I denne artikkelen vil vi prøve å forstå det grunnleggende konseptet med en solinverter og også hvordan du lager en enkel, men kraftig solinverterkrets.

Solkraft er rikelig tilgjengelig for oss og er gratis å bruke, dessuten er det en ubegrenset, uendelig naturlig energikilde, lett tilgjengelig for oss alle.

Hva er så viktig med Solar Inverters?

Faktum er at det ikke er noe avgjørende med solomformere. Du kan bruke hvilken som helst normal inverterkrets , koble den til et solcellepanel og få ønsket DC til AC-utgang fra omformeren.

Når det er sagt, må du kanskje velge og konfigurer spesifikasjonene riktig, ellers kan du risikere å skade omformeren eller forårsake en ineffektiv strømkonvertering.

Hvorfor Solar Inverter

Vi har allerede diskutert hvordan vi kan bruke solcellepaneler for å generere elektrisitet fra solenergi eller solenergi. I denne artikkelen skal vi diskutere en enkel ordning som gjør det mulig for oss å bruke solenergi til drift av husholdningsapparater.

Et solcellepanel er i stand til å konvertere solstråler til likestrøm ved lavere potensialnivåer. For eksempel kan et solcellepanel spesifiseres for å levere 36 volt ved 8 ampere under optimale forhold.

Vi kan imidlertid ikke bruke denne kraften til å betjene husholdningsapparater, fordi disse apparatene bare kan fungere ved strømnettet eller på spenninger i området 120 til 230 V.

Videre bør strømmen være en vekselstrøm og ikke likestrøm som normalt mottas fra et solcellepanel.

Vi har kommet over en rekke inverterkretser lagt ut i denne bloggen, og vi har studert hvordan de fungerer.

Omformere brukes til å konvertere og trappe opp lavspent batteristrøm til høyspenningsstrømnettet.

Derfor kan omformere effektivt brukes til å konvertere DC fra et solcellepanel til strømutganger som på passende måte får strøm til vårt innenlandske utstyr.

I utgangspunktet i omformere blir konvertering fra et lavt potensial til et forsterket høyt strømnivå mulig på grunn av den høye strømmen som normalt er tilgjengelig fra DC-inngangene, for eksempel et batteri eller et solcellepanel. Den totale effekten forblir den samme.

Forstå spesifikasjoner for spenningsstrøm

For eksempel hvis vi leverer en inngang på 36 volt @ 8 ampere til en omformer og får en utgang på 220 V @ 1,2 Ampere vil det bety at vi nettopp modifiserte en inngangseffekt på 36 × 8 = 288 watt til 220 × 1,2 = 264 watt.

Derfor kan vi se at det ikke er noe magisk, bare modifikasjoner av de respektive parametrene.

Hvis solcellepanelet er i stand til å generere nok strøm og spenning, kan utgangen brukes til å betjene en inverter og de tilkoblede husholdningsapparater direkte og samtidig til å lade et batteri.

Det ladede batteriet kan brukes til driver belastningene via omformeren , om natten når solenergi ikke er til stede.

Men hvis solcellepanelet er mindre i størrelse og ikke klarer å generere tilstrekkelig kraft, kan det bare brukes til å lade batteriet, og blir nyttig for drift av inverteren først etter solnedgang.

Kretsdrift

Med henvisning til kretsskjemaet er vi i stand til å være vitne til et enkelt oppsett ved hjelp av et solcellepanel, en omformer og et batteri.

De tre enhetene er koblet sammen via en solregulator krets som fordeler strømmen til de respektive enhetene etter passende forskrifter for mottatt strøm fra solcellepanelet.

Forutsatt at spenningen er 36 og strømmen er 10 ampere fra solcellepanelet, velges omformeren med en inngangsspenning på 24 volt @ 6 ampere, og gir en total effekt på ca. 120 watt.

En brøkdel av solcellepanelens forsterker som utgjør omtrent 3 ampere, blir spart for å lade et batteri, beregnet på å brukes etter solnedgang.

Vi antar også at solcellepanelet er montert over en solenergi tracker slik at den er i stand til å levere de spesifiserte kravene så lenge solen er synlig over himmelen.

Inngangseffekten på 36 volt påføres inngangen til en regulator som trimmer den ned til 24 volt.

