I denne artikel vil vi forsøge at forstå det grundlæggende koncept for en solinverter og også hvordan man laver et simpelt, men alligevel kraftigt solomformerkredsløb.

Solenergi er rigeligt tilgængelig for os og er gratis at bruge, og det er desuden en ubegrænset, uendelig naturlig energikilde, let tilgængelig for os alle.

Hvad er så afgørende ved solcelleomformere?

Faktum er, at der ikke er noget afgørende ved solcelleomformere. Du kan bruge enhver normalt inverter kredsløb , tilslut det med et solpanel, og få det krævede DC til AC-output fra inverteren.

Når det er sagt, skal du muligvis vælge og konfigurer specifikationerne korrekt, ellers risikerer du at beskadige din inverter eller forårsage en ineffektiv effektkonvertering.

Hvorfor Solar Inverter

Vi har allerede diskuteret, hvordan man bruger solpaneler til at generere elektricitet fra solenergi eller solenergi. I denne artikel skal vi diskutere et simpelt arrangement, der gør det muligt for os at bruge solenergi til drift af vores husholdningsapparater.

Et solpanel er i stand til at konvertere solstråler til jævnstrøm ved lavere potentielle niveauer. For eksempel kan der angives et solpanel til levering af 36 volt ved 8 ampere under optimale forhold.

Vi kan dog ikke bruge denne styrke til at betjene vores husholdningsapparater, fordi disse apparater kun kan fungere ved strømforsyning eller ved spændinger i intervallet 120 til 230 V.

Yderligere skal strømmen være en vekselstrøm og ikke jævnstrøm som normalt modtaget fra et solpanel.

Vi er stødt på en række inverter kredsløb indsendt i denne blog, og vi har undersøgt, hvordan de fungerer.

Invertere bruges til at konvertere og intensivere lavspændingsbatteristrøm til højspændingsnettet.

Derfor kan omformere effektivt bruges til at konvertere jævnstrøm fra et solcellepanel til lysudgange, der passende kan drive vores husholdningsudstyr.

Grundlæggende i omformere bliver konvertering fra et lavt potentiale til et forstærket højt strømniveau muligt på grund af den høje strøm, der normalt er tilgængelig fra jævnstrømsindgange såsom et batteri eller et solpanel. Den samlede effekt forbliver den samme.

Forståelse af specifikationer for spændingsstrøm

For eksempel, hvis vi leverer en indgang på 36 volt @ 8 ampere til en inverter og får en output på 220 V @ 1,2 Ampere, ville det betyde, at vi lige har ændret en inputeffekt på 36 × 8 = 288 watt til 220 × 1,2 = 264 watt.

Derfor kan vi se, at det ikke er noget magisk, bare ændringer af de respektive parametre.

Hvis solcellepanelet er i stand til at generere tilstrækkelig strøm og spænding, kan dets output bruges til direkte betjening af en inverter og de tilsluttede husholdningsapparater og samtidig til opladning af et batteri.

Det opladede batteri kan bruges til strømforsyning af belastningerne via inverteren , om natten, hvor solenergi ikke er til stede.

Men hvis solpanelet er mindre i størrelse og ude af stand til at generere tilstrækkelig strøm, kan det kun bruges til opladning af batteriet og bliver kun nyttigt til betjening af inverteren efter solnedgang.

Kredsløb

Med henvisning til kredsløbsdiagrammet er vi i stand til at være vidne til en enkel opsætning ved hjælp af et solpanel, en inverter og et batteri.

De tre enheder er forbundet via en solregulator kredsløb der fordeler strømmen til de respektive enheder efter passende regler for den modtagne strøm fra solpanelet.

Forudsat at spændingen er 36 og strømmen er 10 ampere fra solpanelet, vælges inverteren med en indgangsspænding på 24 volt @ 6 ampere, hvilket giver en samlet effekt på ca. 120 watt.

En brøkdel af solpanelets forstærker, der beløber sig til ca. 3 ampere, spares til opladning af et batteri, der er beregnet til brug efter solnedgang.

Vi antager også, at solpanelet er monteret over en sol tracker så det er i stand til at levere de specificerede krav, så længe solen er synlig over himlen.

Indgangseffekten på 36 volt påføres regulatorens indgang, som trimmer den ned til 24 volt.

Den belastning, der er forbundet til omformerens udgang, vælges således, at den ikke tvinger inverteren mere end 6 ampere fra solpanelet. Fra de resterende 4 ampere leveres 2 ampere til batteriet til opladning.

