Selles artiklis püüame mõista päikeseinverterite põhimõistet ja ka seda, kuidas teha lihtsat, kuid võimsat päikeseinverterit.

Päikeseenergia on meile tohutult kättesaadav ja seda saab tasuta kasutada, pealegi on see piiramatu, lõpmatu looduslik energiaallikas, mis on meile kõigile hõlpsasti kättesaadav.

Mis on päikese muundurites nii oluline?

Fakt on see, et päikese inverterites pole midagi üliolulist. Võite kasutada mis tahes tavaline muunduri vooluring , ühendage see päikesepaneeliga ja hankige inverterist nõutav alalisvoolu vahelduvvoolu väljund.

Seda öeldes peate võib-olla valima ja seadistage spetsifikatsioonid õigesti, vastasel juhul võite riskida muunduri kahjustamisega või ebaefektiivse võimsuse teisendamisega.

Miks Solar Inverter

Oleme juba arutanud, kuidas kasutada päikesepaneele päikeseenergiast või päikeseenergiast elektri tootmiseks. Selles artiklis käsitleme lihtsat korraldust, mis võimaldab meil kasutada päikeseenergiat kodumasinate käitamiseks.

Päikesepaneel on võimeline muundama päikesekiiri alalisvooluks madalamal potentsiaalsel tasemel. Näiteks võib optimaalsetes tingimustes täpsustada päikesepaneeli, et anda 36 volti 8 ampril.

Kuid me ei saa seda võimsuse suurust kodumasinate kasutamiseks kasutada, sest need seadmed võivad töötada ainult võrgupotentsiaalil või pingel vahemikus 120 kuni 230 V.

Veelgi enam, vool peaks olema vahelduvvool ja mitte alalisvool, nagu päikesepaneelilt tavaliselt saadakse.

Oleme kohanud mitmeid muunduri ahelad postitatud sellesse blogisse ja oleme uurinud, kuidas nad töötavad.

Invertereid kasutatakse madalpinge aku toite muundamiseks ja suurendamiseks kõrgepinge vahelduvvoolu tasemeks.

Seetõttu saab muundureid tõhusalt kasutada alalisvoolu muundamiseks päikesepaneelilt võrgu väljunditeks, mis tooks meie koduseid seadmeid sobivalt.

Põhimõtteliselt on muundurites muundamine madalast potentsiaalist kõrgendatud võrgutasemeks teostatav suure voolu tõttu, mis on tavaliselt saadaval alalisvoolu sisenditest, nagu aku või päikesepaneel. Üldine võimsus jääb samaks.

Pingevoolu spetsifikatsioonide mõistmine

Näiteks kui tarnime inverterile sisendiks 36 volti @ 8 amprit ja saame väljundiks 220 V @ 1,2 amprit, tähendaks see, et me lihtsalt muutsime sisendvõimsust 36 × 8 = 288 vatti 220 × 1,2 = 264 vattiks.

Seetõttu näeme, et see pole maagia, vaid vastavate parameetrite muutmine.

Kui päikesepaneel suudab tekitada piisavalt voolu ja pinget, võib selle väljundit kasutada muunduri ja ühendatud kodumasinate otseseks kasutamiseks ning ka aku laadimiseks.

Selleks võib kasutada laetud akut koormate toide inverteri kaudu , öösel, kui päikeseenergiat pole.

Kui päikesepaneel on väiksema suurusega ja ei suuda piisavalt energiat toota, võib seda kasutada ainult aku laadimiseks ja see on inverteri käitamiseks kasulik alles pärast päikeseloojangut.

Ahela töö

Vooluahela skeemile viidates saame tunnistada lihtsat seadistamist päikesepaneeli, inverteri ja aku abil.

Kolm seadet on ühendatud a kaudu päikese regulaatori vooluring mis jaotab energiat vastavatele seadmetele pärast päikesepaneelilt saadud võimsuse asjakohaseid eeskirju.

