Cum se proiectează un circuit invertor solar

Când un invertor de curent continuu la curent alternativ este acționat printr-un panou solar, acesta se numește invertor solar. Puterea panoului solar este fie utilizată direct pentru acționarea invertorului, fie este utilizată pentru încărcarea bateriei invertorului. În ambele cazuri invertorul funcționează fără a depinde de puterea rețelei de rețea.

Proiectarea unui invertor solar circuitul necesită în esență doi parametri pentru a fi configurat corect, și anume circuitul invertorului și specificațiile panoului solar. Următorul tutorial explică detaliile în detaliu.

Construirea unui invertor solar

Dacă sunteți interesat construiește-ți propriul invertor solar atunci ar trebui să aveți o cunoaștere aprofundată a circuitelor invertorului sau a convertorului și în ceea ce privește cum să selectați corect panourile solare .

Există două opțiuni de parcurs de aici: Dacă credeți că realizarea unui invertor este mult mai complexă, în acest caz, ați putea prefera să cumpărați un inverter gata pregătit, care sunt astăzi disponibile în toate tipurile de forme, dimensiuni și specificații, și apoi pur și simplu învățați numai despre panourile solare pentru integrarea / instalarea necesară.

Cealaltă opțiune este să înveți atât pe omologi, cât și apoi să te bucuri să-ți construiești propriul invertor solar DIY.

În ambele cazuri, învățarea despre panoul solar devine partea crucială a procedurilor, așa că hai să aflăm mai întâi despre acest dispozitiv important.

Specificația panoului solar

Un panou solar nu este altceva decât o formă de sursa de alimentare care produce un curent continuu pur .

Deoarece acest DC este dependent de intensitatea razelor solare, ieșirea este în mod normal inconsistentă și variază în funcție de poziția luminii solare și de condițiile climatice.

Deși panoul solar este, de asemenea, o formă de alimentare cu energie electrică, acesta diferă semnificativ de sursele noastre obișnuite de alimentare folosind transformatoare sau SMPS. Diferența constă în specificațiile de curent și tensiune dintre aceste două variante.

Sursele noastre de curent continuu pentru acasă sunt evaluate pentru a produce cantități mai mari de curent și cu tensiuni care se potrivesc perfect unei sarcini sau aplicații date.

De exemplu a încărcătorul mobil poate fi echipat pentru a produce 5V la 1 amp pentru încărcarea unui telefon inteligent , aici 1 amplificator este extrem de ridicat și 5V este perfect compatibil, ceea ce face lucrurile extrem de eficiente pentru nevoile aplicației.

În timp ce un panou solar poate fi exact opusul, de obicei îi lipsește curentul și poate fi evaluat pentru a produce tensiuni mult mai mari, care ar putea fi extrem de nepotrivite pentru sarcini generale de curent continuu, cum ar fi un invertor de 12V, încărcător mobil etc.

Acest aspect face ca proiectarea unui invertor solar să fie puțin dificilă și necesită câteva calcule și gândire pentru a obține un sistem tehnic corect și eficient.

Selectarea panoului solar potrivit

Pentru selectând panoul solar potrivit , elementul de bază de luat în considerare este că puterea medie solară nu trebuie să fie mai mică decât consumul mediu de putere nominală.

Să presupunem că o baterie de 12V trebuie încărcată la o rată de 10 amp, apoi panoul solar trebuie să fie evaluat pentru a oferi un minim de 12 x 10 = 120 wați în orice moment, atâta timp cât există o cantitate rezonabilă de strălucire solară.

Întrucât, în general, este dificil să găsim panouri solare cu tensiuni mai mici și specificații de curent mai ridicate, trebuie să continuăm cu ceea ce este ușor accesibil pe piață (cu specificații de înaltă tensiune, curent scăzut) și apoi dimensionăm condițiile în consecință.

De exemplu, dacă cerința dvs. de încărcare este de 12V, 10 amperi și nu puteți obține un panou solar cu aceste specificații, este posibil să fiți forțat să optați pentru o potrivire incompatibilă, cum ar fi un panou solar de 48V, 3 amperi, care pare mult posibil procura.

Aici panoul ne oferă avantajul tensiunii, dar dezavantajul curentului.

Prin urmare, nu puteți conecta un panou de 48V / 3amp direct la sarcina dvs. de 12V 10 amp (cum ar fi o baterie de 12V 100 AH), deoarece acest lucru ar forța tensiunea panoului să scadă la 12V, la 3 amperi, ceea ce face lucrurile foarte ineficiente.

Ar însemna să plătiți un panou de 48 x 3 = 144 de wați și, în schimb, să obțineți 12 x 3 = 36 de wați de ieșire ... nu este bine.

