Kuinka tehdä yksinkertainen aurinkosuuntaajapiiri

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Tässä artikkelissa yritämme ymmärtää aurinkosuuntaajan peruskäsitteen ja myös kuinka tehdä yksinkertainen mutta tehokas aurinkosuuntaajapiiri.

Aurinkovoimaa on meille runsaasti ja sitä on helppo käyttää, ja lisäksi se on rajoittamaton, loputon luonnollinen energialähde, joka on helposti kaikkien saatavilla.



Mikä on niin tärkeää aurinkosuuntaajista?

Tosiasiassa aurinkosuuntaajissa ei ole mitään ratkaisevaa. Voit käyttää mitä tahansa normaali invertteripiiri , kytke se aurinkopaneelilla ja hanki tarvittava DC - AC-lähtö invertteristä.

Tämän sanottuasi sinun on ehkä valittava ja määritä tekniset tiedot oikein, muuten saatat vahingoittaa invertteriäsi tai aiheuttaa tehottoman tehonmuunnoksen.



Miksi aurinkoinvertteri

Olemme jo keskustelleet siitä, kuinka aurinkopaneeleja käytetään sähkön tuottamiseen aurinko- tai aurinkoenergiasta, tässä artikkelissa aiomme keskustella yksinkertaisesta järjestelystä, jonka avulla voimme käyttää aurinkoenergiaa kodinkoneidemme käyttämiseen.

Aurinkopaneeli pystyy muuntamaan auringon säteet tasavirraksi pienemmillä potentiaalitasoilla. Esimerkiksi aurinkopaneeli voidaan määrittää toimittamaan 36 volttia 8 ampeerilla optimaalisissa olosuhteissa.

Emme kuitenkaan voi käyttää tätä teholuokkaa kodinkoneidemme käyttämiseen, koska nämä laitteet voivat toimia vain verkkopotentiaalilla tai jännitteillä, jotka ovat välillä 120 - 230 V.

Lisäksi virran tulisi olla vaihtovirta eikä tasavirta, kuten normaalisti aurinkopaneelilta vastaanotetaan.

Olemme törmänneet lukuisiin invertteripiirit lähetetty tähän blogiin ja olemme tutkineet niiden toimintaa.

Taajuusmuuttajia käytetään muuntamaan ja lisäämään matalajännitteisen akkuvirran suurjänniteverkkovirtaan.

Siksi taajuusmuuttajia voidaan tehokkaasti käyttää vaihtamaan tasavirta aurinkopaneelista verkkolähtöiksi, jotka voisivat virrata kotitalouslaitteitamme sopivasti.

Pohjimmiltaan taajuusmuuttajissa muuntaminen matalasta potentiaalista korkeaan korkeaan verkkotasoon tulee mahdolliseksi korkean virran takia, jota normaalisti on saatavana DC-tuloista, kuten akusta tai aurinkopaneelista. Kokonaisteho pysyy samana.

Jännitevirran määrittelyjen ymmärtäminen

Esimerkiksi, jos syötämme taajuusmuuttajalle 36 voltin @ 8 ampeerin tulon ja saamme 220 V: n tehon @ 1,2 ampeeria, se merkitsisi sitä, että muutimme vain 36 × 8 = 288 watin tulotehon 220 × 1,2 = 264 wattia.

Siksi voimme nähdä, että se ei ole taikuutta, vain vastaavien parametrien muuttaminen.

Jos aurinkopaneeli pystyy tuottamaan riittävästi virtaa ja jännitettä, sen lähtöä voidaan käyttää taajuusmuuttajan ja siihen kytkettyjen kodinkoneiden suoraan käyttämiseen sekä samanaikaisesti akun lataamiseen.

Ladattua akkua voidaan käyttää kuormien syöttö taajuusmuuttajan kautta yöllä, jolloin aurinkoenergiaa ei ole läsnä.

Jos aurinkopaneeli on kuitenkin kooltaan pienempi eikä kykene tuottamaan riittävästi virtaa, sitä voidaan käyttää vain akun lataamiseen ja siitä on hyötyä taajuusmuuttajan käytölle vasta auringonlaskun jälkeen.

Piirin käyttö

Piirikaavioon viitaten voimme todistaa yksinkertaisen asennuksen käyttämällä aurinkopaneelia, invertteriä ja akkua.

Kolme yksikköä on kytketty a: n kautta aurinkosäätimen piiri joka jakaa tehon vastaaville yksiköille aurinkopaneelista vastaanotetun virran asianmukaisen sääntelyn jälkeen.