Eeldades, et pinge on päikesepaneelilt 36 ja vool 10 amprit, valitakse inverter sisendpingeks 24 volti @ 6 amprit, pakkudes koguvõimsust umbes 120 vatti.

Pärast päikeseloojangut kasutamiseks mõeldud aku laadimiseks säästetakse osa päikesepaneelide võimendist, mis on umbes 3 amprit.

Samuti eeldame, et päikesepaneel on paigaldatud a kohale päikesejälgija nii et see suudaks täita kindlaksmääratud nõudeid seni, kuni päike on taeva kohal nähtav.

Sisendvõimsus 36 volti rakendatakse regulaatori sisendile, mis kärpib selle 24 voltini.

Inverterite väljundiga ühendatud koormus valitakse nii, et see ei sunni inverterit päikesepaneelilt rohkem kui 6 amprit. Ülejäänud 4 amprist tarnitakse akut selle laadimiseks 2 amprit.

Ülejäänud 2 amprit ei kasutata kogu süsteemi parema efektiivsuse säilitamiseks.

Vooluringid on kõik need, mida on juba minu blogides käsitletud. Näeme, kuidas need on vajalike toimingute rakendamiseks üksteisele arukalt konfigureeritud.

Täieliku õpetuse leiate sellest artiklist: Solar Inverteri õpetus

Laadija jaotise LM338 osade loend

Kõik takistid on 1/4 vatti 5% CFR, kui pole täpsustatud.
R1 = 120 oomi
P1 = 10K pott (2K on kujutatud ähmaselt)
R4 = asendage iit lingiga
R3 = 0,6 x 10 / aku AH
Transistor = BC547 (mitte BC557, see on ekslikult näidatud)
Regulaatori IC = LM338
Osade loend inverteri jaotisele
Kõigi osade võimsus on 1/4 vatti, kui pole täpsustatud
R1 = 100k pott
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Ülejäänud osa osadest ei pea täpsustama ja neid saab skeemil näidatud viisil kopeerida.

Kuni 250 Ah akude laadimiseks

Ülaltoodud vooluahela laadija sektsiooni võib sobivalt uuendada, et võimaldada suurvoolu akude laadimist suurusjärgus 100 AH kuni 250 Ah.

Sest 100Ah aku saate LM338 lihtsalt asendada LM196 mis on LM338 10-amprine versioon.

Päramootor transistor TIP36 on nõuete hõlbustamiseks asjakohaselt integreeritud IC 338-sse suure voolu laadimine .

TIP36 emitteri takisti tuleb arvutada sobivalt, vastasel juhul võib transistor lihtsalt puhuda, teha seda katse-eksituse meetodil, alustada algselt 1 oomist ja seejärel jätkata selle järkjärgulist vähendamist, kuni vajalik väljundvool on saavutatav.

suure võimsusega päikese inverter suure voolu akulaadijaga

PWM-i funktsiooni lisamine

Fikseeritud 220V või 120V väljundi tagamiseks võiks ülaltoodud kujundustele lisada PWM-juhtimise, nagu on näidatud järgmisel diagrammil. Nagu näha, on väravat N1, mis on põhimõtteliselt konfigureeritud 50 või 60 Hz ostsillaatoriks, täiustatud dioodide ja pottiga muutuva töötsükli valiku võimaldamiseks.

PWM-i juhitav päikeseenergia muunduri ahel

Selle poti reguleerimisega võime sundida ostsillaatorit looma erinevate ON / OFF perioodidega sagedusi, mis omakorda võimaldavad mosfets sisse- ja väljalülitamiseks sama kiirusega.

Mosfeti SISSE / VÄLJASTAMISE ajastuse reguleerimisega saame trafos voolu induktsiooni proportsionaalselt muuta, mis võimaldab meil lõpuks inverteri väljundi RMS-pinget reguleerida.