Pentru a asigura o eficiență optimă, ar trebui să exploatăm avantajul de tensiune al panoului și să-l transformăm într-un curent echivalent pentru sarcina noastră „incompatibilă”.

Acest lucru se poate face foarte ușor folosind un convertor Buck.

Veți avea nevoie de un convertor Buck pentru realizarea unui invertor solar

Un convertor Buck va converti efectiv exces tensiunea de la panoul solar într-o cantitate echivalentă de curent (amperi) asigurând un raport optim ieșire / intrare = 1.

Există câteva aspecte care trebuie luate în considerare aici. Dacă intenționați să încărcați o baterie nominală cu tensiune mai mică pentru o utilizare ulterioară cu un inveter, atunci un convertor buck s-ar potrivi aplicației dvs.

Cu toate acestea, dacă intenționați să utilizați invertorul cu ieșirea panoului solar în timpul zilei simultan în timp ce generează puterea acestuia, atunci un convertor buck nu ar fi esențial, mai degrabă puteți conecta invertorul direct la panou. Vom discuta ambele opțiuni separat.

Pentru primul caz în care s-ar putea să fie nevoie să încărcați o baterie pentru o utilizare ulterioară cu un invertor, mai ales când tensiunea bateriei este mult mai mică decât tensiunea panoului, atunci ar putea fi imperativ un convertor buck.

Am discutat deja câteva articole legate de convertorul buck și am derivat ecuațiile finale care pot fi implementate direct în timp ce proiectați un conveter buck pentru o aplicație cu invertor solar, puteți parcurge următoarele două articole pentru a înțelege mai ușor conceptul.

Cum funcționează convertizoarele Buck

Calculul tensiunii, curentului într-un inductor Buck

După ce ați citit postările de mai sus, este posibil să fi înțeles aproximativ cum să implementați un convertor Buck în timp ce proiectați un circuit invertor solar.

Dacă nu sunteți confortabil cu formule și calcule, următoarea abordare practică ar putea fi utilizată pentru a obține cea mai favorabilă ieșire de proiectare a convertorului de dolar pentru panoul solar:

Cel mai simplu circuit Buck-Converter

Diagrama de mai sus prezintă un circuit simplu convertizor bazat pe IC 555.

Putem vedea două oale, cea superioară optimizează frecvența buck, iar cea inferioară optimizează PWM, ambele ajustări ar putea fi modificate pentru a obține un răspuns optim la C.

Tranzistorul BC557 și rezistorul de 0,6 ohmi formează un limitator de curent pentru protejarea TIP127 (tranzistorul driverului) de supracurent în timpul procesului de reglare, ulterior această valoare a rezistenței ar putea fi ajustată pentru ieșiri de curent mai mari împreună cu un tranzistor de conducător nominal mai mare.

Selectarea inductorului ar putea fi dificilă .....

1) Frecvența poate fi legată de inductor diametrul, diametrul inferior va solicita o frecvență mai mare și invers,

2) Numărul de ture va afecta tensiunea de ieșire și curentul de ieșire și acest parametru ar fi legat de ajustările PWM.

3) Grosimea firului ar determina limita de curent pentru ieșire, toate acestea vor trebui optimizate prin unele încercări și erori.

Ca regulă generală, începeți cu un diametru de 1/2 inch și un număr de rotații egal cu tensiunea de alimentare .... folosiți ferita ca miez și după aceasta puteți începe procesul de optimizare sugerat mai sus.

Acest lucru are grijă de convertorul buck care poate fi utilizat cu un panou solar dat de tensiune mai mare / curent scăzut pentru a obține o tensiune inferioară optimizată echivalent / ieșire de curent mai mare, conform specificațiilor de încărcare, satisfăcând ecuația:

(o / p watt) împărțit la (i / p watt) = Aproape de 1

Dacă optimizarea convertorului de dolari de mai sus pare dificilă, probabil că ați putea merge pentru următoarele testate Circuitul convertorului de încărcător solar PWM opțiune:

Aici R8, R9 pot fi modificate pentru reglarea tensiunii de ieșire și R13 pentru optimizarea ieșirii curente.

După construirea și configurarea convertorului Buck cu un panou solar adecvat, s-ar putea aștepta o ieșire perfect optimizată pentru încărcarea unei baterii date.

Acum, deoarece convertoarele de mai sus nu sunt facilitate cu o întrerupere completă a încărcării, ar putea fi necesar suplimentar un circuit de oprire extern bazat pe opamp pentru a permite o caracteristică de încărcare complet automată așa cum se arată mai jos.

