Domowy obwód inwertera Grid-tie 100VA do 1000VA

Poniższa koncepcja opisuje prosty, ale wykonalny obwód inwertera sprzęgającego sieci solarnej, który można odpowiednio zmodyfikować w celu wytwarzania mocy od 100 do 1000 VA i więcej.

Co to jest inwerter sieciowy

Jest to system inwerterowy zaprojektowany tak, aby działał jak zwykły falownik przy użyciu wejściowej mocy DC, z wyjątkiem tego, że wyjście jest przesyłane z powrotem do sieci energetycznej.

Ta dodatkowa moc do sieci może służyć do zaspokojenia stale rosnącego zapotrzebowania na moc, a także do generowania pasywnego dochodu z przedsiębiorstwa energetycznego zgodnie z jego warunkami (dotyczy tylko niektórych krajów).

Aby zrealizować powyższy proces, zapewniono, że wyjście z falownika jest idealnie zsynchronizowane z mocą sieci pod względem wartości skutecznej, kształtu fali, częstotliwości i polaryzacji, aby zapobiec nienaturalnym zachowaniom i problemom.

Zaproponowana przeze mnie koncepcja to kolejny obwód inwertera sprzęgającego do sieci (niezweryfikowany), który jest jeszcze prostszy i rozsądniejszy niż poprzedni projekt .

Obwód można zrozumieć za pomocą następujących punktów:

Jak działa obwód GTI

Sieć prądu przemiennego z sieci jest doprowadzana do TR1, który jest transformatorem obniżającym napięcie.

TR1 obniża napięcie sieciowe do 12V i prostuje je za pomocą sieci mostkowej utworzonej przez cztery diody 1N4148.

Napięcie wyprostowane jest używane do zasilania układów scalonych za pośrednictwem poszczególnych diod 1N4148 podłączonych do odpowiednich styków układów scalonych, podczas gdy powiązane kondensatory 100uF zapewniają, że napięcie jest odpowiednio filtrowane.

Napięcie wyprostowane uzyskane tuż za mostkiem jest również wykorzystywane jako dane wejściowe przetwarzania dla dwóch układów scalonych.

Ponieważ powyższy sygnał (patrz obraz fali nr 1) jest niefiltrowany, składa się z częstotliwości 100 Hz i staje się sygnałem próbnym do przetwarzania i umożliwiania wymaganej synchronizacji.

Najpierw jest podawany na pin # 2 IC555, gdzie jego częstotliwość jest używana do porównania z falami piłokształtnymi (patrz przebieg # 2) w poprzek pin # 6/7 uzyskanego z kolektora tranzystora BC557.

Powyższe porównanie umożliwia układowi scalonemu utworzenie zamierzonego wyjścia PWM zsynchronizowanego z częstotliwością sieci zasilającej.

Sygnał z mostka jest również podawany na pin nr 5, który ustala wartość RMS wyjściowego PWM dokładnie dopasowując się do kształtu fali siatki (patrz przebieg # 3).

Jednak w tym momencie sygnał wyjściowy z 555 ma niską moc i wymaga wzmocnienia, a także przetworzenia w taki sposób, aby replikował i generował obie połowy sygnału AC.

Aby wykonać powyższe, plik 4017 i włączono etap mosfet .

100 Hz / 120 Hz z mostka jest również odbierane przez 4017 na swoim pinie # 14, co oznacza, że ​​teraz jego wyjście będzie sekwencjonować i powtarzać od pinu # 3 z powrotem do pinu # 3 tak, że mosfety są przełączane w tandemie i dokładnie z częstotliwością 50 Hz, co oznacza, że ​​każdy mosfet przewodziłby naprzemiennie 50 razy na sekundę.

Mosfety reagują na powyższe działania z IC4017 i generują odpowiedni efekt push-pull na podłączonym transformatorze, który z kolei wytwarza wymagane napięcie sieciowe AC na uzwojeniu wtórnym.

Można to zrealizować poprzez dostarczenie wejścia prądu stałego do mosftów z odnawialnego źródła lub baterii.

Jednak powyższe napięcie byłoby zwykłą falą prostokątną, nie odpowiadającą przebiegowi sieci, dopóki nie uwzględnimy sieci składającej się z dwóch diod 1N4148 połączonych przez bramki mosfetów i pin # 3 IC555.

Powyższa sieć tnie fale prostokątne na bramkach mosftów dokładnie w odniesieniu do wzoru PWM lub innymi słowy, wycina fale prostokątne dokładnie pasujące do kształtu fali AC sieci, aczkolwiek w postaci PWM (patrz przebieg # 4).

Powyższe dane wyjściowe są teraz przesyłane z powrotem do siatki zgodnie ze specyfikacjami i wzorami siatki.