Kui väljundi RMS on fikseeritud, suudab inverter toota püsivat väljundit sõltumata päikesepinge kõikumistest, kuni pinge langeb muidugi alla trafo primaarmähise pinge spetsifikatsiooni.

Päikese muundur IC 4047 abil

Nagu varem kirjeldatud, saate päikese inverteri lihtsa funktsiooni rakendamiseks kinnitada kõik soovitud inverterid päikeseregulaatoriga.

Järgmine diagramm näitab, kui lihtne IC 4047 inverter saab kasutada sama päikese regulaatoriga päikesepaneelilt 220 V AC või 120 V AC saamiseks.

Päikese muundur IC 555 abil

Samamoodi, kui olete huvitatud IC 555 abil väikese päikeseenerdi ehitamisest, saate seda väga hästi teha, integreerides IC 555 inverter vajaliku 220 V vahelduvvoolu saamiseks päikesepaneeliga.

2N3055 transistorit kasutav päikeseinverter

The 2N3055 transistorid on kõigi elektroonikahuviliste seas väga populaarsed. Ja see hämmastav BJT võimaldab teil ehitada minimaalsete osade arvuga päris võimsaid invertereid.

Kui olete üks neist entusiastidest, kellel on mõned neist seadmetest teie rämpsukastis ja olete huvitatud nende loomisest väikese laheda päikeseinverteriga, siis järgmine lihtne disain aitab teil unistust täita.

Lihtne päikese muundur ilma laadija kontrollerita

Kasutajatele, kes ei soovi liialt laadija kontrolleri LM338 kaasamist, näeb lihtsuse huvides välja järgmine kõige lihtsam PV-muunduri disain.

Isegi kui akut saab näha ilma regulaatorita, laetakse aku ikkagi optimaalselt, tingimusel et päikesepaneel saab vajaliku piisava koguse otsest päikesepaiste.

Kujunduse lihtsus viitab ka asjaolule, et pliiakud pole ju nii raske laadida.

Pidage meeles, et täielikult tühjenenud aku (alla 11 V) võib vajada vähemalt 8 kuni 10 tundi laadimist, kuni inverteri saab sisse lülitada nõutava 12 V kuni 220 V vahelduvvoolu muundamiseks.

Lihtne päikese ja vahelduvvoolu vahetus

Kui soovite, et teie päikeseenergia muundurisüsteemil oleks automaatne üleminek päikesepaneelilt vooluvõrku vahelduvvoolule, saate LM338 / LM196 regulaatori sisendisse lisada järgmise relee modifikatsiooni:

12 V adapter peaks olema hinnatud nii, et see vastaks aku pingele ja Ah spetsifikatsioonidele. Näiteks kui aku nimiväärtus on 12 V 50 Ah, siis 12 V adapterit saab hinnata 15 V kuni 20 V ja 5 A

Solar Inverter Buck Converter abil

Ülaltoodud arutelus õppisime, kuidas teha lihtsat päikeseinverterit akulaadijaga, kasutades lineaarseid mikropiire nagu LM338, LM196 , mis on suurepärased, kui päikesepaneeli pinge ja vool on sama, mis inverteri nõue.

Sellistel juhtudel on muunduri võimsus väike ja piiratud. Märksa suurema võimsusega inverterkoormuste korral peab päikesepaneeli väljundvõimsus olema ka suur ja vastama nõuetele.

Selle stsenaariumi korral peab päikesepaneelide vool olema märkimisväärselt kõrge. Kuid kuna päikesepaneele on saadaval suure vooluga, ei tundu madala pingega suure võimsusega päikeseenerdi inverter suurusjärgus 200 kuni 1 kva kergesti teostatav.

Kõrgepinge, väikese vooluga päikesepaneelid on aga hõlpsasti kättesaadavad. Ja kuna võimsus on W = V x I , kõrgema pingega päikesepaneelid võivad hõlpsasti kaasa aidata suurema võimsusega päikesepaneelidele.