Olettaen, että jännite on 36 ja virta 10 ampeeria aurinkopaneelista, invertteri valitaan tulojännitteellä 24 volttia @ 6 ampeeria, jolloin kokonaisteho on noin 120 wattia.

Murto-osa aurinkopaneelivahvistimesta, joka on noin 3 ampeeria, säästetään akun lataamiseen, joka on tarkoitettu käytettäväksi auringonlaskun jälkeen.

Oletetaan myös, että aurinkopaneeli on asennettu a: n päälle aurinko tracker jotta se pystyy täyttämään määritellyt vaatimukset niin kauan kuin aurinko näkyy taivaan yli.

36 voltin tuloteho syötetään säätimen tuloon, joka leikkaa sen 24 volttiin.

Taajuusmuuttajan lähtöön kytketty kuorma valitaan siten, että se ei pakota taajuusmuuttajaa enemmän kuin 6 ampeeria aurinkopaneelista. Jäljellä olevasta 4 ampeerista 2 ampeeria syötetään akkuun sen lataamiseksi.

Jäljellä olevia 2 ampeeria ei käytetä koko järjestelmän paremman tehokkuuden ylläpitämiseksi.

Piirit ovat kaikki niitä, joista on jo keskusteltu blogissani, voimme nähdä, kuinka nämä on älykkäästi konfiguroitu toisilleen vaadittujen toimintojen toteuttamiseksi.

Täydellinen opetusohjelma on tässä artikkelissa: Solar Inverter -opetusohjelma

LM338-laturin osan osaluettelo

  • Kaikissa vastuksissa on 1/4 watin 5% CFR, ellei toisin mainita.
  • R1 = 120 ohmia
  • P1 = 10K potti (2K on esitetty väärin)
  • R4 = korvaa iit linkillä
  • R3 = 0,6 x 10 / Akun AH
  • Transistori = BC547 (ei BC557, se on virheellisesti esitetty)
  • Säätimen IC = LM338
  • Taajuusmuuttajaosan osaluettelo
  • Kaikki osat ovat 1/4 wattia, ellei toisin mainita
  • R1 = 100k potti
  • R2 = 10K
  • R3 = 100K
  • R4, R5 = 1K
  • T1, T2 = IRF540
  • N1 --- N4 = IC 4093

Muutamia jäljellä olevia osia ei tarvitse määrittää, ja ne voidaan kopioida kaavion mukaisesti.

Enintään 250 Ah: n akkujen lataamiseen

Edellä olevan piirin laturiosa voidaan päivittää sopivasti suurvirtaisten akkujen lataamisen mahdollistamiseksi luokasta 100 AH - 250 Ah.

Sillä 100Ah akku voit yksinkertaisesti korvata LM338: n LM196 joka on 10 ampeerin versio LM338: sta.

Perämoottori transistori TIP36 on integroitu asianmukaisesti IC 338: een vaadittujen helpottamiseksi korkea lataus .

TIP36: n emitterivastus on laskettava asianmukaisesti, muuten transistori saattaa vain puhaltaa, tehdä se kokeiluvirheen menetelmällä, aloittaa aluksi 1 ohmilla ja jatkaa sitten vähennystä, kunnes tarvittava määrä virtaa tulee saataville ulostulossa.

suuritehoinen aurinkosähköinvertteri suurvirtaisella akkulaturilla

PWM-ominaisuuden lisääminen

Kiinteän 220 V: n tai 120 V: n lähdön varmistamiseksi PWM-ohjaus voidaan lisätä yllä oleviin malleihin seuraavan kaavion mukaisesti. Kuten voidaan nähdä, portti N1, joka on periaatteessa konfiguroitu 50 tai 60 Hz: n oskillaattoriksi, on parannettu diodeilla ja potilla vaihtelevan työjaksovaihtoehdon mahdollistamiseksi.

PWM-ohjattu aurinkosuuntaajapiiri

Säätämällä tätä pottia voimme pakottaa oskillaattorin luomaan taajuuksia, joilla on erilaiset ON / OFF-jaksot, mikä puolestaan ​​mahdollistaa mosfets kytkeäksesi päälle ja pois päältä samalla nopeudella.

Säätämällä mosfetin PÄÄLLE / POIS-ajoitusta voimme suhteellisesti muuttaa muuntajan virran induktiota, mikä lopulta antaa meille mahdollisuuden säätää invertterin lähtö-RMS-jännitettä.

Kun ulostulon RMS on kiinteä, invertteri pystyy tuottamaan vakion lähdön aurinkojännitteen vaihteluista riippumatta, kunnes jännite tietysti putoaa muuntajan ensiökäämin jännitespesifikaation alapuolelle.