Lasten som er koblet til omformerens utgang, velges slik at den ikke tvinger omformeren mer enn 6 ampere fra solcellepanelet. Fra de resterende 4 ampere leveres 2 ampere til batteriet for lading.

De resterende 2 ampere brukes ikke for å opprettholde bedre effektivitet i hele systemet.

Kretsene er alle de som allerede er diskutert i bloggene mine, vi kan se hvordan disse er intelligent konfigurert for hverandre for å implementere de nødvendige operasjonene.

For fullstendig opplæring, se denne artikkelen: Solar Inverter Tutorial

Deleliste for LM338-ladeseksjonen

Alle motstander er 1/4 watt 5% CFR med mindre spesifisert.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K potte (2K vises feilaktig)
R4 = erstatt iit med en lenke
R3 = 0,6 x 10 / batteri AH
Transistor = BC547 (ikke BC557, det vises feilaktig)
Regulator IC = LM338
Deleliste for inverterseksjonen
Alle deler er 1/4 watt med mindre spesifisert
R1 = 100 000 pott
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Gjenværende få av delene trenger ikke å spesifiseres og kan kopieres som vist i diagrammet.

For lading av batterier opptil 250 Ah

Laderseksjonen i kretsen ovenfor kan passende oppgraderes for å muliggjøre lading av høystrømbatterier i størrelsesorden 100 AH til 250 Ah.

Til 100Ah batteri du kan ganske enkelt erstatte LM338 med LM196 som er en 10 amp-versjon av LM338.

En påhengsmotor transistor TIP36 er passende integrert på tvers av IC 338 for å tilrettelegge for det nødvendige høy strømlading .

Emittermotstanden til TIP36 må beregnes riktig ellers kan transistoren bare blåse av, gjør det ved prøving og feiling, start med 1 ohm i utgangspunktet, og fortsett deretter gradvis med å redusere den til den nødvendige mengden strøm blir oppnåelig ved utgangen.

høy effekt solenergi inverter med høy strøm batterilader

Legge til en PWM-funksjon

For å sikre en fast 220V eller 120V utgang kan en PWM-kontroll legges til de ovennevnte designene, som vist i følgende diagram. Som det fremgår er porten N1, som i utgangspunktet er konfigurert som en 50 eller 60Hz oscillator, forbedret med dioder og en pott for å muliggjøre et variabelt arbeidssyklusalternativ.

Ved å justere denne potten kan vi tvinge oscillatoren til å lage frekvenser med forskjellige PÅ / AV-perioder, som igjen vil aktivere mosfets for å slå PÅ og AV med samme hastighet.

Ved å justere mosfet PÅ / AV-timing kan vi proporsjonalt variere strøminduksjonen i transformatoren, som til slutt vil tillate oss å justere omformerens RMS-spenning.

Når RMS-utgangen er løst, vil inverteren kunne produsere en konstant utgang uavhengig av solspenningsvariasjonene, til selvfølgelig spenningen faller under spenningsspesifikasjonen for transformatorens primærvikling.

Solar Inverter bruker IC 4047

Som beskrevet tidligere, kan du feste hvilken som helst ønsket omformer med en solregulator for å implementere en enkel solinverterfunksjon.

Følgende diagram viser hvordan en enkel IC 4047 inverter kan brukes med samme solregulator for å få 220 V AC eller 120 V AC fra solcellepanelet.

Solar inverter ved bruk av IC 555

Ganske lignende, hvis du er interessert i å bygge en liten solinverter med IC 555, kan du veldig godt gjøre det ved å integrere en IC 555 inverter med solcellepanel for å få ønsket 220V AC.

Solar Inverter bruker 2N3055 Transistor

De 2N3055 transistorer er veldig populære blant alle elektroniske entusiaster. Og denne fantastiske BJT lar deg bygge ganske kraftige omformere med minimum antall deler.

Hvis du er en av de entusiastene som har noen av disse enhetene i søppelboksen din, og er interessert i å lage en kul liten solinverter ved hjelp av dem, kan følgende enkle design hjelpe deg med å oppfylle drømmen din.

Enkel Solar Inverter uten laderegulator

For brukere som ikke er så opptatt av å inkludere LM338-ladekontrolleren, for enkelhets skyld ser følgende enkleste PV-inverterdesign bra ut.

Selv om batteriet kan se ut uten regulator, vil batteriet fortsatt bli ladet optimalt, forutsatt at solcellepanelet får tilstrekkelig mengde direkte solskinn.

