Obwohl es viele Wechselrichter online zu finden gibt und viele Menschen sie für den Familiengebrauch kaufen, möchten einige DIY-Enthusiasten ihren Wechselrichter immer selbst herstellen. In diesem Beitrag möchte ich erklären, wie man einen Wechselrichter baut.
Im Allgemeinen hat der selbstgebaute Wechselrichter einige Merkmale, wie einen einfachen Schaltkreis, geringe Kosten, einfache Reparatur und hohe Effizienz. Er ist leicht herzustellen, auch wenn man nur wenig Fachwissen hat. Obwohl dieser DIY-Wechselrichter nicht über die gleichen hochwertigen und komplexen Schaltkreis-ICs wie hochwertige Wechselrichter auf dem Markt verfügt, sowie keine Feldeffekt-Leistungsverstärkung, ist seine Wirksamkeit dennoch vergleichbar.
Der Wechselrichter liefert eine quasi-sinusförmige Ausgangsspannung mit einem Leerlaufstrom von weniger als 450 mA, einer Lastkapazität von mehr als 300 W und einer Effizienz von über 85 %. Er kann einen Ventilator, eine Glühbirne, ein Bügeleisen oder einen kleinen Fernseher in Reihe mit einer 100-W-Glühbirne betreiben (aufgrund der Entmagnetisierungsspule ist der Anlaufstrom zu hoch, daher muss beim Starten eine Glühbirne in Reihe geschaltet werden. Wenn die Entmagnetisierungsspule entfernt wird, ist die Glühbirne nicht mehr erforderlich). Dies bringt großen Komfort im Alltag und bei der Wartung. Selbst bei einem Fehler kommt es nicht zu Spannungsanstieg oder Beschädigung von Haushaltsgeräten. Der Schaltplan dieses DIY-Wechselrichters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Funktionsprinzip dieses selbstgebauten Wechselrichters
Nachdem die 12V-Gleichstromversorgung angeschlossen ist, beginnt der Multivibrator, der aus V1, V2, R1-R4, C1 und C2 besteht, zu schwingen, und die Kollektoren von V1 und V2 geben abwechselnd ein etwa 50 Hz Rechtecksignal mit positiver Polarität aus. Das Integralschaltkreis, bestehend aus C3 und R5 sowie C4 und R6, wandelt dieses in eine quasi-sinusförmige Welle um. Anschließend werden V5 und V6 durch Phasenumkehr und Verstärkung von V3 und V4 angeregt, und die Leistungstransistoren V7 und V8 im Endstadium schalten abwechselnd ein und aus. Ihr Kollektorstrom induziert am Hochspannungsanschluss des Transformators ein etwa 50 Hz quasi-sinusförmiges Hochspannungssignal, während er durch die Primärwicklungen L1 und L2 des Transformators fließt.
Auswahl der Komponenten für den Wechselrichter
Man kann nichts ohne Material machen, daher müssen einige Komponenten online gekauft werden. Die meisten Bauteile dieses All-in-One-Wechselrichters können von alten Schaltkreisen recycelt werden. V5 und V6 bestehen aus D880 oder C2073, während V7 und V8 aus drei parallel geschalteten 3DD207 mit den Parametern 200V/5A/50W bestehen, die auch durch 3DD15D ersetzt werden können. Der einstellbare Widerstand RP kann vom Endboard eines alten Farbfernsehers entnommen werden, andere Widerstände und Kondensatoren haben keine besonderen Anforderungen. Die Spulen L1 und L2 bestehen aus lackiertem Draht mit Φ1,62 mm und jeweils 50 Windungen, L3, L4 und L5 sind lackierte Drähte mit Φ0,53 mm und 12, 12 bzw. 945 Windungen. Die Leistungstransistoren sollten mit einem möglichst großen Kühlkörper ausgestattet sein; das Gerät ist mit einem 150 cm breiten Kühlkörper versehen. Der Transformator-Kern sollte eine effektive Querschnittsfläche von mehr als 20 cm² haben; man kann den Ladekern eines großen Alt-Akkus oder den Ringkern eines Leistungsverstärker-Transformators verwenden.
Herstellung und Einstellung des Wechselrichters
Nachdem alle Leistungstransistoren mit Kühlkörpern montiert sind, werden alle anderen Komponenten durch Überlappschweißen direkt an den Transistoren befestigt, ohne Leiterplatten zu verwenden. Da V1, V2 und die Bauteile des Oszillatorschwingschaltkreises zu unterschiedlichen Amplituden der Schwingungssignale an den Kollektoren von V1 und V2 führen können und aufgrund von Charakteristikunterschieden unnötig viel Strom verbrauchen, wird der einstellbare Widerstand RP verwendet, um den Oszillatorschaltkreis auszubalancieren. Die Regelungsschaltung aus VD und R7 ist notwendig, um den stabilen Betrieb des Oszillators zu gewährleisten und das Problem der Unwucht durch Spannungsabfall der Batterie zu lösen.
Beim Einstellen des Wechselrichters wird zuerst RW in die Mittelstellung geschaltet, das Amperemeter in Reihe an die 12V-Stromversorgung angeschlossen, das Gerät ohne Last eingeschaltet und RP so eingestellt, dass der Strom minimal ist. Dann wird eine 60-W-Glühbirne an den Lastanschluss angeschlossen, eingeschaltet und RP erneut so eingestellt, dass der Strom minimal ist. Die Leerlaufeinstellung wird mehrfach wiederholt, bis der Strom nicht weiter reduziert werden kann. Zu diesem Zeitpunkt sollte das Geräusch am Transformator minimal sein. Wenn die Balance nicht eingestellt ist, ist das Geräusch so laut, dass man es auch ohne direktes Anlegen des Ohrs hört. Die Emitter von V5 und V6 sind über die Wicklungen L3 und L4 jeweils umgekehrt mit den Basen von V7 und V8 verbunden, was die Sättigung und Abschaltung von V7 und V8 vertieft und deren Effizienz verbessert. Dabei ist darauf zu achten, dass die Phasen von L3 und L4 korrekt sind, da sonst die Ausgangsspannung niedrig und die Lastkapazität schlecht ist, obwohl am Hochspannungsausgang Spannung anliegt. Nach der Einstellung kann man ein altes Computer-Netzteilgehäuse verwenden, um das gesamte Gerät darin unterzubringen und dessen Lüfter zur Wärmeabfuhr nutzen.
