В тази статия ще се опитаме да разберем основната концепция на слънчевия инвертор, както и как да направим проста, но мощна схема на слънчевия инвертор.

Слънчевата енергия е напълно достъпна за нас и е безплатна за използване, освен това е неограничен, безкраен естествен източник на енергия, лесно достъпен за всички нас.

Какво е толкова важно за слънчевите инвертори?

Факт е, че няма нищо изключително важно за слънчевите инвертори. Можете да използвате всякакви нормална верига на инвертора , свържете го със слънчев панел и вземете необходимия DC към AC изход от инвертора.

Като казахте това, може да се наложи да изберете и конфигурирайте спецификациите правилно, в противен случай може да рискувате да повредите инвертора си или да предизвикате неефективно преобразуване на мощността.

Защо слънчев инвертор

Вече обсъдихме как да използваме слънчеви панели за генериране на електроенергия от слънчева или слънчева енергия, в тази статия ще обсъдим една проста схема, която ще ни позволи да използваме слънчева енергия за работа с нашите домакински уреди.

Слънчевият панел е в състояние да преобразува слънчевите лъчи в постоянен ток при по-ниски потенциални нива. Например слънчев панел може да бъде определен за подаване на 36 волта при 8 ампера при оптимални условия.

Въпреки това не можем да използваме тази мощност за работа с нашите домакински уреди, тъй като тези уреди могат да работят само при мрежови потенциали или при напрежения в диапазона от 120 до 230 V.

Освен това токът трябва да бъде AC, а не DC, както обикновено се получава от слънчев панел.

Попаднали сме на редица инверторни вериги публикувани в този блог и ние сме проучили как работят.

Инверторите се използват за преобразуване и засилване на захранването на батерията с ниско напрежение до нива на променливотоковото напрежение с високо напрежение.

Следователно инверторите могат ефективно да се използват за преобразуване на постояннотока от слънчев панел в мрежови изходи, които биха захранвали подходящо нашето домашно оборудване.

По принцип при инверторите преобразуването от нисък потенциал в засилено високо ниво на мрежата става осъществимо поради големия ток, който обикновено е наличен от постояннотоковите входове като батерия или слънчев панел. Общата мощност остава същата.

Разбиране на спецификациите на напрежението

Например, ако подадем вход от 36 волта при 8 ампера към инвертор и получим изход от 220 V при 1,2 ампера, това би означавало, че току-що сме модифицирали входна мощност от 36 × 8 = 288 вата в 220 × 1,2 = 264 вата.

Следователно можем да видим, че това не е магия, а само модификации на съответните параметри.

Ако слънчевият панел е в състояние да генерира достатъчно ток и напрежение, неговият изход може да се използва за директно управление на инвертор и свързаните домакински уреди, а също и за едновременно зареждане на батерия.

Заредената батерия може да се използва за захранване на товара чрез инвертора , през нощта, когато няма слънчева енергия.

Ако обаче слънчевият панел е с по-малки размери и не може да генерира достатъчно енергия, той може да се използва само за зареждане на батерията и става полезен за работа с инвертора само след залез слънце.

Операция на веригата

Позовавайки се на електрическата схема, ние можем да станем свидетели на проста настройка, използваща слънчев панел, инвертор и батерия.

Трите единици са свързани чрез a верига на соларен регулатор който разпределя мощността към съответните блокове след подходящи регламенти на получената мощност от слънчевия панел.

Ако приемем, че напрежението е 36 и токът е 10 ампера от слънчевия панел, инверторът се избира с входно работно напрежение 24 волта при 6 ампера, осигуряващо обща мощност от около 120 вата.

Част от усилвателя на слънчевите панели, който възлиза на около 3 ампера, е спестена за зареждане на батерия, предназначена да се използва след залез слънце.

Предполагаме също, че слънчевият панел е монтиран над a слънчев тракер така че да е в състояние да изпълни определените изисквания, стига слънцето да се вижда над небето.

Входната мощност от 36 волта се прилага към входа на регулатор, който я намалява до 24 волта.

Товарът, свързан към изхода на инвертора, е избран така, че да не принуждава инвертора на повече от 6 ампера от слънчевия панел. От останалите 4 ампера, 2 ампера се подават към батерията за зареждане.

Останалите 2 ампера не се използват с цел поддържане на по-добра ефективност на цялата система.

