Kuinka suunnitella aurinko-invertteripiiri

Kun tasavirta-vaihtosuuntaajaa käytetään aurinkopaneelin kautta, sitä kutsutaan aurinkoinvertteriksi. Aurinkopaneelin tehoa käytetään joko suoraan taajuusmuuttajan käyttöön tai sitä käytetään taajuusmuuttajan akun lataamiseen. Molemmissa tapauksissa taajuusmuuttaja toimii riippumatta verkkovirran verkkovirrasta.

Suunnittelu a aurinkoinvertteri piiri edellyttää olennaisesti kahden parametrin konfigurointia oikein, nimittäin invertteripiiri ja aurinkopaneelin tekniset tiedot. Seuraava opetusohjelma selittää yksityiskohdat perusteellisesti.

Aurinkosuuntaajan rakentaminen

Jos olet kiinnostunut rakenna oma aurinkosuuntaaja sitten sinulla pitäisi olla perusteellinen tuntemus taajuusmuuttaja- tai muunninpiireistä ja niiden suhteen kuinka valita aurinkopaneelit oikein .

Tästä eteenpäin on kaksi vaihtoehtoa: Jos uskot, että taajuusmuuttajan valmistaminen on paljon monimutkaista, voit mieluummin ostaa valmiiksi valmistetun taajuusmuuttajan, jota on nykyään runsaasti saatavana kaikenlaisissa muodoissa, koossa ja tiedoissa, ja oppia sitten yksinkertaisesti vain aurinkopaneeleista tarvittavaa integrointia / asennusta varten.

Toinen vaihtoehto on oppia molemmat kollegat ja nauttia sitten oman DIY-aurinko-invertterin rakentamisesta vaiheittain.

Kummassakin tapauksessa aurinkopaneelin oppimisesta tulee ratkaiseva osa prosessia, joten tutustu ensin tähän tärkeään laitteeseen.

Aurinkopaneelin erittely

Aurinkopaneeli on vain muoto virtalähde, joka tuottaa puhtaan tasavirtalähteen .

Koska tämä tasavirta riippuu auringon säteiden voimakkuudesta, lähtö on yleensä epäjohdonmukaista ja vaihtelee auringonvalon asennon ja ilmasto-olosuhteiden mukaan.

Vaikka aurinkopaneeli on myös eräänlainen virtalähde, se eroaa merkittävästi tavallisista kotimarkkinoista, joissa käytetään muuntajaa tai SMPS: ää. Näiden kahden vaihtoehdon ero nykyisissä ja jännitemäärityksissä.

Kotimme tasavirtalähteemme on luokiteltu tuottamaan suurempia virtamääriä ja jännitteillä, jotka sopivat täydellisesti tiettyyn kuormitukseen tai sovellukseen.

Esimerkiksi a matkapuhelimen laturi voidaan varustaa tuottamaan 5 V 1 ampeerilla älypuhelimen lataamista varten , tässä 1 ampeeri on runsaasti korkea ja 5 V on täysin yhteensopiva, mikä tekee asioista erittäin tehokkaita sovellustarpeisiin.

Vaikka aurinkopaneeli voi olla päinvastoin, sillä ei yleensä ole virtaa ja se voidaan luokitella tuottamaan paljon suurempia jännitteitä, mikä voi olla erittäin sopimaton yleisiin tasavirtakuormituksiin, kuten 12 V: n akun invertteri, mobiililatauslaite jne.

Tämä tekee aurinkosuuntaajan suunnittelusta hieman vaikeaa ja vaatii joitain laskelmia ja ajattelua teknisesti oikean ja tehokkaan järjestelmän saamiseksi.

Oikean aurinkopaneelin valitseminen

Sillä oikean aurinkopaneelin valinta , on otettava huomioon, että keskimääräinen aurinkoteho ei saa olla pienempi kuin keskimääräinen kuorman tehonkulutus.

Oletetaan, että 12 V: n akku on ladattava 10 ampeerin nopeudella, sitten aurinkopaneeli on luokiteltava antamaan vähintään 12 x 10 = 120 wattia milloin tahansa, kunhan kohtuullisen paljon aurinkoa paistaa.