Moc wyjściową można zmienić od 100 watów do 1000 watów lub nawet więcej, odpowiednio zwymiarując wejściowy prąd stały, mosfety i wartości znamionowe transformatora.

Omawiany obwód inwertera sprzęgającego sieci słonecznej działa tylko tak długo, jak jest obecna energia sieciowa, w momencie awarii sieci energetycznej TR1 wyłącza sygnały wejściowe i cały obwód zatrzymuje się, sytuacja, która jest bezwzględnie konieczna dla falownika podłączonego do sieci. układy obwodów.

Schemat obwodu

Zakładane obrazy przebiegów

Coś jest nie tak w powyższym projekcie

Według pana Selima Yavuza powyższy projekt miał kilka rzeczy, które wyglądały na wątpliwe i wymagały korekty, posłuchajmy, co miał do powiedzenia:

Cześć Swag,

Mam nadzieję, że czujesz się dobrze.

próbowałem Twój obwód na desce do chleba. Wydaje się, że działa z wyjątkiem części pwm. Z jakiegoś powodu mam podwójny garb, ale nie ma prawdziwego pwm. Czy mógłbyś mi pomóc zrozumieć, jak 555 działa pwm? Zauważyłem, że 2.2k i 1u tworzą rampę 10ms. Uważam, że rampa powinna być znacznie szybsza, ponieważ półfala wynosi 10 ms. Może przegapiłem kilka rzeczy.

Ponadto 4017 wykonuje dobrą robotę, szczęśliwie przełączając się w tę iz powrotem. Po włączeniu zegar 100 Hz sprawia, że ​​licznik zawsze zaczyna się od zera. Jak możemy zapewnić, że jest zawsze w fazie z siecią?

Doceń swoją pomoc i pomysły.
Pozdrowienia,
Selim

Rozwiązywanie problemu z obwodem

Cześć Selim,

Dziękuję za aktualizację.
Masz całkowitą rację, fale trójkątne powinny mieć znacznie wyższą częstotliwość w porównaniu z wejściem modulacji na pinie # 5.
W tym celu moglibyśmy wybrać oddzielny 300Hz (w przybliżeniu) 555 IC astable do zasilania pin2 pwm IC 555.
To według mnie rozwiąże wszystkie problemy.
4017 powinien być taktowany 100Hz z prostownika mostkowego, a jego pin3, pin2 powinien być użyty do sterowania bramkami, a pin4 podłączony do pin15. Zapewni to doskonałą synchronizację z częstotliwością sieci.
Pozdrowienia.

Sfinalizowany projekt zgodnie z powyższą rozmową

Powyższy schemat został przerysowany poniżej z różnymi numerami części i oznaczeniami zworek

OSTRZEŻENIE: POMYSŁ OPIERA SIĘ WYŁĄCZNIE NA WYOBRAŹNEJ SYMULACJI, DYSKRECJA WIDZA JEST SUROWO ZALECANA

Głównym problemem związanym z powyższym projektem, z którym borykało się wielu konstruktorów, było nagrzewanie się jednego z mosfetów podczas operacji GTI. Możliwa przyczyna i środek zaradczy sugerowany przez pana Hsen przedstawiono poniżej.

Proponowana korekta na etapie mosfetu, zalecana przez pana Hsena, jest również załączona tutaj pod, miejmy nadzieję, że wspomniane modyfikacje pomogą trwale kontrolować problem:

Dzień dobry panie. Swagatam:

Ponownie obejrzałem twój schemat i jestem mocno przekonany, że bramki MOSFET-ów osiągną sygnał modulujący (HF PWM), a nie prosty sygnał 50 cs. Dlatego nalegam, aby zastosować mocniejszy przetwornik CD4017, a rezystancja szeregowa powinna mieć znacznie niższą wartość.

Kolejną rzeczą do rozważenia jest to, że na styku rezystora i bramki nie powinno być kolejnego dodanego elementu iw tym przypadku widzę idąc do diod 555.

Ponieważ może to być powód, dla którego jeden z podgrzewaczy MOFET-ów, ponieważ może samoczynnie oscylować. Myślę więc, że mosfet się nagrzewa, ponieważ oscyluje a nie z powodu transformatora wyjściowego.

Przepraszam, ale obawiam się, że Twój projekt się powiedzie, ponieważ czuję się bardzo dobrze i nie mam zamiaru krytykować.

Z wyrazami szacunku, hsen

Ulepszony sterownik Mosfet

Zgodnie z sugestiami pana Hsena, można zastosować następujący bufor BJT, aby zapewnić, że mosfety będą w stanie pracować z lepszym bezpieczeństwem i kontrolą.