Kiedy falownik DC na AC jest obsługiwany przez panel słoneczny, nazywa się to falownikiem słonecznym. Energia panelu słonecznego jest używana bezpośrednio do obsługi falownika lub służy do ładowania akumulatora falownika. W obu przypadkach falownik pracuje bez zasilania w zależności od zasilania sieciowego.

Projektowanie falownik słoneczny obwód zasadniczo wymaga poprawnej konfiguracji dwóch parametrów, a mianowicie obwodu falownika i specyfikacji panelu słonecznego. Poniższy poradnik dokładnie wyjaśnia szczegóły.

Budowa falownika słonecznego

Jeśli jesteś zainteresowany zbuduj własny falownik słoneczny wtedy powinieneś mieć gruntowną wiedzę na temat obwodów falownika lub przetwornika i ich dotyczących jak prawidłowo dobrać panele słoneczne .

Istnieją dwie opcje do zrobienia tutaj: Jeśli uważasz, że wykonanie falownika jest bardzo skomplikowane, w takim przypadku możesz preferować zakup gotowego falownika, który jest obecnie obficie dostępny w różnych kształtach, rozmiarach i specyfikacjach, a następnie po prostu się naucz tylko o panelach słonecznych do wymaganej integracji / instalacji.

Inną opcją jest nauczenie się obu odpowiedników, a następnie zbudowanie własnego falownika słonecznego DIY krok po kroku.

W obu przypadkach poznanie panelu słonecznego staje się kluczową częścią postępowania, więc najpierw dowiedzmy się o tym ważnym urządzeniu.

Specyfikacja panelu słonecznego

Panel słoneczny to nic innego jak forma zasilacz wytwarzający czysty prąd stały .

Ponieważ ten DC jest zależny od intensywności promieni słonecznych, moc wyjściowa jest zwykle niespójna i zmienia się w zależności od położenia światła słonecznego i warunków klimatycznych.

Chociaż panel słoneczny jest również formą zasilania, znacznie różni się od naszych zwykłych domowych zasilaczy wykorzystujących transformatory lub SMPS. Różnica polega na specyfikacji prądu i napięcia między tymi dwoma wariantami.

Nasze domowe zasilacze prądu stałego są przystosowane do wytwarzania większych ilości prądu i przy napięciach idealnie dopasowanych do danego obciążenia lub zastosowania.

Na przykład a ładowarka mobilna może być wyposażona w wytwarzanie 5 V przy 1 amperach do ładowania smartfona , tutaj 1 amper jest bardzo wysoki, a 5 V jest doskonale kompatybilne, co sprawia, że wszystko jest niezwykle wydajne dla potrzeb aplikacji.

Podczas gdy panel słoneczny może być dokładnie odwrotny, zwykle brakuje mu prądu i może być przystosowany do wytwarzania znacznie wyższych napięć, co może być bardzo nieodpowiednie dla ogólnych obciążeń DC, takich jak falownik akumulatorów 12 V, mobilna ładowarka itp.

Ten aspekt sprawia, że projektowanie falownika słonecznego jest trochę trudne i wymaga pewnych obliczeń i przemyśleń w celu uzyskania poprawnego technicznie i wydajnego systemu.

Wybór odpowiedniego panelu słonecznego

Dla wybór odpowiedniego panelu słonecznego Podstawową rzeczą do rozważenia jest to, że średnia moc słoneczna nie może być mniejsza niż średnie zużycie mocy przez obciążenie.

Powiedzmy, że akumulator 12 V musi być ładowany z prędkością 10 amperów, a następnie panel słoneczny musi być przystosowany do zapewnienia minimum 12 x 10 = 120 watów w dowolnym momencie, o ile istnieje rozsądna ilość światła słonecznego.

Ponieważ generalnie trudno jest znaleźć panele słoneczne o niższym napięciu i wyższych parametrach prądu, musimy przejść do tego, co jest łatwo dostępne na rynku (ze specyfikacjami wysokiego napięcia i niskiego prądu), a następnie odpowiednio określić warunki.

