Ebben a cikkben megpróbáljuk megérteni a szolár inverter alapfogalmát, és azt is, hogyan készíthetünk egy egyszerű, ám mégis erőteljes szolár inverter áramkört.

A napenergia bőségesen elérhető számunkra, és szabadon felhasználható, ráadásul korlátlan, végtelen természetes energiaforrás, amely mindannyiunk számára könnyen elérhető.

Mi olyan fontos a szolár inverterekben?

A tény az, hogy nincs semmi döntő a napenergia inverterekben. Bármelyiket használhatja normál inverter áramkör , csatlakoztassa egy szolárpanellel, és szerezze be az invertertől a szükséges DC-AC kimenetet.

Ezt követően lehet, hogy ki kell választania és konfigurálja a specifikációkat helyesen, különben fennáll annak a veszélye, hogy károsíthatja az invertert vagy nem hatékony áramátalakítást okozhat.

Miért a Solar Inverter

Már megbeszéltük, hogyan lehet a napelemeket felhasználni villamos energia előállítására nap- vagy napenergiából, ebben a cikkben egy egyszerű elrendezést fogunk megvitatni, amely lehetővé teszi számunkra, hogy napenergiát használjunk háztartási készülékeink üzemeltetéséhez.

A napelem alacsonyabb potenciálszinteken képes egyenárammá alakítani a napsugarakat. Például optimális körülmények között napelemet lehet megadni 36 volt 8 amperes leadására.

Ezt a nagyságú energiát azonban nem használhatjuk háztartási készülékeink üzemeltetésére, mert ezek a készülékek csak hálózati potenciálon vagy 120 és 230 V közötti feszültségen működhetnek.

Továbbá az áramnak váltakozó áramúnak és nem egyenáramúnak kell lennie, mint általában a napelemtől.

Számos ilyenre bukkantunk inverter áramkörök közzétettük ezt a blogot, és tanulmányoztuk a működésüket.

Az invertereket alacsony feszültségű akkumulátorok átalakítására és fokozására használják nagyfeszültségű váltakozó áramú hálózati szintekre.

Ezért az inverterek hatékonyan felhasználhatók a napelemről érkező egyenáram átalakítására olyan hálózati kimenetekké, amelyek megfelelő módon táplálják a háztartási berendezéseinket.

Alapvetően az inverterekben az alacsony potenciálból a megnövelt magas hálózati szintre történő átalakítás megvalósíthatóvá válik az egyenáramú bemenetekből, például akkumulátorból vagy napelemből általában rendelkezésre álló nagy áram miatt. A teljes teljesítmény ugyanaz marad.

A feszültségáram specifikációinak megértése

Például, ha 36 V @ 8 amperes bemenetet táplálunk egy inverterhez, és 220 V @ 1,2 A kimenetet kapunk, az azt jelentené, hogy a 36 × 8 = 288 wattos bemeneti teljesítményt csak 220 × 1,2 = 264 wattra módosítottuk.

Ezért láthatjuk, hogy ez nem varázslat, csupán a megfelelő paraméterek módosítása.

Ha a napelem elegendő áramot és feszültséget képes előállítani, akkor annak kimenete felhasználható az inverter és a csatlakoztatott háztartási készülékek közvetlen működtetésére, valamint egyidejűleg akkumulátor töltésére is.

A feltöltött akkumulátor használható a terhelések áramellátása az inverteren keresztül éjszakai időszakokban, amikor nincs napenergia.

Ha azonban a napelem kisebb méretű és nem képes elegendő energiát előállítani, akkor az csak az akkumulátor töltésére használható, és csak napnyugta után válik használhatóvá az inverter működtetése során.

Áramkör működtetése

A kapcsolási rajzra hivatkozva tanúi lehetünk egy egyszerű beállításnak napelem, inverter és akkumulátor használatával.

A három egység a szolárszabályozó áramkör amely elosztja az energiát a megfelelő egységeknek a napelemtől kapott energia megfelelő szabályozása után.