Koska yleensä on vaikea löytää aurinkopaneeleja, joilla on matalampi jännite ja korkeammat virtamääritykset, meidän on siirryttävä eteenpäin markkinoiden helposti saataville (korkeajännitteisillä, matalavirtaisilla ominaisuuksilla) ja sitten määriteltävä olosuhteet vastaavasti.

Esimerkiksi, jos kuormitustarpeesi on sanoa 12 V, 10 ampeeria, etkä pysty saamaan aurinkopaneelia näillä tiedoilla, saatat joutua valitsemaan yhteensopimattoman ottelun, kuten 48 V: n, 3 ampeerin aurinkopaneelin, joka näyttää olevan paljon mahdollista hankkia.

Tässä paneeli tarjoaa meille jännite-edun, mutta nykyisen haitan.

Siksi et voi kytkeä 48V / 3amp-paneelia suoraan 12V 10 ampeerin kuormitukseen (kuten 12V 100 AH -akku), koska se pakottaisi paneelin jännitteen laskemaan 12V: iin, 3 ampeerilla, mikä tekee asioista erittäin tehotonta.

Se tarkoittaisi maksamista 48 x 3 = 144 watin paneelista ja vastineeksi 12 x 3 = 36 watin tehon saamista ... se ei ole hyvä.

Optimaalisen tehokkuuden varmistamiseksi meidän on hyödynnettävä paneelin jännite-etua ja muunnettava se vastaavaksi virraksi 'yhteensopimattomalle' kuormituksellemme.

Tämä voidaan tehdä erittäin helposti käyttämällä buck-muunninta.

Tarvitset Buck-muuntimen aurinkosuuntaajan tekemiseen

Buck-muunnin muuntaa ylimääräinen jännite aurinkopaneelistasi vastaavaan määrään virtaa (ampeeria) varmistaen optimaalisen lähtö / tulo = 1-suhteen.

Tässä on muutama näkökohta, joka on otettava huomioon. Jos aiot ladata matalamman jännitteen akun myöhempää käyttöä varten invertterin kanssa, buck-muunnin sopisi sovellukseesi.

Kuitenkin, jos aiot käyttää invertteriä aurinkopaneelilähdön kanssa päivällä samanaikaisesti samalla, kun se tuottaa virtaa, buck-muunnin ei olisi välttämätöntä, vaan voit liittää invertterin suoraan paneeliin. Keskustelemme molemmista vaihtoehdoista erikseen.

Ensimmäisessä tapauksessa, jossa saatat joutua lataamaan akun myöhempää käyttöä varten taajuusmuuttajan kanssa, varsinkin kun akun jännite on paljon pienempi kuin paneelin jännite, buck-muunnin voi olla välttämätöntä.

Olen jo keskustellut muutamista buck-muuntimiin liittyvistä artikkeleista ja olen johtanut lopulliset yhtälöt, jotka voidaan toteuttaa suoraan suunniteltaessa buck-conveteria aurinko-invertterisovellukselle, voit käydä läpi seuraavat kaksi artikkelia saadaksesi helpon käsityksen.

Kuinka Buck-muuntimet toimivat

Jännitteen, virran laskeminen Buck-induktorissa

Kun olet lukenut yllä olevat viestit, olet ehkä kyennyt ymmärtämään, kuinka buck-muunnin toteutetaan suunniteltaessa aurinkosuuntaajapiiriä.

Jos kaavat ja laskelmat eivät ole sinulle sopivia, seuraavaa käytännön lähestymistapaa voidaan käyttää saamaan aurinkopaneelille edullisin buck-muuntimen suunnitteluteho:

Yksinkertaisin Buck-Converter-piiri

Yllä oleva kaavio näyttää yksinkertaisen IC 555 -pohjaisen buck-muunninpiirin.

Voimme nähdä kaksi pottia, ylempi potti optimoi buck-taajuuden ja alempi potti optimoi PWM: n, molempia säätöjä voitaisiin säätää optimaalisen vasteen saamiseksi C: n yli.

