Sådan designes et solcelleomformerkredsløb

Når en DC til AC-inverter betjenes gennem et solpanel, kaldes det en solinverter. Solpanelets strøm bruges enten direkte til betjening af inverteren, eller den bruges til opladning af inverterbatteriet. I begge tilfælde fungerer inverteren uden at være afhængig af elnettet.

Design af en solenergi inverter kredsløb kræver i det væsentlige to parametre, der skal konfigureres korrekt, nemlig inverterkredsløbet og solpanelets specifikationer. Den følgende vejledning forklarer detaljerne grundigt.

Opbygning af en Solar Inverter

Hvis du er interesseret i opbyg din egen solinverter så skal du have et indgående kendskab til inverter eller omformerkredsløb og om hvordan man vælger solpaneler korrekt .

Der er to muligheder at gå videre herfra: Hvis du synes, at det er meget komplekst at lave en inverter, kan du i så fald foretrække at købe en færdiglavet inverter, der er rigeligt tilgængelig i dag i alle mulige former, størrelser og specifikationer, og så lær bare kun om solpaneler til den krævede integration / installation.

Den anden mulighed er at lære begge modparterne og derefter nyde at bygge din egen DIY solcelleomformer trinvis.

I begge tilfælde bliver læring om solpanel den afgørende del af proceduren, så lad os først lære om denne vigtige enhed.

Solar Panel Specification

Et solpanel er intet andet end en form for strømforsyning, der producerer en ren jævnstrøm .

Da denne DC er afhængig af solstrålens intensitet, er output normalt inkonsekvent og varierer med sollysets position og klimatiske forhold.

Selvom solcellepanel også er en form for strømforsyning, adskiller det sig markant fra vores sædvanlige strømforsyning til hjemmet ved hjælp af transformere eller SMPS. Forskellen er i strøm- og spændingsspecifikationerne mellem disse to varianter.

Vores DC-strømforsyninger til hjemmet er klassificeret til at producere større mængder strøm og med spændinger, der passer perfekt til en given belastning eller applikation.

For eksempel a mobiloplader kan være udstyret til at producere 5V ved 1 amp til opladning af en smartphone , her er 1 amp rigeligt høj, og 5V er perfekt kompatibel, hvilket gør tingene ekstremt effektive til applikationsbehovet.

Mens et solcellepanel kan være lige det modsatte, mangler det normalt strøm og kan vurderes til at producere meget højere spændinger, hvilket kan være enormt uegnet til generelle jævnstrømsbelastninger såsom en 12V batterioververter, mobil oplader osv.

Dette aspekt gør design af en solinverter lidt vanskelig og kræver nogle beregninger og tænkning for at opnå et teknisk korrekt og effektivt system.

Valg af det rigtige solpanel

Til vælge det rigtige solpanel er den grundlæggende ting at overveje, at det gennemsnitlige solforbrug ikke må være mindre end det gennemsnitlige forbrug af belastningseffekt.

Lad os sige, at et 12V batteri skal oplades med en hastighed på 10 ampere, så skal solpanelet vurderes til at give mindst 12 x 10 = 120 watt til enhver tid, så længe der er en rimelig mængde solskin.

Da det generelt er vanskeligt at finde solcellepaneler med specifikationer for lavere spænding og højere strøm, er vi nødt til at gå videre med det, der er let tilgængeligt på markedet (med højspændingsspecifikationer, lavstrømsspecifikationer), og derefter dimesnsion betingelserne i overensstemmelse hermed.

For eksempel hvis dit belastningskrav er sige 12V, 10 ampere, og du ikke er i stand til at få et solpanel med disse specifikationer, kan du blive tvunget til at vælge en inkompatibel match som f.eks. Et 48V, 3 amp solpanel, der ser meget muligt ud til skaffe.

Her giver panelet os spændingsfordel, men nuværende ulempe.

Derfor kan du ikke forbinde et 48V / 3amp-panel direkte med din 12V 10 amp-belastning (såsom et 12V 100 AH-batteri), fordi det ville tvinge panelspændingen til at falde til 12V ved 3 ampere, hvilket gør tingene meget ineffektive.

Det ville betyde at betale for et 48 x 3 = 144 watt panel og til gengæld få 12 x 3 = 36 watt output ... det er ikke godt.