Ha feltételezzük, hogy a feszültség 36 és az áram 10 amper a napelemtől, akkor az invertert 24 voltos 6 amperes bemeneti üzemi feszültséggel választjuk, amelynek teljes teljesítménye körülbelül 120 watt.

A napelemes erősítő töredéke, amely körülbelül 3 amper, a naplemente után használható akkumulátor töltésére van megtakarítva.

Feltételezzük továbbá, hogy a napelem a napkövető hogy képes legyen teljesíteni a meghatározott követelményeket, amíg a nap látható az égen.

A 36 voltos bemeneti teljesítményt egy szabályozó bemenetére alkalmazzák, amely 24 V-ra vágja le.

Az inverter kimenetéhez csatlakoztatott terhelést úgy választják meg, hogy ne erőltesse az invertert 6 ampernél nagyobb mértékben a napelemtől. A fennmaradó 4 amperből 2 ampert juttatunk az akkumulátorhoz a töltéshez.

A fennmaradó 2 ampert nem használják az egész rendszer jobb hatékonyságának fenntartása érdekében.

Az áramkörök mind azok, amelyekről már a blogjaimban is szó esett, láthatjuk, hogy ezek hogyan vannak intelligensen konfigurálva egymásnak a szükséges műveletek végrehajtásához.

A teljes oktatóanyagért olvassa el ezt a cikket: Solar Inverter bemutató

Alkatrészlista az LM338 töltő részhez

Minden ellenállás 1/4 wattos, 5% -os CFR, hacsak nincs megadva.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K pot (a 2K-t hibásan mutatják)
R4 = helyettesítse az iit linket
R3 = 0,6 x 10 / AH akkumulátor
Tranzisztor = BC547 (nem BC557, tévesen látható)
IC szabályozó = LM338
Alkatrészlista az inverter szakaszhoz
Minden alkatrész 1/4 wattos, hacsak nincs megadva
R1 = 100k pot
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = IRF540 mosfer
N1 --- N4 = IC 4093

Néhány alkatrészt nem kell megadni, és az ábra szerint másolható.

Akkumulátorok töltésére 250 Ah-ig

A fenti áramkör töltőszakasza megfelelő módon fejleszthető, hogy lehetővé tegye a nagyáramú akkumulátorok 100 AH és 250 Ah közötti nagyságrendű töltését.

Mert 100Ah akkumulátor egyszerűen helyettesítheti az LM338-at LM196 amely az LM338 10 amperes változata.

Egy külső tranzisztor TIP36 megfelelően integrálva van az IC 338-ba a megkönnyítése érdekében nagy áramú töltés .

A TIP36 sugárzó ellenállását megfelelően kell kiszámítani, különben a tranzisztor csak kifújhat, megteheti próba-hiba módszerrel, kezdetben 1 ohm-tal kezdi, majd fokozatosan folytatja annak csökkentését, amíg a kimeneten elérhetővé válik a szükséges árammennyiség.

nagy teljesítményű szolár inverter nagyáramú akkumulátortöltővel

PWM-szolgáltatás hozzáadása

A rögzített 220 V vagy 120 V kimenet biztosítása érdekében PWM vezérlőt lehetne hozzáadni a fenti tervekhez, az alábbi ábra szerint. Amint látható, az N1 kapu, amely alapvetően 50 vagy 60 Hz-es oszcillátorként van konfigurálva, diódákkal és egy fazékkal van továbbfejlesztve, amely lehetővé teszi a változó munkaciklus opciót.

Ennek a potnak a beállításával arra kényszeríthetjük az oszcillátort, hogy különböző BE / KI periódusú frekvenciákat hozzon létre, amelyek viszont lehetővé teszik a mosfetek be- és kikapcsolásához azonos ütemben.

A mosfet ON / OFF időzítésének beállításával arányosan változtathatjuk a transzformátor áramindukcióját, amely végül lehetővé teszi számunkra az inverter kimeneti RMS feszültségének beállítását.

