Hogyan tervezzünk szolár inverter áramkört

Ha a DC-AC invertert egy napelemen keresztül működtetik, akkor azt napenergia-inverternek nevezzük. A napelem energiáját vagy közvetlenül használják az inverter működtetésére, vagy pedig az inverter akkumulátorának feltöltésére. Mindkét esetben az inverter a hálózati hálózat teljesítményétől függően működik.

Tervezése a napenergia inverter áramkör alapvetően két paraméter helyes konfigurálását igényli, nevezetesen az inverter áramkört és a napelem specifikációit. Az alábbi oktatóanyag alaposan elmagyarázza a részleteket.

Napelemes inverter építése

Ha érdekel saját napenergia invertert készítsen akkor alapos ismeretekkel kell rendelkeznie az inverter vagy átalakító áramkörökről és azokról hogyan kell helyesen kiválasztani a napelemeket .

Két lehetőség közül választhatunk innentől: Ha úgy gondolja, hogy az inverter gyártása nagyon összetett, akkor inkább vásárolhat egy kész invertert, amely ma rengeteg formában, méretben és specifikációban elérhető, és egyszerűen megtanulja csak a szükséges integrációhoz / telepítéshez szükséges napelemekről.

A másik lehetőség az, hogy megtanulja mindkét társát, majd lépésről lépésre élvezheti saját barkács szolár inverterének építését.

Mindkét esetben a napelem elsajátítása válik az eljárás döntő részévé, ezért először ismerkedjünk meg ezzel a fontos eszközzel.

Napelem specifikáció

A napelem nem más, mint egy formája tápegység, amely tiszta egyenáramot termel .

Mivel ez a DC a napsugárzás intenzitásától függ, a kimenet általában nem következetes, és változik a napfény helyzetétől és az éghajlati viszonyoktól.

Bár a napelem egyfajta áramellátás is, jelentősen eltér a szokásos otthoni tápegységektől, amelyek transzformátorokat vagy SMPS-t használnak. A két változat közötti áramerősség és feszültség különbség.

Otthoni egyenáramú tápegységeink úgy vannak osztályozva, hogy nagyobb mennyiségű áramot termeljenek, és olyan feszültségekkel, amelyek tökéletesen megfelelnek egy adott terhelésnek vagy alkalmazásnak.

Például a A mobil töltő felszerelhető úgy, hogy 5 V-ot 1 amperrel állítson elő egy okostelefon töltésére , itt az 1 amper bőven magas, az 5 V pedig tökéletesen kompatibilis, így a dolgok rendkívül hatékonyak az alkalmazás igényeihez.

Míg a napelem ellentétes lehet, általában hiányzik az áramból, és sokkal magasabb feszültséget képes előállítani, ami rendkívül alkalmatlan lehet általános egyenáramú terhelésekhez, például 12 V-os inverterhez, mobil töltőhöz stb.

Ez a szempont kissé megnehezíti a napelemes inverter tervezését, és némi számítást és gondolkodást igényel a műszakilag korrekt és hatékony rendszer megszerzése érdekében.

A jobb napelem kiválasztása

Mert a megfelelő napelem kiválasztása , az alapvető szempont, amelyet figyelembe kell venni, hogy az átlagos napenergia teljesítmény nem lehet kevesebb, mint az átlagos terhelési teljesítmény fogyasztás.

Tegyük fel, hogy egy 12 V-os akkumulátort 10 amper sebességgel kell tölteni, majd a napelemet úgy kell minősíteni, hogy legalább 12 x 10 = 120 wattot biztosítson bármely pillanatban, amennyiben ésszerű mennyiségű napsütés van.

Mivel általában nehéz megtalálni az alacsonyabb feszültségű és magasabb áramerősségű napelemeket, tovább kell lépnünk a piacon könnyen elérhető (nagyfeszültségű, kisáramú specifikációkkal), majd ennek megfelelően meg kell adnunk a feltételeket.

Például, ha a terhelésigénye mondjuk 12 V, 10 amper, és nem tud napelemet szerezni ezzel a specifikációval, akkor kénytelen lehet inkompatibilis mérkőzést választani, például egy 48 V, 3 amperes napelemet, amely nagyon kivitelezhetőnek tűnik beszerezni.

Itt a panel feszültségelőnyt, de áramerősséget jelent számunkra.

Ezért nem csatlakoztathat 48V / 3amp panelt közvetlenül a 12V 10 amperes terheléséhez (például egy 12V 100 AH akkumulátorhoz), mert ennek hatására a panel feszültsége 12V-ra csökken, 3 amperrel, ami nagyon hatástalanná teszi a dolgokat.

Ez azt jelentené, hogy fizetünk egy 48 x 3 = 144 wattos panelért, és cserébe 12 x 3 = 36 watt teljesítményt kapunk ... ez nem jó.

Az optimális hatékonyság érdekében ki kell használnunk a panel feszültségelőnyét, és egyenértékű árammá kell alakítanunk az „inkompatibilis” terhelésre.