Aurinkoinvertteri IC 4047: n avulla

Kuten aiemmin on kuvattu, voit liittää haluamasi taajuusmuuttajan aurinkosäätimellä helpon aurinkosuuntaajatoiminnon toteuttamiseksi.

Seuraava kaavio osoittaa kuinka yksinkertainen IC 4047 -taajuusmuuttaja voidaan käyttää saman aurinkosäätimen kanssa 220 V AC: n tai 120 V AC: n saamiseksi aurinkopaneelista.

Solar Inverter IC 555: n avulla

Vastaavasti, jos olet kiinnostunut rakentamaan pienen aurinkosuuntaajan IC 555: n avulla, voit tehdä sen hyvin integroimalla IC 555 -taajuusmuuttaja aurinkopaneelilla tarvittavan 220 V AC: n saamiseksi.

2N3055-transistoria käyttävä aurinkosuuntaaja

2N3055-transistorit ovat erittäin suosittuja kaikkien sähköisten harrastajien keskuudessa. Ja tämän hämmästyttävän BJT: n avulla voit rakentaa melko tehokkaita taajuusmuuttajia, joissa on mahdollisimman vähän osia.

Jos olet yksi harrastajista, joilla on muutama näistä laitteista roskakorissa, ja olet kiinnostunut luomaan viileän pienen aurinkosuuntaajan niitä käyttämällä, seuraava yksinkertainen muotoilu voi auttaa sinua toteuttamaan unelmasi.

Yksinkertainen aurinkosuuntaaja ilman laturiohjainta

Käyttäjille, jotka eivät ole kovin innokkaita sisällyttämään LM338-laturin ohjainta, yksinkertaisuuden vuoksi seuraava yksinkertaisin PV-taajuusmuuttajan muotoilu näyttää hyvältä.

Vaikka akku voidaan nähdä ilman säätölaitetta, akku latautuu silti optimaalisesti, jos aurinkopaneeli saa tarvittavan riittävän määrän suoraa auringonpaistetta.

Suunnittelun yksinkertaisuus osoittaa myös sen lyijyakut ei ole niin vaikea ladata.

Muista, että täysin tyhjentynyt akku (alle 11 V) voi vaatia vähintään 8 tuntia - 10 tuntia, kunnes taajuusmuuttaja voidaan kytkeä PÄÄLLE tarvittavaa 12 V - 220 V vaihtovirtaa varten.

Yksinkertainen aurinko- ja vaihtovirta

Jos haluat, että aurinkosuuntaajajärjestelmässäsi on automaattinen vaihto aurinkopaneelista verkkovirtaan AC, voit lisätä seuraavat releen muutokset LM338 / LM196-säätimen tuloon:

12 V: n sovittimen tulee olla luokiteltu vastaamaan akun jännitettä ja Ah-spesifikaatioita. Jos akun nimellisarvo on esimerkiksi 12 V 50 Ah, 12 V: n sovittimen jännite voi olla 15 - 20 V ja 5 A

Solar-muunnin Buck-muuntimen avulla

Yllä olevassa keskustelussa opimme kuinka tehdä yksinkertainen aurinkosuuntaaja akkulaturilla käyttämällä lineaarisia IC: itä, kuten LM338, LM196 , jotka ovat suuria, kun aurinkopaneelin jännite ja virta ovat samat kuin taajuusmuuttajan vaatimus.

Tällöin taajuusmuuttajan teho on pieni ja rajoitettu. Taajuusmuuttajakuormilla, joiden teho on huomattavasti suurempi, myös aurinkopaneelien lähtötehon on oltava suuri ja vaatimusten mukainen.

Tässä skenaariossa aurinkopaneelivirran on oltava merkittävästi korkea. Mutta koska aurinkopaneeleja on saatavana suurella virralla, matalajännitteinen suuritehoinen aurinkosuuntaaja, joka on luokkaa 200 wattia - 1 kva, ei näytä helposti toteutettavalta.

Korkeajännitteisiä, matalavirtaisia ​​aurinkopaneeleja on kuitenkin helposti saatavilla. Ja koska teho on W = V x I , korkeammalla jännitteellä varustetut aurinkopaneelit voivat helposti myötävaikuttaa korkeamman tehon aurinkopaneeliin.

Näitä korkeajännitteisiä aurinkopaneeleja ei kuitenkaan voida käyttää matalajännitteisissä, suuritehoisissa invertterisovelluksissa, koska jännitteet eivät välttämättä ole yhteensopivia.