See tähendab, et neid kõrgepinge päikesepaneele ei saa kasutada madalpinge ja suure võimsusega inverterrakenduste jaoks, kuna pinged ei pruugi ühilduda.

Näiteks kui meil on 60 V, 5 Amprine päikesepaneel ja 12 V 300 W inverter, ehkki kahe kolleegi võimsus võib olla sarnane, ei saa neid pinge / voolu erinevuste tõttu ühendada.

See on koht, kus a buck muundur on väga mugav ja seda saab kasutada päikesepaneeli üleliigse pinge teisendamiseks liigseks vooluks ja üleliigse pinge alandamiseks vastavalt inverteri nõuetele.

300-vatise päikeseinverteriga vooluringi valmistamine

Oletame, et me tahtsime päikesepaneelilt, mille võimsus on 32 V, 15 Amprit, teha 300-vatine 12 V inverter.

Selleks vajame buck-muunduri väljundvoolu 300/12 = 25 Amprit.

Järgmine ti.com veebisaidi lihtne muundur näeb meie 300-vatise päikeseinverteriga vajaliku võimsuse pakkumisel ülitõhus välja.

Fikseerime buck-muunduri olulised parameetrid järgmiste arvutuste kohaselt:

Kujundusnõuded
• Päikesepaneeli pinge VI = 32 V
• Buck Converter väljund VO = 12 V
• Buck Converter väljund IO = 25 A
• Buck Converteri töösagedus fOSC = 20 kHz lülitussagedus
• VR = 20 mV tipp-tipp (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktiivvoolu muutus

d = töötsükkel = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (projekteerimise eesmärk)
tonn = sisselülitamise aeg (S1 suletud) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = puhkeaeg (S1 avatud) = (1 / f) - tonn = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × tonn / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

See annab meile buck muunduri induktori spetsifikatsioonid. Traadi SWG-d saab optimeerida mõne katse-eksituse meetodil. 16-ne SWG superemailitud vasktraat peaks olema piisavalt hea, et hakkama saada 25-amprise vooluga.

Buck Converteri väljundfiltri kondensaatori arvutamine

Pärast väljundpinge induktori määramist saab väljundfiltri kondensaatori väärtuse välja töötada, et see vastaks väljundi pulsatsiooni spetsifikatsioonidele. Elektrolüütilist kondensaatorit võiks ette kujutada nagu induktiivsuse, takistuse ja mahtuvuse jadasuhet. Korraliku pulsatsiooni filtreerimise pakkumiseks peab pulsatsioonisagedus olema palju madalam kui sagedus, kus jadainduktiivsus muutub kriitiliseks.

Seetõttu on mõlemad üliolulised elemendid mahtuvus ja efektiivne seeriatakistus (ESR). kõrgeim ESR arvutatakse vastavalt valitud tipp-tipp-lainepinge ja tipp-tipp pulsatsioonivoolu suhtele.

ESR = ΔVo (pulsatsioon) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 oomi

Väikseimat C-mahtuvusväärtust, mida soovitatakse hoolitseda VO pulsatsioonipinge eest väiksemal kui 100 mV projekteerimisnõue, väljendatakse järgmistes arvutustes.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , ehkki suurem kui see, aitab ainult parandada muunduri väljundi pulsatsioonivastust.

Buki väljundi seadistamine päikeseinverterile

12 V, 25 amprise väljundi täpseks seadistamiseks peame arvutama takistid R8, R9 ja R13.

R8 / R9 otsustab väljundpinge, mida saab muuta juhuslikult, kasutades RK jaoks 10K ja R9 jaoks 10k poti. Järgmisena reguleerige 10K potti, et saada inverteri täpne väljundpinge.

R13-st saab buck-muunduri voolutundlik takisti ja see tagab, et muundur ei suuda kunagi paneelilt üle 25-amprist voolu tõmmata, ja see on sellise stsenaariumi korral välja lülitatud.

