdc en 220vac pur sinus 50hz
  • Contrôle de la capacité batterie avec coupure quand la batterie est faible
  • Affichage de la consommation 12vdc en Ampères
  • Affichage de la consommation AC en watts

C'est un premier jet, il va de soit que si tout fonctionne comme je le souhaite, j'apporterai des améliorations au système.

Ma première recherche s'est orientée vers la réalisation d'une sinusoïde quasi parfaite et stable à 50hz, pour ce faire j'ai utilisé le DAC de la r4 avec la librairie fournie analogWave qui est très stable en fréquence mais très pauvre en qualité (la sinusoïde comporte des marches d'escalier).

Pour améliorer cet inconvénient, j'ai modifié le fichier analogWave.h en changeant le nombre de sample pour les courbes.

en tête de fichier la ligne: #define SAMPLES_FOR_PREDEFINED_WAVE 24

a été modifiée avec cette valeur: #define SAMPLES_FOR_PREDEFINED_WAVE 96

J'obtiens une courbe à peu près lisse voir photo 1, mais variant de 0 à 4.5v donc pas alternative.

la suite arrive bientôt.

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Olivier

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hello

Maintenant tu es condamné à réussir :innocent:

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Bonsoir

pour la stabilité de la fréquence ce sera pas mieux que 1% en plus ou en moins, c'est peut être convenable dans ton application.

Faute de quartz ou de résonnateur céramique comme source d'horloge de base :roll_eyes: , les R4M1 des UNO R4 reposent sur l'oscillateur interne HOCO à 48kHz +/- 1% (Data sheet des R4M1page 58)

Tu utilises le DAC en mode 12bits pour réduire la hauteur des marches d'escalier ?
Dans le cas d'une utilisation du DAC par AnalogWrite() la commande suivante met en 12bits
analogWriteResolution(12);
pour Wave() c'est sans doute une autre affaire.....

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Pas besoin du 12 bits, avec 8 bits tu as déjà 256 valeurs possible sur une rampe ce qui est déjà plutôt bien, ensuite il faut lisser avec un RC approprié.

Comme ça on obtient une courbe parfaitement acceptable comparé au pur sinus qu'on trouve sur le marché.

Olivier

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Là, je galère un peu sur l'étage de puissance, avec une sortie du dac qui varie de 0v à 5v(4.5) pas facile d'avoir une sortie qui varie de 0v à 12v via un mofset, j'avoue que je me prends un peu la tête.

Et surtout comment limiter le courant qui va passer dans le transformateur.

amitié

Olivier

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Bonjour
j'ai un doute sur la faisabilité d'une solution 100% analogique pour cette application en partant d'un 'belle' sinusoïde entre 0 et 5V

Il me semble que les onduleurs de puissance 12v->220v font travailler une paire de Mosfets (1 par altenance) en commutation avec une modulation de largeur d'impulsion dosée pour , après filtrage, amener les harmoniques à un niveau acceptable.

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C'est ce que j'ai vu faire sur les gros onduleurs tri chez Merlin Gerin et les petits mono sur batteries chez MGE UPS.

Vouloir "amplifier" un signal analogique avec des MOS, je crains que c'est vouloir faire une chaufferette et gaspiller en pertes joules!

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Le signal de 0 à 5v n'est pas un souci, une capacité élimine la composante continue, on se retrouve avec un signal alternatif de -2.5 à +2.5v.

Testé et ça fonctionne.

Par contre le Mofset n'est pas trop ma tasse de thé donc il faut que je me familiarise avec leur utilisation.

Dernier problème, il faut que je trouve un transformateur à la hauteur.

Voili Voilou :slight_smile:

Amitié

Olivier

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Oui, ça on connaît, c'est le filtre passe bas.

Mais comment vous faite avec un CI sensé sortir du 0-5V et alimenté en 0V/+5V je présume pour faire du -2,5V?

Vous avez un schéma à proposer?

Et puis fabriquer du 220vac pur sinus 50hz, c'est pour quoi faire pour vous?
Vous savez, si vous observez â l'oscillo le 230V ac grand public, ou destiné au monde industriel, il n'est pas vraiment "pur sinus".
Il est parfois même assez patatoïde aux creux et sommets.

Et pourtant il marche!

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bonjour,

Alors, non, une capa en série avec le signal n'est pas un filtre passe bas, le passe bas c'est une résistance en série et une capa en parallèle.

Regardez avec un oscilo, devant la capa: 0v à 5v, derrière la capa: -2.5v à +2.5v :slight_smile:

Ensuite, un jeu de diodes devrait me permettre d'obtenir les deux alternances séparées, une de 0 à 2.5v (alternance positive) et la seconde de -2.5v à 0v (alternance négative).

Par contre j'avais oublié que le mofset à une tension de déclenchement de grille, du coup il faut que j'élève le signal pour qu'il oscille entre 2v et 4v. je vais réaliser ça avec un pont de résistances, mais vu que j'utilise de la récup, trouver les bonnes valeurs ça ne va pas être de la tarte.

