Hvordan lage en Solar Inverter Circuit

Når en DC til AC-omformer betjenes gjennom et solcellepanel, kalles det en solinverter. Solpanelstrømmen brukes enten direkte til drift av inverteren, eller den brukes til å lade inverterbatteriet. I begge tilfeller fungerer omformeren uten å avhenge av strømnettet.

Designe en solenergi inverter krets krever i hovedsak to parametere som skal konfigureres riktig, nemlig inverterkretsen og solcellepanelets spesifikasjoner. Den følgende veiledningen forklarer detaljene grundig.

Bygg en solenergiomformer

Hvis du er interessert i å bygg din egen solinverter da bør du ha grundig kunnskap om omformer- eller omformerkretser, og om hvordan du velger solcellepaneler riktig .

Det er to alternativer å gå frem herfra: Hvis du synes at det å lage en inverter er mye kompleks, kan du i så fall foretrekke å kjøpe en ferdig inverter som er rikelig tilgjengelig i dag i alle slags former, størrelser og spesifikasjoner, og deretter bare lære kun om solcellepaneler for nødvendig integrering / installasjon.

Det andre alternativet er å lære begge kolleger og deretter glede deg over å bygge din egen DIY solcelleomformer trinnvis.

I begge tilfeller blir det viktig å lære om solcellepanel, så la oss først lære om dette viktige apparatet.

Solar Panel Spesifikasjon

Et solcellepanel er ingenting annet enn en form for strømforsyning som produserer en ren DC .

Siden denne likestrømmen er avhengig av intensiteten til solstrålene, er utgangen normalt inkonsekvent og varierer med sollysposisjonen og klimatiske forhold.

Selv om solcellepanel også er en form for strømforsyning, skiller det seg betydelig fra våre vanlige strømforsyninger til hjemmet ved hjelp av transformatorer eller SMPS. Forskjellen er i strøm- og spenningsspesifikasjonene mellom disse to variantene.

Våre DC-strømforsyninger er klassifisert for å produsere større mengder strøm, og med spenninger som passer perfekt til en gitt belastning eller applikasjon.

For eksempel a mobillader kan være utstyrt for å produsere 5V ved 1 amp for lading av en smarttelefon , her er 1 amp sterkt høy og 5V er perfekt kompatibel, noe som gjør ting ekstremt effektive for applikasjonsbehovet.

Mens et solcellepanel kan være stikk motsatt, mangler det vanligvis strøm og kan klassifiseres for å produsere mye høyere spenninger, noe som kan være svært uegnet for generelle DC-belastninger som 12V batteriomformer, mobil lader etc.

Dette aspektet gjør utformingen av en solomformer litt vanskelig og krever noen beregninger og tenkning for å oppnå et teknisk riktig og effektivt system.

Velge riktig solcellepanel

Til velge riktig solcellepanel , er den grunnleggende tingen å vurdere at gjennomsnittlig solstrøm ikke må være mindre enn gjennomsnittlig belastningseffektforbruk.

La oss si at et 12V batteri må lades med en hastighet på 10 amp, så må solcellepanelet være vurdert for å gi minimum 12 x 10 = 120 watt når som helst så lenge det er en rimelig mengde solskinn.

Siden det generelt er vanskelig å finne solcellepaneler med spesifikasjoner for lavere spenning og høyere strøm, må vi gå videre med det som er lett tilgjengelig i markedet (med spesifikasjoner for høy spenning, lav strøm), og deretter redusere forholdene tilsvarende.

For eksempel hvis belastningskravet ditt er si 12V, 10 ampere, og du ikke klarer å få et solcellepanel med disse spesifikasjonene, kan du bli tvunget til å velge en inkompatibel kamp, ​​for eksempel et 48V, 3 amp solcellepanel som ser mye mulig ut for anskaffe.

Her gir panelet oss spenningsfordel, men nåværende ulempe.

Derfor kan du ikke koble et 48V / 3amp-panel direkte til 12V 10 amp-belastningen (for eksempel et 12V 100 AH-batteri) fordi du gjør dette vil tvinge panelspenningen til å falle til 12V, ved 3 ampere, noe som gjør ting veldig ineffektive.

Det vil bety å betale for et 48 x 3 = 144 watt panel og til gjengjeld få 12 x 3 = 36 watt effekt ... det er ikke bra.