Takistid R1 ja R2 loovad TL404 sisemise voolu piirava op-võimendi inverteeriva sisendi tugiväärtuse umbes 1 V. Takisti R13, mis on koormusega jadamisi ühendatud, annab 1 V voolu piirava vea op võimendi mitteinverteerivale klemmile niipea, kui muunduri vool ulatub 25 A-ni. Seega on BJT-de PWM piiratud vastavalt kontrollida voolu edasist sissevõtmist. R13 väärtus arvutatakse vastavalt järgmisele:

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

Võimsus = 1 x 25 = 25 vatti

Kui ülaltoodud buck-muundur on ehitatud ja testitud paneeli üleliigse pinge nõutavaks muundamiseks üleliigseks väljundvooluks, on aeg ühendada mis tahes hea kvaliteediga 300-vatine inverter Buck konverteriga järgmise plokkskeemi abil:

Teaduse projekti päikeseinverter / laadija

Järgmine järgmine artikkel selgitab algajatele või kooliõpilastele mõeldud lihtsat päikeseinverterite vooluringi.

Siin on aku lihtsuse huvides otse paneeliga ühendatud ja automaatne ümberlülitusrelee süsteem aku inverterile lülitamiseks päikeseenergia puudumisel.

Ringrada taotles pr Swati Ojha.

Ringraja etapid

Vooluring koosneb peamiselt kahest etapist, nimelt: a lihtne inverter ja automaatne relee vahetamine.

“dma kasutamisel kontrollib CPU andmete edastamist mälust ja mälust süsteemisiini kaudu. ”

Päevasel ajal püsib päikesevalgus nii kaua, paneeli pinget kasutatakse aku laadimiseks ja ka inverteri toide relee vahetuskontaktide kaudu.

Automaatse ümberlülitusahela eelseadistus on seatud nii, et seotud relee lülitub välja, kui paneeli pinge langeb alla 13 volti.

Ülaltoodud toiming ühendab päikesepaneeli inverterist lahti ja ühendab laetud aku inverteriga, nii et väljundkoormused töötavad akutoitel edasi.

Ahela töö:

Takistid R1, R2, R3, R4 koos T1, T2 ja trafo moodustavad muunduri sektsiooni. 12 volti, mis on rakendatud üle keskkraani ja maa käivitab inverteri kohe, kuid siin ei ühenda me akut nendes punktides otse relee vahetamise etapi kaudu.

Transistor T3 koos sellega seotud komponentide ja releega moodustab relee muutumise etapis. LDR-i hoitakse väljaspool maja või asendis, kus see tunneb päevavalgust.

P1 eelseadistus on reguleeritud nii, et T3 lihtsalt lõpetab juhtimise ja katkestab relee juhul, kui ümbritsev valgus langeb alla teatud taseme või lihtsalt siis, kui pinge langeb alla 13 volti.

See juhtub ilmselgelt siis, kui päikesevalgus muutub liiga nõrgaks ega suuda enam kindlaksmääratud pingetaset ülal pidada.

Niikaua kui päikesevalgus jääb eredaks, jääb relee tööle, ühendades päikesepaneeli pinge otse inverteriga (trafo keskkraan) N / O-kontaktide kaudu. Nii muutub inverter päikesepaneeli kaudu päevasel ajal kasutatavaks.

Päikesepaneeli kasutatakse samaaegselt ka aku laadimiseks D2 kaudu päevasel ajal, nii et see saab täis juba hämaruse saabudes.

Päikesepaneel on valitud nii, et see ei tekitaks kunagi päikesevalguse tipptasemel rohkem kui 15 volti.
Selle inverteri maksimaalne võimsus ei ületa 60 vatti.

Teadusprojektidele mõeldud laadijalülitiga kavandatud päikeseinverterite osade loend