For at sikre en optimal effektivitet er vi nødt til at udnytte panelets spændingsfordel og konvertere det til en ækvivalent strøm til vores 'inkompatible' belastning.

Dette kan meget let gøres ved hjælp af en buck-konverter.

Du skal bruge en buck-konverter til at fremstille en solinverter

En buck converter konverterer effektivt overskydende spænding fra dit solpanel til en ækvivalent strøm (ampere), der sikrer et optimalt output / input = 1-forhold.

Der er et par aspekter her, der skal overvejes. Hvis du har til hensigt at oplade et batteri med lavere spænding til senere brug med en inveter, ville en bukkeomformer passe til din applikation.

Men hvis du har til hensigt at bruge inverteren med solpaneludgangen i dagtimerne samtidig, mens den genererer strøm, så er en buck-konverter ikke vigtig, snarere kan du forbinde inverteren direkte med panelet. Vi diskuterer begge disse muligheder separat.

I det første tilfælde, hvor du muligvis har brug for at oplade et batteri til senere brug med en inverter, især når batterispændingen er meget lavere end panelspændingen, kan det være nødvendigt med en buck-konverter.

Jeg har allerede diskuteret et par artikler, der relaterer til buck-konvertering, og jeg har afledt de endelige ligninger, som kan implementeres direkte, mens du designer en buck-konveter til en solinverter-applikation. Du kan gennemgå de følgende to artikler for at få en let forståelse af konceptet.

Hvordan Buck Converters fungerer

Beregning af spænding, strøm i en spændeinduktor

Efter at have læst ovenstående indlæg har du muligvis groft forstået, hvordan du implementerer en buck-konverter, mens du designer et sol-inverter-kredsløb.

Hvis du ikke er fortrolig med formler og beregninger, kan følgende praktiske fremgangsmåde anvendes til at opnå det mest gunstige design af output fra buck-konverter til dit solpanel:

Enkleste Buck-Converter Circuit

Ovenstående diagram viser et simpelt IC 555-baseret buck converter-kredsløb.

Vi kan se to gryder, den øverste gryde optimerer bukkefrekvensen, og den nederste gryde optimerer PWM, begge disse justeringer kan justeres for at få et optimalt svar på tværs af C.

BC557-transistoren og 0,6 ohm-modstanden danner en strømbegrænser til beskyttelse af TIP127 (drivertransistor) fra overstrøm under justeringsprocessen, senere kan denne modstandsværdi justeres for højere strømudgange sammen med en højere nominel drivertransistor.

At vælge induktoren kan være vanskelig .....

1) Frekvensen kan være relateret til induktor diameter, lavere diameter vil kræve højere frekvens og omvendt,

to) Antal sving vil påvirke udgangsspændingen og også udgangsstrømmen, og denne parameter vil være relateret til PWM-justeringer.

3) Ledningens tykkelse vil bestemme den nuværende grænse for output, alle disse skal optimeres ved hjælp af en prøve og fejl.

Som en tommelfingerregel skal du starte med en diameter på 1/2 tommer og antallet af drejninger svarende til forsyningsspændingen .... brug ferrit som kernen, og derefter kan du begynde ovenstående foreslåede optimeringsproces.

Dette tager sig af bukkeomformeren, som kan bruges med et givet solpanel med højere spænding / lavstrøm for at opnå en ækvivalent optimeret lavere spænding / højere strømudgang i henhold til belastningsspecifikationerne, der tilfredsstiller ligningen:

(o / p watt) divideret med (i / p watt) = Tæt på 1

Hvis ovenstående buck-konverteringsoptimering ser vanskelig ud, kan du sandsynligvis gå til følgende testede PWM soloplader bock konverter kredsløb mulighed:

Her kan R8, R9 justeres til justering af udgangsspændingen og R13 til optimering af den aktuelle udgang.

Efter opbygning og konfiguration af buck-konverteren med et passende solpanel kunne der forventes en perfekt optimeret output til opladning af et givet batteri.

Da de ovennævnte omformere ikke er lette med en fuld opladningsafskæring, kan et eksternt opamp-baseret afskæringskredsløb være yderligere nødvendigt for at muliggøre en fuldautomatisk opladningsfunktion som vist nedenfor.