Amint a kimeneti effektív érték rögzül, az inverter képes lesz állandó kimenetet produkálni, függetlenül a napfeszültség változásaitól, amíg a feszültség természetesen a transzformátor primer tekercsének feszültség specifikációja alá nem csökken.

Szolár inverter az IC 4047 használatával

Amint azt korábban leírtuk, bármelyik kívánt invertert szolárszabályzóval csatlakoztathatja az egyszerű napenergiás inverter funkció megvalósításához.

Az alábbi ábra azt mutatja, hogy egy egyszerű IC 4047 inverter ugyanazzal a szolárszabályozóval használható 220 V AC vagy 120 V AC kimenetre a napelemről.

Solar inverter az IC 555 segítségével

Hasonlóképpen, ha érdekel egy kis napenergia inverter építése az IC 555 használatával, akkor nagyon jól megteheti, ha integrál egy IC 555 inverter napkollektorral a szükséges 220 V váltakozó áram eléréséhez.

2N3055 tranzisztort használó napelemes inverter

A 2N3055 tranzisztorok nagyon népszerűek az elektronikus rajongók körében. És ez a csodálatos BJT lehetővé teszi, hogy elég nagy teljesítményű invertereket építsen minimális alkatrészszámmal.

Ha Ön egyike azoknak a rajongóknak, akiknek néhány ilyen eszköze van a szemétdobozban, és érdekli, hogy létrehozzanak egy hűvös kis napenergiás invertert, akkor az alábbi egyszerű kialakítás segíthet Önnek megvalósítani álmát.

Egyszerű szolár inverter töltővezérlő nélkül

Azok számára a felhasználóknak, akik nem szívesen veszik bele az LM338 töltővezérlőt, az egyszerűség kedvéért a következő legegyszerűbb PV inverter kialakítás jól néz ki.

Annak ellenére, hogy az akkumulátor nem látható szabályozó nélkül, az akkumulátor akkor is optimálisan töltődik fel, feltéve, hogy a napelem megkapja a szükséges megfelelő mennyiségű közvetlen napsütést.

A tervezés egyszerűsége azt is jelzi, hogy ólom-savas elemek mégsem olyan nehéz tölteni.

Ne feledje, hogy egy teljesen lemerült akkumulátor (11 V alatt) legalább 8-10 órás töltést igényel, amíg az inverter be nem kapcsolható a szükséges 12V-220V AC-átalakításhoz.

Egyszerű napelemes és váltakozó áramú váltó

Ha azt szeretné, hogy a napelemes inverter rendszere lehetővé tegye az automatikus váltást a napelemről az AC hálózati hálózatra, akkor hozzáadhatja a következő relemódosításokat az LM338 / LM196 szabályozó bemenetéhez:

A 12 V-os adaptert úgy kell besorolni, hogy megfeleljen az akkumulátor feszültségének és az Ah specifikációinak. Például, ha az akkumulátor névleges feszültsége 12 V 50 Ah, akkor a 12 V-os adapter 15 V-20 V és 5 A-os névleges

Solar Inverter a Buck Converter segítségével

A fenti beszélgetés során megtanultuk, hogyan lehet egyszerű napelemes invertert készíteni akkumulátortöltővel lineáris IC-k, például LM338 segítségével. LM196 , amelyek nagyszerűek, ha a napelem feszültsége és árama megegyezik az inverter követelményével.

Ilyen esetekben az inverter teljesítménye kicsi és korlátozott. A jelentősen nagyobb teljesítményű inverterek esetén a napelem kimeneti teljesítményének is nagynak és a követelményeknek megfelelőnek kell lennie.

Ebben a forgatókönyvben a napelem áramának jelentősen magasnak kell lennie. De mivel a napelemek nagy árammal kaphatók, az alacsony feszültségű, nagy teljesítményű napenergiátalakító, 200 watt és 1 kva közötti nagyságrendű, nem tűnik könnyen megvalósíthatónak.