Веригите са всички, които вече бяха обсъдени в моите блогове, можем да видим как те са интелигентно конфигурирани помежду си за изпълнение на необходимите операции.

За пълен урок вижте тази статия: Урок за слънчеви инвертори

Списък на частите за раздела за зарядно устройство LM338

Всички резистори са 1/4 вата 5% CFR, освен ако не е посочено.
R1 = 120 ома
P1 = 10K пот (2K е показан невярно)
R4 = заменете iit с връзка
R3 = 0,6 x 10 / батерия AH
Транзистор = BC547 (не BC557, погрешно е показан)
IC на регулатора = LM338
Списък на частите за инверторния раздел
Всички части са 1/4 вата, освен ако не е посочено
R1 = 100k пот
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Останалите няколко части не трябва да бъдат посочени и могат да бъдат копирани, както е показано на диаграмата.

За зареждане на батерии до 250 Ah

Секцията на зарядното устройство в горната схема може да бъде подходящо надстроена, за да позволи зареждането на батерии с висок ток от порядъка на 100 AH до 250 Ah.

За 100Ah батерия можете просто да замените LM338 с LM196 което е 10-амперна версия на LM338.

Извънбордов транзистор TIP36 е подходящо интегриран в IC 338 за улесняване на необходимото високотоково зареждане .

Емитерният резистор на TIP36 трябва да бъде изчислен по подходящ начин, в противен случай транзисторът може просто да се взриви, направете го чрез метод на проба и грешка, започнете първоначално с 1 ома, след това постепенно продължете да го намалявате, докато необходимото количество ток стане постижимо на изхода.

соларен инвертор с висока мощност с високотоково зарядно устройство за батерии

Добавяне на PWM функция

За осигуряване на фиксиран изход 220V или 120V може да се добави ШИМ контрол към горните проекти, както е показано на следващата диаграма. Както може да се види, портата N1, която е основно конфигурирана като 50 или 60 Hz осцилатор, е подобрена с диоди и гърне за активиране на опция за променлив работен цикъл.

ШИМ контролирана верига на слънчевия инвертор

Чрез регулиране на този пот можем да принудим осцилатора да създава честоти с различни периоди на включване / изключване, което от своя страна ще даде възможност на MOSFET за включване и изключване със същата ставка.

Чрез регулиране на времето за включване / изключване на MOSFET можем пропорционално да променяме текущата индукция в трансформатора, което в крайна сметка ще ни позволи да регулираме изходното RMS напрежение на инвертора.

След като изходната RMS е фиксирана, инверторът ще може да произвежда постоянна мощност, независимо от вариациите на слънчевото напрежение, докато, разбира се, напрежението падне под спецификацията на напрежението на първичната намотка на трансформатора.

Слънчев инвертор, използващ IC 4047

Както е описано по-рано, можете да прикачите всеки желан инвертор със слънчев регулатор за реализиране на лесна функция на слънчевия инвертор.

Следващата диаграма показва колко просто Инвертор IC 4047 може да се използва със същия слънчев регулатор за получаване на 220 V AC или 120 V AC от слънчевия панел.

Слънчев инвертор, използващ IC 555

По същия начин, ако се интересувате от изграждането на малък слънчев инвертор с помощта на IC 555, можете много добре да го направите, като интегрирате Инвертор IC 555 със слънчев панел за получаване на необходимите 220V AC.

Слънчев инвертор, използващ транзистор 2N3055

The 2N3055 транзистори са много популярни сред всички електронни ентусиасти. И този невероятен BJT ви позволява да изграждате доста мощни инвертори с минимален брой части.

Ако сте от онези ентусиасти, които имат няколко от тези устройства във вашата боклука и се интересувате да създадете хладен малък слънчев инвертор, използвайки ги, тогава следният прост дизайн може да ви помогне да осъществите мечтата си.

Прост слънчев инвертор без контролер за зарядно устройство

За потребители, които не са особено запалени по включването на контролера на зарядното устройство LM338, за по-голяма простота, следващият най-прост дизайн на PV инвертора изглежда добре.

Въпреки че батерията може да се види без регулатор, батерията ще се зареди оптимално, при условие че слънчевият панел получи необходимото количество пряко слънце.

Простотата на дизайна също показва факта, че оловни батерии не са толкова трудни за зареждане в края на краищата.