Adăugarea unei limite de încărcare completă la ieșirea convertorului Buck

• Circuitul de întrerupere simplă a încărcării complete arătat ar putea fi adăugat cu oricare dintre convertoarele pentru asigurarea faptului că bateria nu este niciodată supraîncărcată odată ce atinge nivelul de încărcare complet specificat.
• Designul convertorului Buck de mai sus vă va permite să obțineți o încărcare rezonabilă și eficientă pentru bateria conectată.
• Deși acest convertor buck ar oferi rezultate bune, eficiența s-ar putea deteriora odată cu apusul soarelui.
• Pentru a aborda acest lucru, ne-am putea gândi să folosim un circuit de încărcător MPPT pentru a obține cea mai optimă ieșire din circuitul buck.
• Deci, un circuit Buck împreună cu un circuit MPPT de auto-optimizare ar putea ajuta la obținerea maximului din lumina solară disponibilă.
• Am explicat deja un în legătură cu o postare într-una din postările mele anterioare, același lucru ar putea fi aplicat în timpul proiectării unui circuit invertor solar

Solar Invertor fără convertor Buck sau MPPT

În secțiunea anterioară am învățat să proiectăm un invertor solar folosind un convertor Buck pentru invertoare cu tensiune mai mică a bateriei decât panoul și care sunt destinate să fie acționate în timpul nopții, folosind aceeași baterie care a fost încărcată în timpul zilei.

Din contră, acest lucru înseamnă că, dacă tensiunea bateriei este actualizată într-un fel pentru a se potrivi aproximativ cu cea a tensiunii panoului, atunci ar putea fi evitat un convertor buck.

Acest lucru poate fi valabil și pentru un invertor care poate fi destinat să funcționeze LIVE în timpul zilei, adică simultan în timp ce panoul generează electricitate din lumina soarelui.

Pentru funcționarea simultană în timpul zilei, invertorul proiectat corespunzător ar putea fi configurat direct cu un panou solar calculat având specificațiile corecte, așa cum se arată mai jos.

Din nou, trebuie să ne asigurăm că puterea medie a panoului este mai mare decât consumul maxim necesar de putere pentru sarcina invertorului.

Să presupunem că avem un invertorul funcționează cu o sarcină de 200 wați , atunci panoul trebuie să fie evaluat la 250 wați pentru un răspuns constant.

Prin urmare, panoul ar putea avea o tensiune de 60 V, 5 amperi, și invertorul ar putea fi evaluat la aproximativ 48V, 4amp , așa cum este demonstrat în următoarea diagramă:

În acest invertor solar, panoul poate fi văzut atașat direct cu circuitul invertorului și invertorul este capabil să producă puterea necesară atâta timp cât razele solare sunt incidente în mod optim pe panou.

Invertorul ar continua să funcționeze la o rată de ieșire de putere rezonabilă atât timp cât panoul produce o tensiune peste 45V ...... 60V la vârf și până la 45V probabil în după-amiaza.

Din circuitul invertorului de 48V prezentat mai sus, este evident că un design al invertorului solar nu trebuie să fie prea crucial cu caracteristicile și specificațiile sale.

Puteți conecta orice formă de invertor cu orice panou solar pentru a obține rezultatele necesare.

Implică că poți selectați orice circuit invertor din listă , și configurați-l cu un panou solar achiziționat și începeți să culegeți electricitate gratuit după bunul plac.

Singurii parametri cruciale, dar ușor de implementat, sunt tensiunea și specificațiile curente ale invertorului și ale panoului solar, care nu trebuie să difere cu mult, așa cum am explicat în discuția noastră anterioară.

Circuit invertor solar cu undă sinusoidală

Toate proiectele discutate până acum sunt destinate să producă o ieșire cu undă pătrată, cu toate acestea pentru unele aplicații o undă pătrată ar putea fi nedorită și ar putea necesita o formă de undă îmbunătățită echivalentă cu o undă sinusoidală, pentru astfel de cerințe ar putea fi implementat un circuit alimentat cu PWM așa cum se arată de mai jos:

Notă: PIN-ul SD # 5 este afișat din greșeală conectat cu Ct, vă rugăm să vă asigurați că îl conectați cu linia de masă și nu cu Ct.

Circuitul invertorului solar de mai sus utilizând unda sinusoidală PWM poate fi studiat în detaliu în articolul intitulat Circuit invertor solar de 1,5 tone AC

Din tutorialul de mai sus este acum clar că proiectarea unui invertor solar nu este atât de dificilă și ar putea fi implementată în mod eficient dacă sunteți echipat cu unele cunoștințe de bază despre concepte electronice, cum ar fi convertiții buck, panoul solar și invertoarele.

O versiune sinusoidală a celor de mai sus poate fi văzut aici :

Încă confuz? Nu ezitați să utilizați caseta de comentarii pentru a vă exprima gândurile valoroase.