Na przykład, jeśli twoje wymagania dotyczące obciążenia to powiedzmy 12 V, 10 amperów i nie możesz uzyskać panelu słonecznego z tą specyfikacją, możesz być zmuszony do wybrania niekompatybilnego dopasowania, takiego jak panel słoneczny 48 V, 3 A, który wygląda na bardzo wykonalny zdobyć.

Tutaj panel zapewnia nam przewagę napięciową, ale wadę prądu.

Dlatego nie można podłączyć panelu 48 V / 3 A bezpośrednio do obciążenia 12 V 10 A (takiego jak akumulator 12 V 100 AH), ponieważ spowodowałoby to spadek napięcia panelu do 12 V, przy 3 amperach, czyniąc rzeczy bardzo nieefektywnymi.

Oznaczałoby to zapłacenie za panel 48 x 3 = 144 watów, aw zamian uzyskanie 12 x 3 = 36 watów mocy ... to niedobrze.

Aby zapewnić optymalną wydajność, musielibyśmy wykorzystać przewagę napięcia panelu i przekształcić go w równoważny prąd dla naszego „niekompatybilnego” obciążenia.

Można to bardzo łatwo zrobić za pomocą konwertera złotówki.

Będziesz potrzebował konwertera Buck do wykonania falownika słonecznego

Konwerter buck skutecznie przekonwertuje plik nadmiar napięcie z panelu słonecznego na równoważną ilość prądu (amperów), zapewniając optymalny stosunek wyjście / wejście = 1.

Jest tu kilka aspektów, które należy wziąć pod uwagę. Jeśli zamierzasz ładować akumulator o niższym napięciu do późniejszego użycia za pomocą falownika, wówczas konwerter buck będzie pasował do Twojej aplikacji.

Jeśli jednak zamierzasz używać falownika z wyjściem panelu słonecznego w ciągu dnia jednocześnie podczas generowania mocy, wówczas konwerter buck nie byłby niezbędny, a raczej można by podłączyć falownik bezpośrednio do panelu. Omówimy obie te opcje osobno.

W pierwszym przypadku, w którym może zajść potrzeba naładowania akumulatora do późniejszego użycia z falownikiem, zwłaszcza gdy napięcie akumulatora jest znacznie niższe niż napięcie panelu, konieczne może być zastosowanie konwertera buck.

Omówiłem już kilka artykułów związanych z konwerterem buck i wyprowadziłem ostateczne równania, które można bezpośrednio zaimplementować podczas projektowania konwertera buck dla aplikacji z falownikiem słonecznym. Możesz przejść przez następujące dwa artykuły, aby uzyskać łatwe zrozumienie koncepcji.

Jak działają konwertery Buck

Obliczanie napięcia, prądu w cewce Buck

Po przeczytaniu powyższych postów być może z grubsza zrozumiałeś, jak wdrożyć konwerter buck podczas projektowania obwodu inwertera słonecznego.

Jeśli nie czujesz się dobrze z formułami i obliczeniami, możesz zastosować następujące praktyczne podejście w celu uzyskania najkorzystniejszej mocy obliczeniowej przetwornika buck dla twojego panelu słonecznego:

Najprostszy obwód przetwornika buck

Powyższy schemat przedstawia prosty obwód konwertera buck oparty na IC 555.

Widzimy dwa potencjometry, górna pula optymalizuje częstotliwość buck, a dolna optymalizuje PWM, obie te regulacje można dostosować, aby uzyskać optymalną odpowiedź na C.

Tranzystor BC557 i rezystor 0,6 oma tworzą ogranicznik prądu do ochrony TIP127 (tranzystora sterującego) przed nadmiernym prądem podczas procesu regulacji, później ta wartość rezystancji może być dostosowana do wyższych wyjść prądowych wraz z wyższym znamionowym tranzystorem sterownika.

Wybór induktora może być trudny .....

1) Częstotliwość może być związana z induktor średnica, mniejsza średnica będzie wymagała wyższej częstotliwości i odwrotnie,

dwa) Liczba tur wpłynie na napięcie wyjściowe, a także na prąd wyjściowy, a ten parametr będzie związany z regulacjami PWM.