De resterende 2 ampere bruges ikke for at opretholde en bedre effektivitet i hele systemet.

Kredsløbene er alle dem, der allerede er blevet diskuteret i mine blogs, vi kan se, hvordan disse er intelligent konfigureret til hinanden til implementering af de krævede operationer.

For en komplet vejledning henvises til denne artikel: Solar Inverter Tutorial

Deleliste til LM338-opladersektionen

Alle modstande er 1/4 watt 5% CFR, medmindre andet er angivet.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K pot (2K vises forkert)
R4 = udskift iit med et link
R3 = 0,6 x 10 / batteri AH
Transistor = BC547 (ikke BC557, det vises fejlagtigt)
Regulator IC = LM338
Deleliste til invertersektionen
Alle dele er 1/4 watt, medmindre andet er angivet
R1 = 100k pot
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

De resterende få af delene behøver ikke at specificeres og kan kopieres som vist i diagrammet.

Til opladning af batterier op til 250 Ah

Opladersektionen i ovenstående kredsløb kan passende opgraderes til at muliggøre opladning af højstrømsbatterier i størrelsesordenen 100 AH til 250 Ah.

Til 100 Ah batteri du kan simpelthen udskifte LM338 med LM196 som er en 10 amp version af LM338.

Et påhængsmotor transistor TIP36 er passende integreret på tværs af IC 338 for at lette det krævede høj strømopladning .

Emittermodstanden i TIP36 skal beregnes korrekt, ellers kan transistoren bare blæse af, gør det ved prøve-og-fejl-metode, start med 1 ohm i første omgang og fortsæt derefter gradvist med at reducere den, indtil den krævede strømmængde opnås ved udgangen.

høj effekt sol inverter med høj strøm batterioplader

Tilføjelse af en PWM-funktion

For at sikre en fast 220V eller 120V udgang kunne en PWM-kontrol føjes til ovenstående designs som vist i det følgende diagram. Som det kan ses, er porten N1, der grundlæggende er konfigureret som en 50 eller 60Hz oscillator, forbedret med dioder og en gryde til at muliggøre en variabel driftscyklusmulighed.

Ved at justere denne potte kan vi tvinge oscillatoren til at oprette frekvenser med forskellige ON / OFF perioder, som igen vil muliggøre mosfets for at tænde og slukke med samme hastighed.

Ved at justere mosfet ON / OFF timing kan vi proportionalt variere strøminduktionen i transformeren, hvilket i sidste ende giver os mulighed for at justere inverterens RMS-spændings output.

Når udgangen RMS er fast, vil inverteren være i stand til at producere en konstant udgang uanset solspændingsvariationer, indtil spændingen naturligvis falder under spændingsspecifikationen for transformatorens primære vikling.

Solar inverter ved hjælp af IC 4047

Som beskrevet tidligere kan du tilslutte en hvilken som helst ønsket inverter med en solregulator til implementering af en nem sol-inverter-funktion.

Følgende diagram viser, hvordan en simpel IC 4047 inverter kan bruges med den samme solregulator til at få 220 V AC eller 120 V AC fra solpanelet.

Solar inverter ved hjælp af IC 555

Ganske lignende, hvis du er interesseret i at bygge en lille solcelleomformer ved hjælp af IC 555, kan du meget godt gøre det ved at integrere en IC 555 inverter med solpanel til at få den krævede 220V AC.

Solar inverter ved hjælp af 2N3055 transistor

Det 2N3055 transistorer er meget populære blandt alle elektroniske entusiaster. Og denne fantastiske BJT giver dig mulighed for at bygge ret kraftfulde invertere med et minimum antal dele.

Hvis du er en af de entusiaster, der har et par af disse enheder i din skraldespand, og er interesseret i at oprette en kølig lille solinverter ved hjælp af dem, så kan følgende enkle design hjælpe dig med at opfylde din drøm.

Enkel Solar Inverter uden en laderegulator

For brugere, der ikke er alt for ivrige efter at inkludere LM338-opladerkontrolleren, for enkelheds skyld ser det følgende enkleste PV-inverterdesign godt ud.

Selvom batteriet kan komme ud uden regulator, vil batteriet stadig blive opladet optimalt, forudsat at solpanelet får den nødvendige tilstrækkelige mængde direkte solskin.