Esimerkiksi, jos meillä on 60 V: n, 5 A: n aurinkopaneeli ja 12 V: n 300 watin invertteri, vaikka kahden vastaavan tehon nimellisarvo voi olla samanlainen, niitä ei voida kytkeä jännitteen / virran erojen vuoksi.

Täällä a buck muunnin tulee erittäin kätevä ja sitä voidaan käyttää muuntaa ylimääräinen aurinkopaneelin jännite ylivirraksi ja alentamaan ylijännitettä taajuusmuuttajan vaatimusten mukaisesti.

300 watin aurinkosuuntaajapiirin tekeminen

Oletetaan, että haluamme tehdä 300 watin 12 V: n invertteripiirin aurinkopaneelista, jonka mitoitus on 32 V, 15 A.

Tätä varten tarvitsemme buck-muuntimen lähtövirran 300/12 = 25 A.

Seuraava ti.com-sivuston yksinkertainen buck-muunnin näyttää erittäin tehokkaalta tarvittavan tehon tuottamisessa 300 watin aurinkosähkömuuntimellemme.

Korjaamme buck-muuntimen tärkeät parametrit seuraavien laskelmien mukaisesti:

Suunnitteluvaatimukset
• Aurinkopaneelin jännite VI = 32 V
• Buck Converter -lähtö VO = 12 V
• Buck Converter -lähtö IO = 25 A
• Buck Converterin taajuus fOSC = 20 kHz: n kytkentätaajuus
• VR = 20 mV huipusta huippuun (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktorivirran muutos

  • d = käyttöjakso = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
  • f = 20 kHz (suunnittelutavoite)
  • ton = aika päällä (S1 suljettu) = (1 / f) × d = 7,8 μs
  • toff = vapaa-aika (S1 auki) = (1 / f) - tonni = 42,2 μs
  • L ≉ (VI - VO) × tonni / ΔIL
  • [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
  • 104 μH

Tämä antaa meille buck-muuntimen induktorin tekniset tiedot. Lanka SWG voidaan optimoida kokeilemalla ja erehdyttämällä. 16 SWG: n superemaloidun kuparilangan tulisi olla riittävän hyvä käsittelemään 25 ampeerin virtaa.

Lähtösuodattimen kondensaattorin laskeminen Buck Converterille

Sen jälkeen, kun lähtöbuck-induktori on määritetty, ulostulosuodattimen kondensaattorin arvo voidaan määrittää vastaamaan ulostulon aaltoilua. Elektrolyyttikondensaattori voidaan kuvitella kuin induktanssin, vastuksen ja kapasitanssin sarjasuhde. Hyvän aaltoilun suodatuksen tarjoamiseksi aaltoilutaajuuden on oltava paljon pienempi kuin taajuudet, joissa sarjan induktanssista tulee kriittinen.

Siksi molemmat ratkaisevat elementit ovat kapasitanssi ja tehollinen sarjaresistanssi (ESR). Suurin ESR lasketaan valitun huipusta huippuun -jännitteen ja huipusta huippuun -jännitevirran välisen suhteen mukaisesti.

ESR = ΔVo (aaltoilu) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 ohmia

Pienin C-kapasitanssiarvo, jota suositellaan VO-aaltoilujännitteen hoitamiseksi pienemmällä kuin 100 mV: n suunnitteluvaatimuksella, ilmaistaan ​​seuraavissa laskelmissa.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 103x 0,1 V = 94 uF , vaikka tätä suurempi, vain auttaa parantamaan buck-muuntimen ulostulon aaltoiluvastetta.

Buck-lähdön määrittäminen aurinkosuuntaajalle

12 V: n, 25 A: n lähtöjen tarkalle asettamiseksi meidän on laskettava vastukset R8, R9 ja R13.

R8 / R9 päättää lähtöjännitteen, jota voitaisiin säätää satunnaisesti käyttämällä 10K R8: lle ja 10k potti R9: lle. Säädä seuraavaksi 10K-potti, jotta saat tarkan taajuusmuuttajan lähtöjännitteen.

R13: sta tulee virtatunnistusvastus buck-muuntimelle ja se varmistaa, että invertteri ei koskaan pysty vetämään yli 25 A: n virtaa paneelista, ja se sammutetaan tällaisessa tilanteessa.

