Inversor de onda senoidal pura 200W

Quisiera transformar 12V DC a 230V AC 50Hz, pico de carga 200W. La eficiencia no es una preocupación. La principal preocupación es la pureza de la onda sinusoidal.

Si estoy buscando "inversores de onda sinusoidal pura", hay 2 tipos de resultados:

  • inversores de grado de consumo que afirman generar ondas sinusoidales puras, pero los que investigué tienen PWM masivo que necesitaría un filtrado masivo.
  • artículos de investigación que proponen inversores sofisticados con filtrado al final.

Los argumentos a favor de los inversores PWM que he leído son la eficiencia, pero como no necesito eficiencia, me pregunto si usar PWM y filtrado masivo es el camino correcto o si debería construir un inversor antiguo con algunos motores o lineal. amplificadores yo mismo o tal vez hay dispositivos para aficionados en esta dirección que no he encontrado?

Díganos qué tipo de carga desea conectar. La onda sinusoidal pura es un discurso de marketing. Al menos, la corriente no será una onda sinusoidal para la mayoría de las cargas de todos modos, y las repercusiones de eso siempre se verán en el voltaje a menos que también haya cargas de corriente sinusoidal pura de diez veces la potencia conectada.
"tener PWM masivo que necesitaría un filtrado masivo". "La principal preocupación es la pureza de la onda sinusoidal". Debe indicar sus requisitos como una cantidad física medible. ¿Cuál es el problema con el filtrado?
Para dar un número rápido: para mis enchufes de pared necesitaría un filtrado de 40dB a 17kHz, para los inversores PWM que probé necesitaría más.
el problema con los semiconductores sin conmutación es la pérdida de potencia. PWM generalmente no es un problema para las cargas inductivas porque la corriente es sinusoidal. Los amplificadores de clase D también funcionan con PWM. Si eso no es aceptable, lo único que queda es la variante mecánica o un amplificador de clase A o AB. La eficiencia para la clase A estará por debajo del 7% y para AB por debajo del 60%.
Tenga en cuenta que no ha explicado cuál es su carga según lo solicitado en los comentarios. ¿Por qué PWM es un problema?
Aunque diga que no le preocupa la eficiencia, es posible que se dé cuenta de que le preocupa (1/eficiencia). Por ejemplo, si su eficiencia es del 7 % (como en el amplificador Clase A sugerido en el comentario de @arnisz), necesitará una potencia de entrada de 200 W × (1/0,07) = 2,9 kW. ¿Está esto realmente bien? ¿Realmente tiene una fuente de alimentación de 12V, 238A? ¿Está bien disipar 2,7 kW de calor?
@Theodore: Pensé que los amplificadores de clase AB siguen siendo lineales y tienen una eficiencia del 60%.
@Hansebenger Usé la Clase A de baja eficiencia como ejemplo para sugerir que hay un punto en el que debe estar al menos algo preocupado por la eficiencia. Parece que ahora hay una respuesta detallada que aborda el concepto de amplificador lineal en detalle.
Si esto es algo relacionado con la alta fidelidad del automóvil, está en el camino equivocado. Utilice dos amplificadores de 12V 4x30W y conecte un altavoz de 30W a cada canal.
Lo que me dijeron las respuestas: la onda sinusoidal pura no es tan fácil y no es solo la locura de la eficiencia energética lo que distorsiona los 50 Hz.

Respuestas (2)

La forma antigua sería un "inversor rotativo". Utilice un motor de 12 V para accionar un alternador de 230 V. Ajuste la velocidad del motor y el engranaje entre ellos para dar los 50 Hz deseados.

Tenga en cuenta que el motor tendría que tener más de 1/3 HP.
Como este parece ser el enfoque más fácil y puro, aceptaré esta respuesta. Otra palabra para esto es motor-generador: en.wikipedia.org/wiki/Motor%E2%80%93generator#Conversions

Un enfoque totalmente lineal sería un oscilador de onda sinusoidal simple, seguido de un amplificador de potencia, seguido de un transformador elevador. Conceptualmente, bastante sencillo. En la vida real, no tanto.

Hay muchas opciones para el oscilador, determinadas por el nivel deseado de distorsión armónica, la precisión de la frecuencia, etc. Bien, eso fue fácil.

El amplificador de potencia tiene que generar 200 W después de sus propias ineficiencias, alimentado por un solo riel de 12 V. Si asumimos que la salida no puede acercarse a más de 1 V de los rieles debido al margen superior del transistor de salida, eso significa que la forma de onda de salida en el transformador es de 10 V de pico a pico, o de 5 V de pico, o de 3,5 Vrms. A 200 W, es una corriente de salida de 56,6 Arms.

Pero espera hay mas. Debido a que la salida del amplificador está centrada en 6 V CC en lugar de GND, debe acoplarse a CA en el transformador de salida. Mover 57 A a través de un capacitor sin una caída de voltaje significativa requiere un capacitor gigantesco.

Una forma de mitigar esto es usar una configuración BTL (carga atada al puente). Esto requiere dos amplificadores de potencia lineales que funcionen con un desfase de 180 grados. Esto duplica el voltaje efectivo en el primario del transformador, lo que reduce a la mitad la corriente primaria. Además, las compensaciones de CC de las dos señales de conducción se anulan entre sí, por lo que no necesita un condensador de acoplamiento.

Por último, el transformador de salida. Lo que puede usar es un transformador de potencia reductor convencional conectado "al revés", con el secundario de bajo voltaje accionado como primario. Supongo que nadie fabrica un artículo estándar de catálogo que cumpla con los requisitos de relación de voltaje y corriente de entrada. Además, la impedancia de salida de 120 V CA no será tan baja como la de un tomacorriente de CA estándar. Esto afectará la estabilidad de la amplitud de salida con cambios de carga, así como cualquier filtro de línea de alimentación aguas abajo. Sobredimensionar el transformador mejorará mucho esto, pero un transformador de 300-400 W es un gran trozo de hierro.

Parece que Hammond tiene un transformador [toroidal] de 300 VA con voltajes cercanos a los que necesitarías. Cuesta alrededor de US$80 y pesa alrededor de 7 libras.
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