Ez nagyon egyszerűen megtehető egy buck konverterrel.

Szüksége lesz egy Buck-konverterre a napelemes inverter készítéséhez

A buck konverter hatékonyan átalakítja a felesleg feszültség a napelemről egyenértékű áramig (amper), biztosítva az optimális kimenet / bemenet = 1 arányt.

Van néhány szempont, amelyet figyelembe kell venni. Ha alacsonyabb feszültségű akkumulátort kíván feltölteni későbbi inverteres használatra, akkor a buck konverter megfelel az alkalmazásának.

Ha azonban az invertert napelemes kimenettel kívánja használni nappal, egyidejűleg, miközben az energiát generál, akkor a buck konverter nem lenne lényeges, inkább az invertert közvetlenül a panelhez csatlakoztathatja. Mindkét lehetőséget külön megvitatjuk.

Az első esetben, amikor előfordulhat, hogy akkumulátort kell töltenie későbbi inverteres használatra, különösen akkor, ha az akkumulátor feszültsége jóval alacsonyabb, mint a panel feszültsége, akkor elengedhetetlen lehet a buck konverter.

Már tárgyaltam néhány buck konverterrel kapcsolatos cikket, és levezettem azokat a végső egyenleteket, amelyek közvetlenül megvalósíthatók, miközben tervezünk egy buck invertert egy napenergia inverter alkalmazáshoz. A következő két cikket áttekintheti a koncepció egyszerű megértése érdekében.

Hogyan működnek a Buck konverterek

Feszültség, áram kiszámítása egy Buck induktivitásnál

A fenti bejegyzések elolvasása után nagyjából megértette a buck konverter megvalósításának módját a szolár inverter áramkörének tervezése során.

Ha nem érzi jól a képleteket és a számításokat, a következő gyakorlati megközelítést lehet alkalmazni a napelem számára a legkedvezőbb buck konverter-tervezési teljesítmény eléréséhez:

A legegyszerűbb Buck-Converter áramkör

A fenti ábra egy egyszerű IC 555 alapú buck konverter áramkört mutat.

Két edényt láthatunk, a felső pot optimalizálja a bekapcsolási frekvenciát, az alsó pot pedig a PWM-et optimalizálja, mindkét beállítást módosítani lehetne az optimális válasz elérése érdekében C-on.

A BC557 tranzisztor és a 0,6 ohmos ellenállás áramkorlátozót képez a TIP127 (meghajtó tranzisztor) túláramtól való védelme érdekében a beállítási folyamat során, később ezt az ellenállási értéket a nagyobb áramerősségű kimenetek és a magasabb névleges meghajtó tranzisztor mellett lehet beállítani.

Az induktor kiválasztása bonyolult lehet ...

1) A gyakoriság összefüggésben lehet a induktor az átmérő, az alacsonyabb átmérő nagyobb frekvenciát igényel, és fordítva,

két) Fordulatok száma hatással lesz a kimeneti feszültségre és a kimeneti áramra is, és ez a paraméter összefügg a PWM beállításokkal.

3) A vezeték vastagsága határozná meg a kimenet áramkorlátját, ezeket mind próbával és hibával kell optimalizálni.

Alapszabályként kezdje az 1/2 hüvelyk átmérővel és a tápfeszültséggel megegyező fordulatok számával .... használjon magként ferritet, és ezután elkezdheti a fenti javasolt optimalizálási folyamatot.

Ez gondoskodik a buck konverterről, amelyet egy adott nagyobb feszültségű / alacsony áramú napelemnél lehet használni, hogy ekvivalensen optimalizált alacsonyabb feszültségű / nagyobb áramú kimenetet kapjon, a terhelési specifikációknak megfelelően, kielégítve az egyenletet:

(o / p watt) osztva (i / p watt) = Közel 1

Ha a fenti buck konverter optimalizálás nehéznek tűnik, akkor valószínűleg a következő tesztelt PWM szolár töltő bak átalakító áramkör választási lehetőség:

Itt az R8, R9 módosítható a kimeneti feszültség beállításához, az R13 pedig az áram kimenetének optimalizálásához.

Miután elkészítette és konfigurálta a buck konvertert egy megfelelő napelemmel, tökéletesen optimalizált teljesítményre lehet számítani egy adott akkumulátor töltéséhez.

Mivel a fenti átalakítókat nem könnyíti meg a teljes töltés megszakítása, szükség lehet egy külső opamp alapú leválasztó áramkörre egy teljesen automatikus töltési funkció az alábbiak szerint.