Vastukset R1 ja R2 muodostavat noin 1 V: n ohjearvon TL404-sisäisen virtaa rajoittavan op-vahvistimen käänteistulolle. Vastus R13, joka on kytketty sarjaan kuormituksen kanssa, syöttää 1 V: n virtaa rajoittavan virheen op-vahvistimen ei-invertoivaan liittimeen heti, kun invertterivirta ulottuu 25 A: ksi. BJT: n PWM on siten rajoitettu asianmukaisesti hallita virran jatkamista. R13-arvo lasketaan seuraavasti:

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

Teho = 1 x 25 = 25 wattia

Kun yllä oleva buck-muunnin on rakennettu ja testattu vaaditun ylimääräisen paneelin jännitteen muuntamiseksi ylimääräiseksi lähtövirraksi, on aika liittää kaikki hyvälaatuiset 300 watin invertteri buck-muuntimella seuraavan lohkokaavion avulla:

Solar Inverter / Laturi tiedeprojektiin

Seuraava seuraava artikkeli selittää yksinkertaisen aurinkosuuntaajapiirin aloittelijoille tai koululaisille.

Tässä akku on kytketty suoraan paneeliin yksinkertaisuuden vuoksi ja automaattinen vaihtorelejärjestelmä akun vaihtamiseksi invertteriin aurinkoenergian puuttuessa.

Piiri pyysi Swati Ojha.

Piirivaiheet

Piiri koostuu pääasiassa kahdesta vaiheesta: a yksinkertainen invertteri , ja automaattinen releen vaihto.

Päivän aikana niin kauan auringonvalo pysyy kohtuullisen voimakkaana, paneelin jännitettä käytetään akun lataamiseen ja myös invertterin virran saamiseksi releen vaihtokoskettimien kautta.

Automaattinen vaihtopiirin esiasetus on asetettu siten, että siihen liittyvä rele laukeaa POIS, kun paneelin jännite laskee alle 13 voltin.

Edellä mainittu toimenpide katkaisee aurinkopaneelin invertteristä ja yhdistää ladatun akun invertteriin niin, että lähtökuormat jatkavat toimintaansa akkuvirralla.

Piirin käyttö:

Vastukset R1, R2, R3, R4 yhdessä T1, T2: n ja muuntajan kanssa muodostavat invertteriosan. 12 voltin jännite keskihanan yli ja maa käynnistää taajuusmuuttajan välittömästi, mutta tässä tapauksessa emme kytke akkua suoraan näihin kohtiin, pikemminkin releen vaihtovaiheen kautta.

Transistori T3 ja siihen liittyvät komponentit sekä rele muodostavat releen muutoksen vaiheen aikana. LDR pidetään talon ulkopuolella tai paikassa, jossa se voi havaita päivänvalon.

Esiasetus P1 on säädetty siten, että T3 vain lakkaa johtamasta ja katkaisee releen siltä varalta, että ympäristön valo putoaa tietyn tason alapuolelle tai yksinkertaisesti kun jännite laskee alle 13 voltin.

Tämä tapahtuu ilmeisesti, kun auringonvalo muuttuu liian heikoksi eikä enää pysty ylläpitämään määriteltyjä jännitetasoja.

Niin kauan kuin auringonvalo pysyy kirkkaana, rele pysyy laukaisevana ja yhdistää aurinkopaneelin jännitteen suoraan invertteriin (muuntajan keskihana) N / O-koskettimien kautta. Siten invertteristä tulee käyttökelpoista aurinkopaneelin kautta päivällä.

Aurinkopaneelia käytetään myös samanaikaisesti akun lataamiseen D2: n kautta päivällä niin, että se latautuu täyteen iltaan mennessä.

Aurinkopaneeli on valittu siten, että se ei koskaan tuota enempää kuin 15 volttia edes aurinko-huipputasolla.
Tämän taajuusmuuttajan enimmäisteho on enintään 60 wattia.

Osaluettelo ehdotetulle tieteellisiin projekteihin tarkoitetulla laturipiirillä varustetulla aurinkosuuntaajalla.

  • R1, R2 = 100 OHMS, 5 wattia
  • R3, R4 = 15 OHMS, 5 W
  • T1, T2 = 2N3055, ASENNETTU SOVELLETTAVALLE LÄMPÖNOSTOLLE
  • Muuntaja = 9-0-9V, 3-10 ampeeria
  • R5 = 10K
  • R6 = 0,1 OHMS 1 WATT
  • P1 = 100K ESIVALINNAINEN LINEAR
  • D1, D2 = 6A4
  • D3 = 1N4148
  • T3 = BC547
  • C1 = 100uF / 25V
  • RELE = 9 V, SPDT
  • LDR = KAIKKI VAKIOTYYPIT
  • Aurinkopaneeli = 17 voltin avoin piiri, 5 ampeerin lyhyt virtavirta.
  • AKKU = 12 V, 25 Ah



Pari: Kuinka rakentaa 100 watin puhdas siniaaltoinvertteri Seuraava: Aurinkopaneelien ymmärtäminen