A nagyfeszültségű, alacsony áramú napelemek azonban könnyen elérhetők. És mivel a teljesítmény az W = V x I , a magasabb feszültségű napelemek könnyen hozzájárulhatnak a nagyobb teljesítményű napelemekhez.

Ezek a nagyfeszültségű napelemek nem használhatók alacsony feszültségű, nagy teljesítményű inverteres alkalmazásokhoz, mivel a feszültségek nem biztos, hogy kompatibilisek.

Például, ha van egy 60 V-os, 5 A-os napelemünk és egy 12 V-os 300 wattos inverterünk, bár a két társ teljesítményének névleges értéke hasonló lehet, a feszültség / áram eltérések miatt nem kapcsolhatók össze.

Ez az a buck konverter nagyon hasznos, és alkalmazható a felesleges napelemfeszültség átalakítására túláramra és a túlfeszültség csökkentésére, az inverter követelményeinek megfelelően.

300 W-os napelemes áramkör készítése

Tegyük fel, hogy egy 300 W-os 12 V-os inverter áramkört akarunk készíteni egy 32 V, 15 Amperes névleges napelemből.

Ehhez 300/12 = 25 Amper kimeneti áramra lesz szükségünk a buck konverterről.

“árnyékolt pólusú motor előnyei hátrányai ”

A ti.com alábbi egyszerű bak-átalakítója rendkívül hatékonynak tűnik a szükséges teljesítmény biztosításában 300 wattos szolár inverterünkhöz.

Megjavítjuk a buck konverter fontos paramétereit az alábbi számítások szerint:

Tervezési követelmények
• Napelem feszültség VI = 32 V
• Buck Converter kimenete VO = 12 V
• Buck Converter kimenet IO = 25 A
• Buck Converter működési frekvenciája fOSC = 20 kHz kapcsolási frekvencia
• VR = 20 mV csúcs-csúcs (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktív áramváltozás

d = munkaciklus = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (tervezési cél)
tonna = bekapcsolás ideje (S1 zárt) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = szabadidő (S1 nyitva) = (1 / f) - tonna = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × tonna / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Ez megadja nekünk a buck konverter induktor specifikációit. A vezetékes SWG néhány próba és hiba útján optimalizálható. A 16 SWG szuperzománcozott rézhuzalnak elég jónak kell lennie a 25 Amperes áram kezeléséhez.

A Buck Converter kimeneti szűrő kondenzátorának kiszámítása

A kimeneti buck induktor meghatározása után a kimeneti szűrő kondenzátor értéke kidolgozható, hogy megfeleljen a kimeneti hullámosság specifikációinak. Az elektrolit kondenzátort úgy lehet elképzelni, mint az induktivitás, az ellenállás és a kapacitás soros viszonyát. A megfelelő hullámosság-szűrés érdekében a hullámosság-frekvenciának sokkal alacsonyabbnak kell lennie, mint azokon a frekvenciákon, ahol a soros induktivitás kritikussá válik.

Ezért mindkét kulcsfontosságú elem a kapacitás és az effektív soros ellenállás (ESR). A legmagasabb ESR értéket a választott csúcs-csúcs hullámfeszültség és a csúcs-csúcs hullámáram viszonyának függvényében kell kiszámítani.

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

A 100 mV-os tervezési követelménynél kisebb VO-hullámosság feszültségének gondozásához ajánlott legalacsonyabb C-kapacitásértéket a következő számítások fejezik ki.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , bár ennél magasabb csak javítani fogja a buck konverter kimeneti hullámzási válaszát.

A Buck kimenet beállítása a szolár inverterhez

A 12 V, 25 A kimenet pontos beállításához ki kell számolnunk az R8, R9 és R13 ellenállásokat.

Az R8 / R9 határozza meg a kimeneti feszültséget, amelyet véletlenszerűen lehet beállítani egy 10K-os R8-hoz és egy 10k-os pot-hoz az R9-hez. Ezután állítsa be a 10K potot, hogy megkapja az inverter pontos kimeneti feszültségét.