Не забравяйте, че напълно разредена батерия (под 11V) може да изисква поне 8 часа до 10 часа зареждане, докато инверторът може да бъде включен за необходимото преобразуване от 12V в 220V AC.

Прост соларен към главен променлив ток

Ако искате вашата слънчева инверторна система да има възможност за автоматично превключване от соларен панел към мрежова мрежа от променлив ток, можете да добавите следната модификация на релето към входа на регулатора LM338 / LM196:

Адаптерът 12V трябва да бъде класифициран така, че да отговаря на напрежението на батерията и характеристиките на Ah. Например, ако батерията е с номинална мощност от 12 V 50 Ah, тогава 12V адаптерът може да бъде с мощност от 15 V до 20 V и 5 ампера

Слънчев инвертор с помощта на Buck Converter

В горната дискусия научихме как да направим прост слънчев инвертор със зарядно устройство за батерии, използвайки линейни интегрални схеми като LM338, LM196 , които са страхотни, когато напрежението и токът на слънчевия панел са същите като изискванията на инвертора.

В такива случаи мощността на инвертора е малка и ограничена. За инверторни натоварвания със значително по-голяма мощност, изходната мощност на слънчевия панел също ще трябва да бъде голяма и наравно с изискванията.

При този сценарий токът на слънчевия панел ще трябва да бъде значително висок. Но тъй като слънчевите панели се предлагат с висок ток, ниско напрежение, което прави слънчевия инвертор с висока мощност от порядъка на 200 вата до 1 ква, не изглежда лесно осъществимо.

Слънчевите панели с високо напрежение и слаб ток обаче са лесно достъпни. И тъй като мощността е W = V x I , слънчевите панели с по-високо напрежение могат лесно да допринесат за по-голяма мощност на слънчевия панел.

Въпреки това, тези слънчеви панели с високо напрежение не могат да се използват за инверторни приложения с ниско напрежение и висока мощност, тъй като напреженията може да не са съвместими.

Например, ако имаме 60 V, 5 Amp слънчев панел и 12 V 300 вата инвертор, въпреки че мощността на двата аналога може да е сходна, те не могат да бъдат свързани поради различия в напрежението / тока.

Това е мястото, където a конвертор за долар е много удобен и може да се приложи за преобразуване на излишното напрежение на слънчевия панел в излишен ток и намаляване на излишното напрежение, съгласно изискванията на инвертора.

Изработване на 300 ватова слънчева инверторна верига

Да предположим, че искаме да направим 300 ватова 12 V инверторна верига от слънчев панел с мощност 32 V, 15 ампера.

За това ще ни е необходим изходен ток от 300/12 = 25 ампера от конвертора за долар.

Следващият прост конвертор от ti.com изглежда изключително ефективен при осигуряването на необходимата мощност за нашия 300 ватов слънчев инвертор.

Поправяме важните параметри на конвертора, както е дадено в следните изчисления:

Изисквания към дизайна
• Напрежение на слънчевия панел VI = 32 V
• Изход VO на преобразувателя Buck = 12 V
• Изход IO на преобразувателя на бака = 25 A
• Buck Converter Работна честота fOSC = 20-kHz честота на превключване
• VR = 20 mV пик до пик (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A промяна на тока на индуктора

d = работен цикъл = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (проектна цел)
тон = време на включване (S1 затворен) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = свободно време (S1 отворен) = (1 / f) - тон = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × тон / ΔIL
≉ [(32 V - 12V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Това ни предоставя спецификациите на индуктора на преобразувателя. SWG на проводника може да бъде оптимизиран чрез някои опити и грешки. Супер емайлирана медна жица от 16 SWG трябва да е достатъчно добра, за да се справи с ток от 25 ампера.

Изчисляване на кондензатора на изходния филтър за конвертора Buck

След като бъде определена индуктивността на изходния долар, стойността на кондензатора на изходния филтър може да бъде разработена, за да съответства на спецификациите на изходната пулсация. Електролитен кондензатор може да си представим като последователна връзка на индуктивност, съпротивление и капацитет. За да се предложи прилично пулсационно филтриране, честотата на пулсациите трябва да бъде много по-ниска от честотите, където индуктивността на серията става критична.

Следователно и двата решаващи елемента са капацитетът и ефективното серийно съпротивление (ESR). най-високият ESR се изчислява в съответствие с връзката между избраното напрежение от пик до пик на пулсации и ток на пулсации от пик до пик.

