Завершил еще один проект-долгострой (так уж вышло), пришло время делать заметки!

Все началось с обзора UPS от Novatec на Mysku. В комментариях упоминался инвертор на базе платы с Aliexpress. Плата, как для такой мощности, по весьма умеренной цене. К ней, правда, еще требовался внешний трансформатор на 50 Гц, но так как еще был свежим опыт по переделке ЛАТРов для запитки скважинного насоса, то решил идти таким же путем. “Официальный” трансформатор под этот инвертор на Али стоил более 200 долларов, если же использовать пару старых ЛАТРов, то можно было номинально уложиться в 50, плюс затраты на провод в несколько сотен грн.

Инвертор был куплен (я так понимаю, Yima store – официальный магазин), заказал вариант на 24В – на 12В у меня и так были, а для большей мощности лучше брать на более высокое напряжение, ибо большой ток батарейки долго не вытянут. Через время инвертор приехал, попутно на OLX нашел за недорого пару ЛАТРов на 9А. Однако, разговорившись с продавцом, выяснилось, что он вполне может намотать нужный трансформатор, избавив меня от лишней работы. Трансформатор на базе ОСМ1-2,5У3 обошелся чуть больше 2000 грн (2200-2300, не помню). И, пожалуй, оно и к лучшему, что я не стал связываться с ЛАТРами – получился более мощный и более аккуратно выполненный вариант. А искать медную шину для намотки первичной обмотки вообще было бы сложно.

Оставался еще дроссель – под его намотку купил себе в хозяйство свой первый RLC-измеритель, Uni-t UTM1612.

Корпус решил делать с имевшегося в хозяйстве уголка 25x25x3 – сварил “кубик” каркаса, на который планировал повесить сделанные из чего-то вентиляционные решетки и панели. В качестве решеток в итоге взял решетки радиаторов отопительных батарей; до того были планы использовать пластиковые вентиляционные, но так и не нашел подходящих размеров и за вменяемую цену, а эти металлические смотрелись явно лучше. Правда, как выяснилось, размещение решеток снаружи с последующим прижатием их уголками по углам – далеко не лучшая идея.

А дальше проект примерно на год был отложен и только в свете недавних аварийных отключений, а также появившегося свободного времени он был продолжен и наконец-то доведен до конца.

Чуть подробнее по компонентам. В русскоязычном Али название товара было как “инвертор немодулированного синусоидального сигнала” – и, собственно, я поначалу думал, что на выходе там реально полноценно рисуется синус. Уже на испытаниях увидел, что это не так – в общем-то, логично, “рисовать” чистый синус весьма накладно, так что тут обычный ШИМ. Инвертор собран на контроллере EG8010; плата на его базе зовется EGS002. Существуют подобные трехфазные варианты – EG8030 и EGS032 соответственно, и если плату контроллера еще можно купить, то собранные инверторы на ее базе мне как-то не попадались, максимум – плата для самостоятельной сборки.

Контроллер вполне продвинутый, есть софт-старт (нарастание выходного напряжение в течение нескольких секунд), работа с фиксированными сетями на 50/60 Гц, а также с возможностью регулировки до 400 Гц; однополярный и двухполярный (мостовой?) режим; слежение за разрядом и перезарядом батареи. В даташите приводятся варианты включения как для режима с высоковольтным входом – когда на управляемые ключи подается напряжение порядка 400 В и они непосредственно питают нагрузку; так и для режима с низкочастотным силовым трансформатором (наш случай), когда на ключи подается питание с аккумуляторов, те “рисуют” высокотоковый синус, а дальше он повышается трансформатором до 230В. В первом случае обратная связь для слежения за выходным напряжением делается делителем (одним или двумя для уни- и биполярного варианта включения контроллера), во втором – понижается небольшим трансформатором.

Собственно, на плате инвертора размещены силовые ключи, стабилизаторы для формирования +12 и +5В для питания контроллера; шунт для контроля тока с обвязкой; трансформатор обратной связи и его делители, а также резисторы для подстройки уровней выходного напряжения и отсечки при разряде или перезаряде батарей. На моей плате с нижней стороны были перемычки для выбора варианта входного напряжения – на 24/36/48В – фактически, предустановленный набор резисторов для регуляторов отсечки. Однако стоит принять во внимание, что стабилизатор +12В – l7812cv – имеет максимальное входное напряжение +35В, поэтому в более высоковольтных инверторах, вероятно, используется какой-то другой стабилизатор. Силовые ключи – HY4306 – имеют максимальное напряжение 60В и ток до 230А, про это тоже не стоит забывать. Вполне можно питать инвертор сниженным напряжением, если это вытягивает трансформатор – или наоборот, чуть повышенным (например, от сборки 7S для Li-ion), чуть подстроив лимиты при необходимости, если не допускать выхода за диапазон нормальной работы для электроники. В более поздних ревизиях инвертора на плате штатно присутствует переключатель входного напряжения – судя по цене, там должен штатно использоваться более высоковольтный стабилизатор и более дорогие ключи для работы в широком диапазоне напряжений.