For å sikre optimal effektivitet vil vi trenge å utnytte spenningsfordelen til panelet og konvertere det til en tilsvarende strøm for vår 'inkompatible' belastning.

Dette kan veldig enkelt gjøres ved hjelp av en buck-omformer.

Du trenger en buk-omformer for å lage en solinverter

En buck converter vil effektivt konvertere overflødig spenning fra solcellepanelet til en tilsvarende mengde strøm (ampere) som sikrer et optimalt utgang / inngang = 1 forhold.

Det er noen få aspekter her som må vurderes. Hvis du har tenkt å lade et batteri med lavere spenning for senere bruk med en inveter, vil en bukkeromformer passe din applikasjon.

Men hvis du har tenkt å bruke omformeren med solcellepanelutgangen på dagtid samtidig mens den genererer kraft, ville det ikke være viktig med en bukkomformer, men du kan koble omformeren direkte til panelet. Vi vil diskutere begge disse alternativene hver for seg.

For det første tilfellet hvor du kanskje trenger å lade et batteri for senere bruk med en inverter, spesielt når batterispenningen er mye lavere enn panelspenningen, kan det være viktig med en buck-omformer.

Jeg har allerede diskutert noen få buck-konverteringsrelaterte artikler, og jeg har utledet de endelige ligningene som kan implementeres direkte mens du designer en buck-konveterer for en solinverter-applikasjon. Du kan gå gjennom følgende to artikler for å få en enkel forståelse av konseptet.

Hvordan Buck Converters fungerer

Beregning av spenning, strøm i en spenneinduktor

Etter å ha lest de ovennevnte innleggene, har du kanskje forstått omtrent hvordan du implementerer en buck-omformer mens du designer en solomformerkrets.

Hvis du ikke er komfortabel med formler og beregninger, kan følgende praktiske tilnærming brukes for å oppnå den mest gunstige designen for buck converter-design for solcellepanelet:

Enkleste kretskonverteringskrets

Ovennevnte diagram viser en enkel IC 555-basert krets for konverteringsbukk.

Vi kan se to potter, den øvre potten optimaliserer bukkfrekvensen, og den nedre potten optimaliserer PWM, begge disse justeringene kan justeres for å få en optimal respons over C.

BC557-transistoren og 0,6 ohm-motstanden danner en strømbegrenser for å beskytte TIP127 (driver-transistoren) fra overstrøm under justeringsprosessen, senere kan denne motstandsverdien justeres for høyere strømutgang sammen med en høyere nominell driver-transistor.

Å velge induktor kan være vanskelig ...

1) Frekvensen kan være relatert til spole diameter, lavere diameter vil kreve høyere frekvens og omvendt,

2) Antall svinger vil påvirke utgangsspenningen og også utgangsstrømmen, og denne parameteren vil være relatert til PWM-justeringene.

3) Ledningens tykkelse vil bestemme den nåværende grensen for utgangen, alle disse må optimaliseres med noen prøving og feiling.

Som en tommelfingerregel, start med en 1/2 tommers diameter og antall omdreininger som tilsvarer forsyningsspenningen .... bruk ferritt som kjernen, og etter dette kan du starte den ovennevnte foreslåtte optimaliseringsprosessen.

Dette tar seg av buck-omformeren som kan brukes med et gitt solcellepanel med høyere spenning / lavstrøm for å oppnå en likeverdig optimalisert lavere spenning / høyere strømutgang, i henhold til lastspesifikasjonene, og tilfredsstiller ligningen:

(o / p watt) delt på (i / p watt) = Nær 1

Hvis den ovennevnte optimaliseringen av buck converter ser vanskelig ut, kan du sannsynligvis gå for følgende testet PWM solcellelader krets omformer alternativ:

Her kan R8, R9 justeres for å justere utgangsspenningen, og R13 for å optimalisere strømutgangen.

Etter å ha bygget og konfigurert bukkomformeren med et passende solcellepanel, kan det forventes en perfekt optimalisert effekt for lading av et gitt batteri.

Siden de ovennevnte omformerne ikke er tilrettelagt med fulladeavbrudd, kan det i tillegg være behov for en ekstern opamp-basert avskjæringskrets for å muliggjøre en helautomatisk ladefunksjon som vist under.