BC557-transistori ja 0,6 ohmin vastus muodostavat virranrajoittimen TIP127: n (kuljettajatransistorin) suojaamiseksi ylivirralta säätöprosessin aikana, myöhemmin tämä vastusarvo voitaisiin säätää suuremmille virtalähdöille yhdessä korkeamman nimellisarvon mukaisen ohjaintransistorin kanssa.

Induktorin valinta voi olla hankalaa ...

1) Taajuus voi liittyä kela halkaisija, pienempi halkaisija vaatii suurempaa taajuutta ja päinvastoin,

2) Vuorojen määrä vaikuttaa lähtöjännitteeseen ja myös lähtövirtaan, ja tämä parametri liittyy PWM-säätöihin.

3) Langan paksuus määrittäisi ulostulon nykyisen rajan, kaikki nämä on optimoitava kokeilemalla ja erehdyksellä.

Aloita nyrkkisääntönä halkaisijaltaan 1/2 tuumaa ja kierroslukua, joka on yhtä suuri kuin syöttöjännite .... käytä ytimenä ferriittiä, ja tämän jälkeen voit aloittaa yllä ehdotetun optimointiprosessin.

Tämä huolehtii buck-muuntimesta, jota voidaan käyttää tietyn korkeamman jännitteen / matalan virran aurinkopaneelin kanssa, jotta saadaan vastaavasti optimoitu pienempi jännite / korkeampi virtalähtö kuormitustietojen mukaisesti, joka täyttää yhtälön:

(o / p watt) jaettuna (i / p wattilla) = Lähellä arvoa 1

Jos yllä oleva muunninoptimointi näyttää hankalalta, voit todennäköisesti suorittaa seuraavan testatun PWM-aurinkolaturin laturin muunninpiiri vaihtoehto:

Tässä R8, R9 voidaan säätää lähtöjännitteen säätämiseksi ja R13 virtalähdön optimoimiseksi.

Rakennettuaan ja konfiguroimalla buck-muuntimen sopivalla aurinkopaneelilla, voidaan odottaa täydellisesti optimoitua lähtöä tietyn akun lataamiseksi.

Koska edellä mainittuja muuntimia ei ole helpotettu täydellä latauskatkaisulla, ulkoista opamp-pohjaista katkaisupiiriä saatetaan tarvita lisäksi täysin automaattinen lataustoiminto kuten alla.

Täyden latauksen katkaisun lisääminen Buck Converter -lähtöön

• Esitetty yksinkertainen täyden latauksen katkaisupiiri voidaan lisätä mihin tahansa buck-muuntajaan sen varmistamiseksi, että akkua ei koskaan ladata yli, kun se saavuttaa määritetyn täyden lataustason.
• Yllä olevan buck-muuntimen ansiosta voit saada kohtuullisen tehokkaan ja optimaalisen latauksen liitetylle akulle.
• Vaikka tämä buck-muunnin antaisi hyviä tuloksia, hyötysuhde saattaa heikentyä auringon laskiessa.
• Tämän ratkaisemiseksi voisi ajatella MPPT-laturipiirin käyttämistä optimaalisen lähdön saamiseksi buckcircuitista.
• Joten Buck-piiri yhdessä itsestään optimoivan MPPT-piirin kanssa voi auttaa maksimoimaan maksimaalisen määrän käytettävissä olevasta auringonvalosta.
• Olen jo selittänyt a liittyvä postaus yhdessä edellisissä viesteissäni samaa voidaan soveltaa aurinkosuuntaajan piirisuunnittelussa

Aurinko Invertteri ilman Buck Converteria tai MPPT: tä

Edellisessä osassa opimme suunnittelemaan aurinkosähkömuuntimen käyttämällä muunninta taajuusmuuttajille, joiden akun jännite on alempi kuin paneeli ja jotka on tarkoitettu käytettäväksi yöllä, samalla akulla, joka oli ladattu päivällä.