Az R13 válik a buck átalakító áramérzékelő ellenállásává, és biztosítja, hogy az inverter soha ne legyen képes 25 Amp áramot elvinni a panelről, és ilyen helyzetben leáll.

Az R1 és R2 ellenállások nagyjából 1 V referenciát hoznak létre a TL404 belső áramkorlátozó op erősítő invertáló bemenetéhez. A terheléssel sorba kapcsolt R13 ellenállás 1 V-ot juttat az áramkorlátozó hibaerősítő nem inverzáló termináljához, mihelyt az inverter áram 25 A-ra nyúlik. A BJT-k PWM-je így megfelelően korlátozott az áram további felvételének szabályozása. Az R13 érték kiszámítása az alábbiak szerint történik:

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

Teljesítmény = 1 x 25 = 25 watt

Miután a fenti buck konvertert megépítették és tesztelték a panel túlfeszültségének a szükséges kimeneti áram átalakításához, itt az ideje, hogy bármilyen jó minőséget csatlakoztasson 300 wattos inverter a buck konverterrel a következő blokkdiagram segítségével:

Szolár inverter / töltő a tudományos projekthez

Az alábbi következő cikk egy egyszerű napenergiás inverter áramkört ismertet a kezdők vagy az iskolások számára.

Itt az akkumulátor az egyszerűség kedvéért közvetlenül a panellel van összekötve, és egy automatikus váltó relerendszerrel, amely napenergia hiányában az akkumulátort inverterhez kapcsolja.

A pályát Swati Ojha asszony kérte.

Az áramkör szakaszai

Az áramkör főleg két szakaszból áll, nevezetesen: a egyszerű inverter , és az automatikus relé váltás.

Nappali idő alatt ilyen sokáig a napfény meglehetősen erős marad, a panel feszültségét használják az akkumulátor töltésére, valamint az inverter áramellátása a relé váltó érintkezőkön keresztül.

Az automatikus váltóáramkör előre beállított értéke úgy van beállítva, hogy a hozzárendelt relé kikapcsoljon, amikor a panel feszültsége 13 volt alá esik.

A fenti művelet leválasztja a napelemet az inverterről, és összekapcsolja a feltöltött akkumulátort az inverterrel, így a kimeneti terhelések az akkumulátor energiájával tovább működnek.

Áramkör működése:

Az R1, R2, R3, R4 ellenállások, a T1, T2 és a transzformátor alkotják az inverter szakaszt. 12 volt a középső csapon keresztül, és a föld azonnal beindítja az invertert, azonban itt nem közvetlenül ezeken a pontokon csatlakoztatjuk az akkumulátort, hanem egy relé váltási fokozaton keresztül.

A T3 tranzisztor a hozzátartozó alkatrészekkel és a relé képezi a relé változását a szakaszban. Az LDR-t a házon kívül vagy olyan helyen tartják, ahol érzékeli a nappali fényt.

A P1 előre beállított értéket úgy állítják be, hogy a T3 csak abbahagyja a vezetést és levágja a relét arra az esetre, ha a környezeti fény egy bizonyos szint alá csökken, vagy egyszerűen csak akkor, ha a feszültség 13 volt alá süllyed.

Ez nyilvánvalóan akkor történik, amikor a napfény túl gyengévé válik, és már nem képes fenntartani a megadott feszültségszinteket.

Mindaddig, amíg a napfény világos marad, a relé kioldva marad, és a N / O érintkezőkön keresztül a napelem feszültségét közvetlenül az inverterhez (transzformátor középső csapjához) köti. Így az inverter a napelem segítségével napközben használhatóvá válik.

A napelem egyidejűleg arra is használható, hogy nappali időben töltse az akkumulátort a D2-n keresztül, hogy alkonyatkor teljesen feltöltődjön.

A napelem úgy van megválasztva, hogy még a csúcs napfénynél sem generál 15 voltnál többet.
Az inverter maximális teljesítménye nem haladhatja meg a 60 wattot.

A tervezett napelemes inverter alkatrészlistája tudományos projektekhez szánt töltő áramkörrel.