Enkelheden i designet indikerer også det faktum, at blybatterier er trods alt ikke så vanskelige at oplade.

“forskellige former for forstærkere ”

Husk, at et fuldt afladet batteri (under 11V) kan kræve mindst 8 til 10 timers opladning, indtil inverteren kan tændes for den krævede 12V til 220V AC-konvertering.

Enkel sol til vekselstrømskifte

Hvis du ønsker, at dit solomformersystem skal have mulighed for automatisk skift fra solcellepanel til lysnet, kan du tilføje følgende relæmodifikation til LM338 / LM196 regulatorindgangen:

12V-adapteren skal klassificeres, så den passer til batterispændingen og Ah-specifikationerne. For eksempel, hvis batteriet er klassificeret til 12 V 50 Ah, kan 12V adapteren klassificeres til 15V til 20V og 5 amp

Solar inverter ved hjælp af Buck Converter

I ovenstående diskussion lærte vi, hvordan man fremstiller enkel solinverter med batterioplader ved hjælp af lineære IC'er som LM338, LM196 , som er gode, når solpanelets spænding og strøm er den samme som inverterens krav.

I sådanne tilfælde er omformerens wattforbrug lille og begrænset. For omformerbelastninger med betydeligt højere watt, skal solpanelets udgangseffekt også være stor og på niveau med kravene.

I dette scenarie skal solpanelstrømmen være væsentlig høj. Men da solcellepanel er tilgængeligt med høj strøm, ser lavspænding, som gør solinverter med høj effekt i størrelsesordenen 200 watt til 1 kva, ikke let mulig ud.

Dog er højspændings- og lavstrømssolpaneler let tilgængelige. Og da watt er W = V x I , kan solpaneler med højere spændinger let bidrage til et højere watt solpanel.

Når det er sagt, kan disse højspændings solpaneler ikke bruges til lavspænding, højt watt inverter applikationer, da spændingerne muligvis ikke er kompatible.

For eksempel, hvis vi har et 60 V, 5 Amp solcellepanel og en 12 V 300 watt inverter, selvom effekten af de to modparter kan være ens, kan de ikke tilsluttes på grund af spænding / strømforskelle.

Det er her en buck konverter kommer meget praktisk og kan anvendes til at konvertere den overskydende solpanelspænding til overskydende strøm og sænke den overskydende spænding i henhold til inverterkravene.

Oprettelse af et 300 watt solcelleomformerkredsløb

Lad os sige, at vi har lyst til at lave et 300 watt 12 V inverter kredsløb fra et solpanel, der er klassificeret med 32 V, 15 Ampere.

Til dette har vi brug for en udgangsstrøm på 300/12 = 25 ampere fra buck-konverteren.

Den følgende enkle buck-konverter fra ti.com ser ekstremt effektiv ud til at levere den krævede effekt til vores 300 watt solinverter.

Vi løser de vigtige parametre for buck-konverteren som angivet i følgende beregninger:

Designkrav
• Solpanelspænding VI = 32 V
• Buck Converter-udgang VO = 12 V
• Buck Converter Output IO = 25 A
• Buck Converter-driftsfrekvens fOSC = 20 kHz skiftefrekvens
• VR = 20 mV peak-to-peak (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktorstrømændring

d = driftscyklus = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (designmål)
ton = tid til (S1 lukket) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = fri (S1 åben) = (1 / f) - ton = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × ton / ΔIL
≉ [(32 V - 12V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Dette giver os specifikationerne for buck converter induktoren. Ledningen SWG kan optimeres gennem nogle forsøg og fejl. En 16 SWG superemaljeret kobbertråd skal være god nok til at håndtere en strøm på 25 ampere.

Beregning af outputfilterkondensator til Buck Converter

Efter udgangsspoleinduktoren er bestemt, kan værdien af udgangsfilterkondensatoren udarbejdes for at matche udgangsspecifikationerne. En elektrolytisk kondensator kunne forestilles som et serieforhold af en induktans, en modstand og en kapacitans. For at tilbyde anstændig krusningsfiltrering skal krusningsfrekvensen være meget lavere end de frekvenser, hvor serieinduktansen bliver kritisk.

Derfor er begge de afgørende elementer kapacitansen og den effektive seriemodstand (ESR). højeste ESR beregnes i overensstemmelse med forholdet mellem den valgte top-til-top-krusningsspænding og peak-to-peak-krusningsstrømmen.