Pour le 220v pur sinus, disons que l'idée c'est de se rapprocher de l'idéal pas d'être parfait. A l'heure qu'il est on trouve plein d'inverters de 1000 à 2000w assez bon marché mais dès que l'on passe sur une puissance supérieur, le prix grimpe. donc réaliser ce type d'appareil à un cout moindre me semble une bonne idée.

Mon plus gros souci va probablement être le transfo qui correspond bien à la puissance et surtout le bon moyen pour le piloter.

Pour exemple: pour obtenir 3000w en 220v, il faut, à partir de 12v, 250 ampères, va falloir de sacrés MOFSETS ou alors plusieurs en parallèle, et pour le transfo, idem, il va devoir être costaud.

Dans un premier temps, obtenir 500w sera déjà pas mal :slight_smile:

Amitié

Olivier

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@ocoquet91

pour exploiter ta belle sinusoîde +2,5V/-2,5V ce que tu cherches à faire s'apparente en fait à un ampli de sono de 500W qui sortirait sur un enroulement primaire 12v de transformateur avec un secondaire 220V ........c'est une façon 'non conventionnellle' de faire un onduleur :grinning_face: (avec en prime un gros radiateur...)

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Et c'est très inefficace car avec un push-pull le tranformateur ne verra que 12V à ses bornes.
Il vaudrait mieux utiliser un pont en H ce qui doublerait la tension aux bornes du transformateur qui verrait alors +-12V et règlerait dans le même temps le problème de la tension négative.

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Le pont en H et la commande PWM, c'est le principe même de certains onduleurs...

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Re-bonjour à tous,

Après différentes expériences, j'en arrive à la conclusion, pour mon projet, que les différentes solutions évoquées ici ne sont pas optimales.

Voici donc la solution que je retiens:

  • Arduino uno r4 pour la génération d'un beau sinus (avec modification de la librairie)

  • signal sinus sortie arduino vers mofset via un condensateur et un pont de résistances pour mettre la grille en milieu de tension de déclenchement (environ 3v).

  • Mofset de puissance connecté d'un côté à la masse et de l'autre à une tension de 220V(*) continu.

  • Sortie entre le drain et la masse via plusieurs condensateurs en parallèle pour encaisser l’ampérage et éliminer la composante continue.

  • (*) 220v continu généré via un booster step-up avec 3 options:

    • 12v -> 220v = facteur 18.4x donc pour 1000W : 84 ampères
    • 24v -> 220v = Facteur 9.17x donc pour 1000W: 42 ampères
    • 48v ->220v = Facteur 4.58x donc pour 1000W: 21 ampères
    • Toutes ces valeurs sont des valeurs théoriques, à plus ou moins 5%.

Voilà ou j'en suis, le sinus quasi parfait fonctionne, reste à faire le booster !

Olivier

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Ne voulant pas être pessimiste, je m'abstiens de donner mon avis sur l'idée de fond de cette chaufferette.

Par contre je rappelle que 230V delivré par ERDF, c'est la valeur EFFICACE, la valeur MAXIMALE doit être de 230 x ✓2 = 325V

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y'aurait pas une petite confusion ?

le 230v erdf est bien du 230v (mon oscilo me le confirme)...

la valeur oscille entre +240v et -240v

Donc, pour être juste il me faudrait du 480v en courant continu afin de générer ces deux valeurs.

Olivier

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Avec quel genre d'oscillo tu mesure cela toi? (*)

Pour rappel :

TENSION MAXIMALE ET EFFICACE

Jouer avec la résistance "drain/source" des MOS pour faire chuter une tension et la rendre sinusoïdale, c'est oublier que la puissance P dissipée (en chaleur) dans cette résistance = RI².

Ça va chauffer.

Tu propose quel montage?

(*) Pour mesurer une tension réseau avec un oscillo, il faut le bon oscillo, ou une boîte d'isolation pour ne pas faire disjoncter toute ton installation.

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Un oscilo numérique de bonne facture :slight_smile:

Et ma sonde /100 directe sur le secteur ne fait rien disjoncter du tout (heureusement d'ailleurs).

Je ne compte nullement "jouer avec la résistance drain source", et pas besoin de rendre la tension sinusoïdale elle le sera déjà en entrée.

Quant à P=RI² hé bien imaginons un courant de 5 ampères sur une résistance de 0.03 ohms cela donne:

0.03*i² = 0.75 watts, va falloir du temps pour faire griller la tartine :rofl:

Pour rappel, un bon MOfset supporte allègrement les 150w sans souciller.

Donc je ne comprends pas trop ta notion de chaufferette :slight_smile:

Olivier

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Je ne tiens pas absolument à te contredire, et je ne connais pas ton schéma avec la partie MOS mis à part:

C'est pas trés précis comme schéma pour évaluer ce que tu veux en faire.

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promis je poste un schéma dès que mes essais empiriques sont finis.

Pour l'instant j'ai déjà une sinusoïde plutôt pas mal à 50hz avec une variation de +/- 0.005hz sur 4 jours consécutifs.

là, je teste les Mofsets (en 79 c'était pas les plus courants des composants) pour analyser leur comportement. Principalement en les utilisant en analogique ce qui n'est pas leur vocation première.

Je reste persuadé que ma solution est potentiellement facile à mettre en œuvre.

Olivier