Legge til en fulladeavskjæring til Buck Converter-utgangen

• Den viste enkle fullladningskuttkretsen kan legges til med noen av buck-omformerne for å sikre at batteriet aldri blir overoppladet når det når det spesifiserte fulladet nivået.
• Ovennevnte buck converter-design gjør at du kan få en rimelig effektiv og optimal lading for det tilkoblede batteriet.
• Selv om denne bukkomformeren ville gi gode resultater, kan effektiviteten forverres når solen gikk ned.
• For å takle dette, kan man tenke seg å benytte en MPPT-laderkrets for å skaffe seg den mest optimale effekten fra kretsen.
• Så en Buck-krets i forbindelse med en selvoptimaliserende MPPT-krets kan hjelpe til med å kaste ut maksimalt fra tilgjengelig sollys.
• Jeg har allerede forklart a relatert innlegg i et av mine forrige innlegg kunne det samme brukes mens en solenergi-inverter kretsdesign

Solar Inverter uten Buck Converter eller MPPT

I forrige avsnitt lærte vi å designe en solomformer ved hjelp av en bukkomformer for omformere med lavere batterispenning enn panelet, og som er beregnet på å brukes om natten, med det samme batteriet som ble ladet på dagtid.

Dette betyr omvendt at hvis batterispenningen oppgraderes på en eller annen måte for å tilpasse seg omtrent den til panelspenningen, kan en bukkomformer unngås.

Dette kan også være tilfelle for en inverter som kan være ment å brukes LIVE på dagtid, noe som betyr samtidig mens panelet genererer strøm fra sollys.

For samtidig bruk på dagtid kan den passende utformede omformeren konfigureres direkte med et beregnet solcellepanel med de riktige spesifikasjonene som vist nedenfor.

Igjen må vi sørge for at den gjennomsnittlige wattforbruket til panelet er høyere enn det maksimale nødvendige wattforbruket til omformerbelastningen.

La oss si at vi har en inverter klassifisert for å fungere med en belastning på 200 watt , så må panelet være vurdert til 250 watt for en jevn respons.

Derfor kan panelet være en 60V, 5 amp klassifisert, og inverter kan bli vurdert til rundt 48V, 4amp , som vist i følgende diagram:

I denne solomformeren kan panelet sees direkte festet med omformerkretsen, og omformeren er i stand til å produsere den nødvendige kraften så lenge solstrålene faller inn optimalt på panelet.

Inverteren vil fortsette å kjøre med en rimelig god utgangsrate så lenge panelet produserer spenning over 45V ... det vil si 60V på toppen og ned til 45V sannsynligvis om ettermiddagen.

Fra ovennevnte 48V inverterkrets er det tydelig at en solinverterkonstruksjon ikke trenger å være for avgjørende med sine funksjoner og spesifikasjoner.

Du kan koble hvilken som helst form for omformer til et hvilket som helst solcellepanel for å få de nødvendige resultatene.

Det innebærer at du kan velg hvilken som helst omformerkrets fra listen , og konfigurer det med et anskaffet solcellepanel, og begynn å høste gratis strøm etter eget ønske.

De eneste viktige, men enkle å implementere parametrene, er spenningen og gjeldende spesifikasjoner for omformeren og solcellepanelet, som ikke må variere mye, som forklart i vår tidligere diskusjon.

Sinusbølge Solar Inverter Circuit

Alle designene som hittil er diskutert er ment å produsere en kvadratbølgeutgang, men for noen applikasjoner kan en firkantbølge være uønsket og kan kreve en forbedret bølgeform tilsvarende en sinusbølge, for slike krav kan en PWM-matet krets implementeres som vist under:

Merk: SD-pinnen nr. 5 vises feilaktig koblet til Ct. Sørg for å koble den til bakken og ikke med Ct.

Ovennevnte solinverterkrets ved bruk av PWM sinusbølge kan studeres grundig i artikkelen med tittelen 1,5 tonn vekselstrømsomformer

Fra opplæringen ovenfor er det nå klart at utforming av en solomformer tross alt ikke er så vanskelig og kan implementeres effektivt hvis du er utstyrt med grunnleggende kunnskaper om elektroniske konsepter som bukkkonverter, solcellepanel og omformere.

En sinebølgeversjon av det ovennevnte kan være sett her :

Fortsatt forvirret? Ikke nøl med å bruke kommentarfeltet for å uttrykke dine verdifulle tanker.