ESR = ΔVo (krusning) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 ohm

Den laveste C-kapacitansværdi, der anbefales til at tage sig af VO-rippelspændingen ved mindre end 100-mV-designkravet, udtrykkes i de følgende beregninger.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , skønt højere end dette kun vil bidrage til at forbedre buck-konverterens output-rippelrespons.

Opsætning af Buck Output til Solar Inverter

For nøjagtigt at konfigurere udgangen 12 V, 25 Ampere er vi nødt til at beregne modstandene R8, R9 og R13.

R8 / R9 bestemmer udgangsspændingen, som kan justeres ved tilfældigt at bruge en 10K til R8 og en 10k pot til R9. Derefter skal du justere 10K-potten for at få den nøjagtige udgangsspænding til inverteren.

R13 bliver den nuværende følemodstand for buck-konverteren, og det sikrer, at inverteren aldrig er i stand til at trække over 25 Amp-strøm fra panelet og lukkes ned i et sådant scenario.

Modstande R1 og R2 etablerer referencen på ca. 1 V for den inverterende indgang på TL404 intern strømbegrænsende op-forstærker. Modstand R13, der er forbundet i serie med belastningen, leverer 1 V til den ikke-inverterende terminal af den strømbegrænsende fejlop-forstærker, så snart inverterstrømmen strækker sig til 25 A. PWM'en for BJT'erne er således begrænset passende til kontrollere yderligere indtag af strøm. R13-værdien beregnes som angivet under:

R13 = 1 V / 25 A = 0,04 ohm

Effekt = 1 x 25 = 25 watt

Når ovenstående buck-konverter er bygget og testet for den krævede konvertering af overskydende panelspænding til overskydende udgangsstrøm, er det tid til at forbinde enhver god kvalitet 300 watt inverter med buck-konverteren ved hjælp af følgende blokdiagram:

Solar inverter / oplader til videnskabsprojekt

Den næste artikel nedenfor forklarer et simpelt solomformerkredsløb for nybegyndere eller skolestuderende.

Her er batteriet tilsluttet direkte til panelet for enkelheds skyld og et automatisk skifte relæ system til at skifte batteriet til inverteren i fravær af solenergi.

Kredsløbet blev anmodet af fru Swati Ojha.

Circuit Stages

Kredsløbet består hovedsageligt af to faser, nemlig: a enkel inverter , og den automatiske relæskifte.

I løbet af dagen i så længe forbliver sollyset rimeligt stærkt, panelspændingen bruges til opladning af batteriet og også til strøm til inverteren via relæskiftkontakterne.

Den automatiske omskiftningskredsløb er indstillet således, at det tilknyttede relæ slukkes, når panelspændingen falder til under 13 volt.

Ovenstående handling afbryder solpanelet fra inverteren og forbinder det opladede batteri med inverteren, så outputbelastningerne fortsætter med at køre ved hjælp af batteristrømmen.

Kredsløb:

Modstande R1, R2, R3, R4 sammen med T1, T2 og transformeren danner invertersektionen. 12 volt påføres over vandhanen og jorden starter inverteren med det samme, men her forbinder vi ikke batteriet direkte på disse punkter, snarere gennem et relæskiftetrin.

Transistoren T3 med de tilhørende komponenter og relæet danner relæskiftet over scenen. LDR opbevares uden for huset eller på en position, hvor det kan mærke dagslyset.

P1-forudindstillingen er justeret således, at T3 bare holder op med at lede og afbryder relæet, hvis det omgivende lys falder under et bestemt niveau eller simpelthen når spændingen går under 13 volt.

Dette sker naturligvis, når sollyset bliver for svagt og ikke længere er i stand til at opretholde de specificerede spændingsniveauer.

Men så længe sollys forbliver stærkt, forbliver relæet udløst, og forbinder solpanelets spænding direkte til inverteren (transformercenterhane) via N / O-kontakterne. Således bliver inverteren anvendelig gennem solpanelet i løbet af dagen.

Solpanelet bruges også samtidigt til opladning af batteriet via D2 om dagen, så det oplades helt, når det bliver skumring.

Solpanelet er valgt således, at det aldrig genererer mere end 15 volt, selv ved maksimale sollysniveauer.
Den maksimale effekt fra denne inverter vil ikke være mere end 60 watt.

Deleliste til den foreslåede solinverter med opladerkredsløb beregnet til videnskabelige projekter.