Enkelheten i designet indikerer også det faktum at blybatterier er ikke så vanskelig å lade når alt kommer til alt.

Husk at et fulladet batteri (under 11 V) kan kreve minst 8 til 10 timers lading til omformeren kan slås PÅ for den nødvendige 12V til 220V vekselstrømkonvertering.

Enkel solenergi til vekselstrøm AC

Hvis du vil at solenergiomformersystemet ditt skal ha en automatisk overgang fra solcellepanel til strømnettet, kan du legge til følgende reléendring i LM338 / LM196-regulatorinngangen:

12V-adapteren bør klassifiseres for å passe batterispenningen og Ah-spesifikasjonene. For eksempel hvis batteriet er vurdert til 12 V 50 Ah, kan 12V-adapteren bli vurdert til 15V til 20 V og 5 amp

Solar Inverter ved hjelp av Buck Converter

I diskusjonen ovenfor lærte vi hvordan vi kan lage enkel solinverter med batterilader ved hjelp av lineære IC-er som LM338, LM196 , som er gode når solcellepanelets spenning og strøm er den samme som omformerens krav.

“7 -segmenters visningsstiftdiagram ”

I slike tilfeller er omformerens effekt lite og begrenset. For omformerbelastninger med betydelig høyere watt, vil solcellepanelets utgangseffekt også måtte være stor og på nivå med kravene.

I dette scenariet må solcellepanelstrømmen være betydelig høy. Men siden solcellepanel er tilgjengelig med høy strøm, ser ikke lavspenning som gjør høy watt solcelleomformer i størrelsesorden 200 watt til 1 kva ikke lett gjennomførbart ut.

Imidlertid er høyspenning, lavstrøm solcellepaneler lett tilgjengelige. Og siden watt er W = V x I kan solcellepaneler med høyere spenninger lett bidra til et høyere watt solcellepanel.

Når det er sagt, kan disse høyspentede solcellepanelene ikke brukes til lavspenningsapplikasjoner med høy effekt inverter, siden spenningene kanskje ikke er kompatible.

For eksempel, hvis vi har et 60 V, 5 Amp solcellepanel og en 12 V 300 watt inverter, selv om wattverdien til de to motstykkene kan være like, kan de ikke kobles til på grunn av ulikhet mellom spenning og strøm.

Det er her en buck-omformer er veldig nyttig og kan brukes for å konvertere overflødig solcellepanel til overstrøm, og senke overflødig spenning, i henhold til omformerens krav.

Å lage en 300 Watt inverterkrets

La oss si at vi ønsker å lage en 300 watt 12 V inverterkrets fra et solcellepanel vurdert til 32 V, 15 Ampere.

For dette trenger vi en utgangsstrøm på 300/12 = 25 ampere fra buck-omformeren.

Følgende enkle buck-omformer fra ti.com ser ekstremt effektiv ut når det gjelder å levere den nødvendige strømmen til vår 300 watt solomformer.

Vi fikser de viktige parametrene til buck-omformeren som gitt i følgende beregninger:

Designkrav
• Solpanelspenning VI = 32 V
• Buck Converter-utgang VO = 12 V
• Buck Converter-utgang IO = 25 A
• Buck Converter Driftsfrekvens fOSC = 20 kHz byttefrekvens
• VR = 20 mV topp til topp (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktorstrømendring

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

Dette gir oss spesifikasjonene til bukkeromformerinduktoren. Ledningen SWG kan optimaliseres gjennom noen prøving og feiling. En 16 SWG superemalert kobbertråd bør være god nok til å håndtere 25 A strøm.

Beregning av utgangsfilterkondensator for Buck Converter

Etter at utgangsspolen er bestemt, kan verdien på utgangsfilterkondensatoren utarbeides for å matche utgangsspesifikasjonene. En elektrolytisk kondensator kan forestilles som et serieforhold av en induktans, en motstand og en kapasitans. For å tilby anstendig ringfiltrering, må ringfrekvensen være mye lavere enn frekvensene der serieinduktansen blir kritisk.

Derfor er begge de avgjørende elementene kapasitans og effektiv seriemotstand (ESR). høyeste ESR beregnes i tråd med forholdet mellom den valgte topp-til-topp ringspenning og topp-til-topp ringstrømmen.