Tämä päinvastoin tarkoittaa, että jos akun jännite päivitetään jotenkin vastaamaan suunnilleen paneelin jännitettä, voidaan välttää buck-muunnin.

Tämä voi päteä myös taajuusmuuttajaan, joka on tarkoitettu käytettäväksi LIVE-tilassa päivällä, mikä tarkoittaa samanaikaisesti, kun paneeli tuottaa sähköä auringonvalosta.

Samanaikaista päiväkäyttöä varten sopivasti suunniteltu invertteri voidaan konfiguroida suoraan lasketulla aurinkopaneelilla, jolla on oikeat tekniset tiedot alla esitetyllä tavalla.

Jälleen on varmistettava, että paneelin keskimääräinen teho on suurempi kuin taajuusmuuttajan kuormituksen vaadittu enimmäisteho.

Oletetaan, että meillä on taajuusmuuttaja on mitoitettu toimimaan 200 watin kuormalla , paneelin on oltava nimeltään 250 wattia tasaisen vasteen saamiseksi.

Siksi paneeli voisi olla 60 V: n, 5 ampeerin mitoitettu ja Taajuusmuuttaja voi olla luokiteltu noin 48V, 4amp , kuten seuraava kaavio osoittaa:

Tässä aurinkosuuntaajassa paneeli voidaan nähdä suoraan kiinnitettynä invertteripiiriin ja invertteri pystyy tuottamaan tarvittavan tehon niin kauan kuin aurinkosäteet ovat optimaalisesti paneelissa.

Taajuusmuuttaja jatkaisi käyntiäänsä kohtuullisen hyvällä lähtöteholla niin kauan kuin paneeli tuottaa yli 45 V: n jännitettä, joka on 60 V huipulla ja alas 45 V todennäköisesti iltapäivällä.

Edellä esitetystä 48 V: n invertteripiiristä on ilmeistä, että aurinkosuuntaajan suunnittelun ei tarvitse olla liian ratkaiseva ominaisuuksiensa ja spesifikaatioidensa kanssa.

Voit liittää minkä tahansa taajuusmuuttajan muodon mihin tahansa aurinkopaneeliin saadaksesi tarvittavat tulokset.

Se tarkoittaa, että voit valitse mikä tahansa invertteripiiri luettelosta , ja määritä se hankitulla aurinkopaneelilla ja aloita ilmaisen sähkön hakeminen halun mukaan.

Ainoat tärkeät mutta helposti toteutettavat parametrit ovat taajuusmuuttajan ja aurinkopaneelin jännite ja virran määritykset, jotka eivät saa poiketa toisistaan ​​suuresti, kuten aikaisemmassa keskustelussamme selitettiin.

Siniaalto-aurinkoinvertteripiiri

Kaikkien tähän mennessä keskusteltujen mallien on tarkoitus tuottaa neliöaaltolähtö, mutta joissakin sovelluksissa neliöaalto voi olla ei-toivottu ja vaatia siniaaltoa vastaavaa parannettua aaltomuotoa, tällaisiin vaatimuksiin voidaan toteuttaa PWM-syötetty piiri alla:

Huomaa: SD-nasta # 5 on virheellisesti esitetty liitettynä Ct: hen, muista liittää se maadoitusjohtoon eikä Ct: hen.

Edellä olevaa PWM-siniaaltoa käyttävää aurinkosuuntaajapiiriä voidaan tutkia yksityiskohtaisesti artikkelissa nimeltä 1,5 tonnin vaihtovirta-aurinko-invertteripiiri

Yllä olevasta opetusohjelmasta on nyt selvää, että aurinkosuuntaajan suunnittelu ei ole loppujen lopuksi niin vaikeaa ja että se voidaan toteuttaa tehokkaasti, jos sinulla on jonkin verran perustietoa elektronisista käsitteistä, kuten buck-muuntimet, aurinkopaneeli ja invertterit.

Yllä olevan siniaaltoversio voi olla nähnyt täällä :

Vieläkin hämmentynyt? Älä epäröi käyttää kommentti-ruutua ilmaistaksesi arvokkaita ajatuksiasi.