Между инвертором и трансформатором ставится дроссель на 47 мкГн на соответствующий ток – он сглаживает ШИМ, формируемый инвертором и делает сигнал ближе к настоящей синусоиде. На Али его цена около 30 долларов – как-то дорого у них намоточные изделия продаются. Ну, собственно, я под самостоятельную намотку брал RLC-измеритель – зря, что ли? Штатно там используется 6 проводов диаметром (?) 2 мм за один. В моем случае такого провода не было, использовал 12х1.0 мм (Update 2023-07-22: да, спустя год, перечитывая текст понял, что промахнулся в 2 раза. С другой стороны, те параметры под полную мощность платы, которую трансформатор не позволит использовать. В общем, уже как есть) и первое попавшееся ферритовое кольцо нужных размеров. Для такой индуктивности хватило 10 витков. При испытаниях столкнулся с новым для себя термином – магнитострикция; дроссель заметно шумел. Эпоксидки для заливки не было, насколько получилось пропитал лаком. В целом – шум вполне умеренный.

Неприятным моментом оказалось еще потребление инвертором на холостом ходу. На заказанном трансформаторе оно достигало 41 Вт. Однако весьма активно падало при подключении емкостей к выходной обмотке: идущего в комплекте с инвертором конденсатора на 3 мкФ не хватило, пошли в ход МБГО 2 х 4 мкФ. Минимальное потребление составило 29 Вт. Уже лучше, но далеко не предел мечтаний – инвертор не получится гонять для того, чтобы запитывать лампочку и ноутбук. Что интересно, при тесте той же платы с трансформатором для освещения бассейна (еще одну плату такого инвертора заказал именно для него) холостой ход около 3 Вт, а подключение емкостей только увеличивает потребление.

Корпус, как уже писал выше, сделал из стального уголка. Получилось довольно массивно – несколько кг веса, но на фоне веса трансформатора (что-то около 25 кг) уже не столь значительно. В верхней части конструктивно из того же уголка предусмотрел ручки для переноски. Решетки в итоге крепил изнутри – сначала на винтах, но в процессе сборки параллельно был куплен заклепочник и дальше местами уже крепил сетки на заклепки.

В процессе “примерки” трансформатора на своем месте выяснился неприятный момент – к ближним к сетке точкам крепления трансформатора практически не подобраться ключом – расчет-то был на то, что сетки ставятся снаружи, а на сейчас они уже становятся несъемными. Однако все обошлось, помог гибкий вал для шуруповерта и переходники для набора головок.

Переднюю панель в итоге сделал из гетинакса, верхнюю крышку – из дерева. Изначально крышку думал делать из двух частей (“ручки” в таком виде не позволяют прикрепить цельный лист), однако в дальнейшем решил сделать пропилы в цельном листе. Всего на панели размещены: накладной блок на 3 розетки; 2 болта на 10 в качестве клемм; вольтметр; светодиод статуса и выключатель для управления запуском.

Светодиод использовал тот, что был на плате, подключение второго параллельно приводило к странным результатам, в итоге решил не мучаться. Индикатор напряжения на батарее измерительной линией подключен к разъему на плате, а питание (+12В) взято с разъема вентилятора – штатный стабилизатор вольтметра не позволяет подавать на него напряжение порядка 30В. Всего к плате можно подключить: кнопку запуска; светодиод; вольтметр для высокого напряжения; цепь обратной связи; вольтметр низкого напряжения и вентилятор. Последний, кстати, управляется контроллером по термодатчику, размещенному под одним из радиаторов.

То, что касается софт-старта и изменения частоты – сделано перемычками на самом EGS002. В принципе, при желании можно самостоятельно вывести проводами для внешнего управления.

Общий вес инвертора вышел около 30 кг. Немало, однако это наиболее дешевый вариант на сейчас – основных затрат вышло примерно на 160$ – при том, что аналог без БЖТ стоит порядка 300-400$, а с учетом таможенных лимитов он одной посылкой в них никак не пролазит.

В принципе, по тому же методу можно строить и более мощные варианты – вплоть до возможности запитки у меня скважинного насоса (т.е., с номинальной мощностью в 4 КВт). Цены на платы инвертора в диапазоне мощностей 1,5-6 КВт отличаются не особо, а трансформатор можно заказать по месту – например, недавно на глаза попался сайт https://torex.com.ua – можно будет попробовать заказать что-то у них.

Провел испытания инвертора, однако с теми аккумуляторами, что есть, получилось запитать только мультиварку (чуть меньше 400 Вт). Для индукционной плиты батарей хватало менее, чем на секунду. Более полноценные испытания можно будет сделать с помощью лабораторных БП, когда дойдут руки сделать приехавший вчера RD6024W.

Update 2023-01-08: (на деле раньше, но только сейчас дошли руки пройтись по фотографиям и записать). Купил пару аккумуляторов, удалось наконец-то протестировать инвертор “на полную”. Да, БП вряд ли вытянул бы, так как токи в некоторых тестах доходили до 80А. Итак…

Пришлось поправить пороги по отсечке по току, так как срабатывала защита.

Индукционка. Вскипятил воду, режим 1 КВт. Потребление по ваттметру – 1021W. По постоянке – 23.5V / 44.19A. КПД выходит 98%. Успешно протестировал потом и на максимальной мощности – режим 1800 Вт. Реальное потребление 1626W, постоянка – 22.7V / 73A. КПД тот же, 98%.

Ну и напоследок – электрочайник. 1875W на ваттметре, 22.5V / 85.6A. КПД чуть ниже – 97,7% – а может просто неудачно поймал значения.

В качестве практической работы как-то запитывал посудомойку.