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

Den laveste C-kapasitansverdien som anbefales for å ta vare på VO-rippelspenningen ved mindre enn 100-mV-designkravet, uttrykkes i følgende beregninger.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , selv om det er høyere enn dette, vil det bare bidra til å forbedre utgangsrippelresponsen til buck-omformeren.

Sette opp Buck Output for Solar Inverter

For å nøyaktig sette opp utgangen 12 V, 25 A trenger vi å beregne motstandene R8, R9 og R13.

R8 / R9 bestemmer utgangsspenningen som kan justeres ved å tilfeldig bruke en 10K for R8, og en 10k pot for R9. Deretter justerer du 10K-potten for å få den eksakte utgangsspenningen til omformeren.

R13 blir den nåværende følemotstanden for bukkomformeren, og den sørger for at omformeren aldri er i stand til å trekke over 25 Amp strøm fra panelet, og blir slått av i et slikt scenario.

Motstandene R1 og R2 etablerer referansen til omtrent 1 V for den inverterende inngangen til TL404 intern strømbegrensende op amp. Motstanden R13, som er koblet i serie med belastningen, leverer 1 V til den ikke-inverterende terminalen til den strømbegrensende feilforsterkeren så snart omformerstrømmen strekker seg til 25 A. PWM for BJTs er således begrenset passende til kontrollere videre inntak av strøm. R13-verdien beregnes som gitt under:

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

Effekt = 1 x 25 = 25 watt

Når den ovennevnte buck-omformeren er bygget og testet for den nødvendige konvertering av overflødig panelspenning til overflødig utgangsstrøm, er det på tide å koble til god kvalitet 300 watt inverter med buck-omformeren, ved hjelp av følgende blokkdiagram:

Solar inverter / lader for vitenskapsprosjekt

Den neste artikkelen nedenfor forklarer en enkel solcelleomformerkrets for nybegynnere eller skoleelever.

Her er batteriet koblet direkte til panelet for enkelhets skyld, og et automatisk vekslingsrelésystem for å bytte batteriet til omformeren i fravær av solenergi.

Kretsen ble bedt om av fru Swati Ojha.

Kretsstadiene

Kretsen består hovedsakelig av to trinn, nemlig: a enkel omformer , og automatisk reléskifte.

På dagtid så lenge forblir sollyset rimelig sterkt, panelspenningen brukes til å lade batteriet og også til koble omformeren via reléovergangskontaktene.

Forhåndsinnstillingen for automatisk omkoblingskrets er innstilt slik at det tilhørende reléet slås AV når panelspenningen faller under 13 volt.

Ovennevnte handling kobler fra solcellepanelet fra omformeren og kobler det ladede batteriet med omformeren, slik at utgangsbelastningene fortsetter å kjøre med batteristrøm.

Kretsoperasjon:

Motstandene R1, R2, R3, R4 sammen med T1, T2 og transformatoren danner inverterseksjonen. 12 volt påført midtkranen og bakken starter inverteren umiddelbart, men her kobler vi ikke batteriet direkte på disse punktene, snarere gjennom et relébyttetrinn.

Transistoren T3 med tilhørende komponenter og reléet danner reléskiftet over scenen. LDR holdes utenfor huset eller i en posisjon der den kan føle dagslyset.

P1-forhåndsinnstillingen er justert slik at T3 bare slutter å lede og kutter av reléet i det omgivende lyset faller under et visst nivå, eller bare når spenningen går under 13 volt.

Dette skjer åpenbart når sollyset blir for svakt og ikke lenger er i stand til å opprettholde de spesifiserte spenningsnivåene.

Imidlertid så lenge sollys forblir sterkt, forblir reléet utløst, og kobler solcellepanelets spenning direkte til omformeren (transformator senterkran) via N / O-kontaktene. Dermed blir omformeren brukbar gjennom solcellepanelet på dagtid.

Solcellepanelet brukes også samtidig til å lade batteriet via D2 på dagtid, slik at det lades helt opp når det blir skumring.

Solcellepanelet er valgt slik at det aldri genererer mer enn 15 volt, selv når det er maksimalt i sollys.
Maksimal effekt fra denne omformeren vil ikke være mer enn 60 watt.

Deleliste for den foreslåtte solcelleomformeren med laderkrets beregnet på vitenskapelige prosjekter.