Teljes feltöltési határérték hozzáadása a Buck Converter kimenetéhez

• A bemutatott egyszerű, teljes feltöltésű áramkört hozzá lehet tenni bármelyik átalakítóhoz annak biztosítására, hogy az akkumulátor soha ne legyen túl feltöltve, amint eléri a megadott teljes töltöttségi szintet.
• A fenti buck konverter kialakítás lehetővé teszi, hogy ésszerűen hatékony és optimális töltést kapjon a csatlakoztatott akkumulátorról.
• Bár ez a bak-konverter jó eredményeket hozna, a napsütés hatására romolhat a hatékonyság.
• Ennek kiküszöbölésére fel lehetne venni egy MPPT töltőáramkör alkalmazását a lehető legoptimálisabb kimenet megszerzéséhez a buckcircuit-ból.
• Tehát egy Buck áramkör és egy önoptimalizáló MPPT áramkör együttesen segíthet abban, hogy a rendelkezésre álló napfényből maximálisan kiürüljön.
• Már elmagyaráztam a Kapcsolódó bejegyzés az egyik korábbi bejegyzésemben ugyanez alkalmazható a szolár inverter áramkörének kialakításakor

Nap Inverter Buck Converter vagy MPPT nélkül

Az előző szakaszban megtanultunk napelemes invertert tervezni egy bak konverterrel olyan inverterekhez, amelyek alacsonyabb akkumulátorfeszültségűek, mint a panel, és amelyeket éjszaka kívánnak üzemeltetni, ugyanazzal az akkumulátorral, amelyet nappal töltöttek.

Ez fordítva azt jelenti, hogy ha az akkumulátor feszültségét valahogy úgy fejlesztjük, hogy hozzávetőlegesen illeszkedjen a panel feszültségéhez, akkor elkerülhető lenne a konvertáló.

Ez igaz lehet egy inverterre is, amelyet nappal ÉLŐBEN lehet működtetni, vagyis egyidejűleg, miközben a panel napfényből áramot termel.

Az egyidejű nappali működéshez a megfelelően megtervezett inverter közvetlenül konfigurálható egy számított napelemrel, amelynek megfelelő specifikációi vannak az alábbiak szerint.

Ismét meg kell győződnünk arról, hogy a panel átlagos teljesítménye nagyobb, mint az inverter terhelésének maximálisan szükséges teljesítményfogyasztása.

Tegyük fel, hogy van egy az inverter 200 wattos terheléssel működik , akkor a panelt 250 wattra kell értékelni az állandó válasz érdekében.

Ezért a panel 60V-os, 5 amperes névleges lehet, és a az inverter 48V körüli értékre, 4amp-ra volt értékelhető , amint azt a következő ábra mutatja:

Ebben a szolár inverterben a panel közvetlenül látható az inverter áramköréhez csatlakoztatva, és az inverter képes előállítani a szükséges energiát, amíg a napsugarak optimálisan beesnek a panelre.

Az inverter viszonylag jó kimeneti teljesítmény mellett működne mindaddig, amíg a panel 45 V feletti feszültséget produkál ... ... azaz csúcson 60 V, valószínűleg délután 45 V-ig.

A fent bemutatott 48 V-os inverter áramkörből nyilvánvaló, hogy a napenergia-inverter kialakításának nem kell túlságosan meghatározónak lennie jellemzőivel és specifikációival.

A kívánt eredmények elérése érdekében bármilyen típusú invertert csatlakoztathat bármely napelemhez.

Ez azt jelenti, hogy tudsz válassza ki az inverter áramkörét a listából , és konfigurálja egy beszerzett napelem segítségével, és kezdje meg az ingyenes villamos energiát tetszés szerint.

Az egyetlen kulcsfontosságú, de könnyen megvalósítható paraméter az inverter és a napelem feszültsége és aktuális jellemzői, amelyek nem különbözhetnek egymástól sokat, amint azt korábbi megbeszélésünkben kifejtettük.

Szinuszhullámú szolár inverter áramkör

Az összes eddig tárgyalt terv négyzethullámú kimenet létrehozására szolgál, azonban bizonyos alkalmazásoknál a négyzethullám nemkívánatos lehet, és szinuszhullámmal egyenértékű fokozott hullámformát igényelhet, ilyen követelmények esetén PWM-táplált áramkör valósítható meg lent:

Megjegyzés: Az 5. számú SD-tű tévesen a Ct-hez csatlakozik, kérjük, győződjön meg róla, hogy a földvezetékkel van összekötve, és nem a Ct-vel.

A fenti szolár inverter áramkört PWM szinuszhullám felhasználásával részletesen tanulmányozhatjuk a cikkben 1,5 tonnás váltakozó áramú szolár inverter áramkör

A fenti oktatóanyag alapján most már egyértelmű, hogy a napenergia-inverter megtervezése végül is nem olyan nehéz és hatékonyan megvalósítható, ha rendelkezik bizonyos alapvető ismeretekkel az elektronikus fogalmakról, mint például a bak-konverterek, a napelemek és az inverterek.

A fentiek szinuszhullámú változata lehet itt láttam :

Még mindig zavart? Ne habozzon, használja a megjegyzés mezőt az értékes gondolatok kifejezésére.