Tilføjelse af en fuld opladningsafskæring til Buck Converter-output

• Det viste enkle fuldt opladningsafbrydelseskredsløb kan tilføjes med en hvilken som helst af buck-konvertere for at sikre, at batteriet aldrig er for opladet, når det når det specificerede fulde opladningsniveau.
• Ovenstående buck-konverter-design giver dig mulighed for at få en rimelig effektiv og optimal opladning af det tilsluttede batteri.
• Selvom denne sorteperkonverter ville give gode resultater, kunne effektiviteten forringes, når solen gik ned.
• For at tackle dette kunne man tænke på at anvende et MPPT-opladerkredsløb til at opnå det mest optimale output fra buckcircuit.
• Så et Buck-kredsløb i forbindelse med et selvoptimerende MPPT-kredsløb kan hjælpe med at skubbe det maksimale ud af det tilgængelige sollys.
• Jeg har allerede forklaret en relateret indlæg i et af mine tidligere indlæg kunne det samme anvendes, mens et solcelleanlæg kredsløb design

Solar Inverter uden Buck Converter eller MPPT

I det forrige afsnit lærte vi at designe en solinverter ved hjælp af en buck-konverter til invertere med lavere batterispænding end panelet, og som er beregnet til at blive brugt om natten ved hjælp af det samme batteri, der blev opladet i løbet af dagen.

Dette betyder omvendt, at hvis batterispændingen opgraderes på en eller anden måde for at matche omtrent med panelets spænding, kunne en bukkeomformer undgås.

Dette kan også være tilfældet for en inverter, der kan være beregnet til at blive brugt LIVE i dagtimerne, hvilket betyder samtidig, mens panelet genererer elektricitet fra sollys.

Til samtidig drift på dagtimerne kunne den passende designede inverter konfigureres direkte med et beregnet solpanel med de korrekte specifikationer som vist nedenfor.

Igen skal vi sikre os, at panelets gennemsnitlige wattforbrug er højere end det maksimale krævede wattforbrug for inverterbelastningen.

Lad os sige, at vi har en inverter klassificeret til at arbejde med en 200 watt belastning , så skal panelet vurderes til 250 watt for at give et ensartet svar.

Derfor kan panelet være 60V, 5 amp bedømt og inverter kan blive bedømt til omkring 48V, 4amp som vist i følgende diagram:

I denne solinverter kan panelet ses direkte fastgjort med inverterkredsløbet, og inverteren er i stand til at producere den krævede effekt, så længe solstrålene er optimalt indfaldende på panelet.

Inverteren vil fortsætte med at køre med en rimelig god effekt, så længe panelet producerer spænding over 45V ... det vil sige 60V i spidsen og ned til 45V sandsynligvis om eftermiddagen.

Fra det ovennævnte viste 48V inverter kredsløb er det tydeligt, at et sol inverter design ikke behøver at være for afgørende med dets funktioner og specifikationer.

Du kan forbinde enhver form for inverter til ethvert solcellepanel for at få de krævede resultater.

Det betyder, at du kan vælg et omformerkredsløb fra listen , og konfigurer det med et anskaffet solpanel, og begynd at høste gratis elektricitet efter eget valg.

De eneste vigtige, men nemme at implementere parametre, er spændingen og de aktuelle specifikationer for inverteren og solpanelet, som ikke må adskille sig meget, som forklaret i vores tidligere diskussion.

Sinusbølge Solar Inverter Circuit

Alle de designs, der hidtil er diskuteret, er beregnet til at producere en kvadratbølgeoutput, men for en eller anden anvendelse kan en firkantbølge være uønsket og muligvis kræve en forbedret bølgeform svarende til en sinusbølge, for sådanne krav kunne et PWM-tilført kredsløb implementeres som vist under:

Bemærk: SD-pin nr. 5 vises fejlagtigt forbundet med Ct. Sørg for at forbinde den med jordlinjen og ikke med Ct.

Ovenstående sol-inverter kredsløb ved hjælp af PWM sinusbølge kan studeres udførligt i artiklen med titlen 1,5 ton AC-inverterkredsløb

Fra ovenstående tutorial er det nu klart, at design af en solinverter er trods alt ikke så vanskelig og kunne implementeres effektivt, hvis du er udstyret med nogle grundlæggende viden om elektroniske begreber som buck-konverter, solpanel og invertere.

En sinusbølgeversion af ovenstående kan være set her :

Stadig forvirret? Tøv ikke med at bruge kommentarfeltet til at udtrykke dine værdifulde tanker.