ESR = ΔVo (пулсации) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 ома

Най-ниската стойност на капацитета C, препоръчана за грижа за напрежението на пулсации VO при по-малко от проектното изискване 100 mV, се изразява в следващите изчисления.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , въпреки че по-високи от това само ще спомогнат за подобряване на реакцията на пулсации на изхода на конвертора.

Настройване на изходната мощност за слънчевия инвертор

За да настроим прецизно изхода 12 V, 25 ампера, трябва да изчислим резисторите R8, R9 и R13.

R8 / R9 решава изходното напрежение, което може да бъде променено чрез случайно използване на 10K за R8 и 10k пот за R9. След това настройте 10K пота за получаване на точното изходно напрежение за инвертора.

R13 се превръща в текущ чувствителен резистор за преобразувателя и гарантира, че инверторът никога не може да изтегли ток над 25 Amp от панела и е изключен при такъв сценарий.

Резисторите R1 и R2 установяват референтната стойност от приблизително 1 V за инвертиращия вход на вътрешния усилвател за ограничаване на тока TL404. Резисторът R13, който е свързан последователно с товара, доставя 1 V към неинвертиращия терминал на усилвателя за ограничаване на тока, веднага щом токът на инвертора се разшири до 25 А. По този начин ШИМ за BJT е подходящо ограничен до контролирайте по-нататъшния прием на ток. Стойността на R13 се изчислява, както е дадено под:

R13 = 1 V / 25 A = 0,04 ома

Мощност = 1 x 25 = 25 вата

След като горепосоченият конвертор е изграден и тестван за необходимото преобразуване на излишното напрежение на панела в излишен изходен ток, е време да свържете всяко добро качество 300 вата инвертор с конвертора на долара, с помощта на следната блок-схема:

Слънчев инвертор / зарядно за научен проект

Следващата статия по-долу обяснява проста схема на слънчевия инвертор за начинаещи или ученици.

Тук батерията е свързана директно с панела за улеснение и автоматична релейна система за превключване за превключване на батерията към инвертора при липса на слънчева енергия.

Веригата е поискана от г-жа Swati Ojha.

Етапите на веригата

Веригата се състои главно от два етапа, а именно: а обикновен инвертор , и автоматичното превключване на релето.

През деня за толкова дълго време слънчевата светлина остава сравнително силна, напрежението на панела се използва за зареждане на батерията, а също и за захранване на инвертора чрез контактите за превключване на релето.

Предварително зададената схема за автоматично превключване е настроена така, че свързаното реле да се изключи, когато напрежението на панела падне под 13 волта.

Горното действие изключва соларния панел от инвертора и свързва заредената батерия с инвертора, така че изходните натоварвания да продължат да работят, използвайки захранването на батерията.

Операция на веригата:

Резисторите R1, R2, R3, R4 заедно с Т1, Т2 и трансформатора образуват инверторната секция. 12 волта, приложени през централния кран и земята стартира инвертора веднага, но тук не свързваме батерията директно в тези точки, а чрез етап на смяна на релето.

Транзисторът T3 със свързаните с него компоненти и релето образува смяната на релето на сцената. LDR се държи извън къщата или на място, където може да усети дневната светлина.

Предварителната настройка P1 се настройва така, че Т3 просто спира да провежда и отрязва релето в случай, че околната светлина падне под определено ниво или просто когато напрежението падне под 13 волта.

“как работи гръмоотвод ”

Това очевидно се случва, когато слънчевата светлина стане твърде слаба и вече не е в състояние да поддържа определените нива на напрежение.

Докато слънчевата светлина остава ярка, релето остава задействано, свързвайки напрежението на слънчевия панел директно към инвертора (централен кран на трансформатора) чрез N / O контактите. По този начин инверторът става използваем през слънчевия панел през деня.

Слънчевият панел се използва едновременно и за зареждане на батерията през D2 през деня, така че да се зарежда напълно до настъпването на здрач.

Слънчевият панел е избран така, че никога да не генерира повече от 15 волта дори при пикови нива на слънчева светлина.
Максималната мощност от този инвертор няма да бъде повече от 60 вата.

Списък на частите за предложения слънчев инвертор със зарядно устройство, предназначен за научни проекти.