3) Grubość drutu określiłaby granicę prądu dla wyjścia, wszystko to będzie musiało zostać zoptymalizowane metodą prób i błędów.

Zasadniczo zacznij od średnicy 1/2 cala i liczby zwojów równej napięciu zasilania .... użyj ferrytu jako rdzenia, a następnie możesz rozpocząć sugerowany powyżej proces optymalizacji.

Dba to o konwerter buck, który może być używany z danym panelem słonecznym o wyższym napięciu / niskim prądzie, aby uzyskać równoważnie zoptymalizowane niższe napięcie / wyższy prąd wyjściowy, zgodnie ze specyfikacją obciążenia, spełniając równanie:

(o / p wat) podzielone przez (i / p wat) = Blisko 1

Jeśli powyższa optymalizacja konwertera złotówki wydaje się trudna, prawdopodobnie możesz przejść do następujących testów Obwód konwertera buck ładowarki słonecznej PWM opcja:

Tutaj R8, R9 można dostroić, aby dostosować napięcie wyjściowe, a R13, aby zoptymalizować prąd wyjściowy.

Po zbudowaniu i skonfigurowaniu konwertera buck z odpowiednim panelem słonecznym można było oczekiwać idealnie zoptymalizowanej mocy do ładowania danego akumulatora.

Teraz, ponieważ powyższe konwertery nie są obsługiwane przez pełne odcięcie ładowania, zewnętrzny obwód odcinający oparty na wzmacniaczu operacyjnym może być dodatkowo wymagany do włączenia w pełni automatyczne ładowanie jak pokazano niżej.

Dodanie pełnego odcięcia ładowania do wyjścia przetwornika buck

Pokazany prosty obwód odcinający pełne ładowanie można dodać do dowolnego z konwerterów buck, aby zapewnić, że akumulator nigdy nie zostanie przeładowany po osiągnięciu określonego poziomu pełnego naładowania.
Powyższa konstrukcja konwertera buck pozwoli Ci uzyskać w miarę wydajne i optymalne ładowanie podłączonego akumulatora.
Chociaż ten konwerter złotówki zapewniłby dobre wyniki, wydajność może się pogorszyć wraz z zachodem słońca.
Aby temu zaradzić, można pomyśleć o zastosowaniu obwodu ładowarki MPPT do uzyskania najbardziej optymalnej mocy wyjściowej z obwodu buckcircuit.
Tak więc obwód Buck w połączeniu z samo optymalizującym się obwodem MPPT może pomóc w wydobyciu maksimum z dostępnego światła słonecznego.
Już wyjaśniłem powiązany post w jednym z moich poprzednich postów to samo można zastosować podczas projektowania obwodu falownika słonecznego

Słoneczny Falownik bez konwertera Buck lub MPPT

W poprzedniej sekcji nauczyliśmy się projektować falownik solarny wykorzystujący konwerter buck do falowników o niższym napięciu akumulatora niż panel i które są przeznaczone do pracy w nocy, przy użyciu tego samego akumulatora, który był ładowany w ciągu dnia.

To odwrotnie oznacza, że jeśli napięcie akumulatora zostanie w jakiś sposób ulepszone, aby pasowało w przybliżeniu do napięcia panelu, można uniknąć konwertera buck.

Może to również dotyczyć falownika, który może być przeznaczony do pracy na żywo w ciągu dnia, czyli jednocześnie, gdy panel generuje energię elektryczną ze światła słonecznego.

W przypadku jednoczesnej pracy w ciągu dnia odpowiednio zaprojektowany falownik można bezpośrednio skonfigurować z obliczonym panelem słonecznym o prawidłowych specyfikacjach, jak pokazano poniżej.

Ponownie musimy upewnić się, że średnia moc panelu jest wyższa niż maksymalny wymagany pobór mocy obciążenia falownika.

Powiedzmy, że mamy plik falownik przystosowany do pracy z obciążeniem 200 W. , wówczas panel musi mieć moc znamionową 250 watów, aby zapewnić spójną odpowiedź.

“jak wytwarzana jest moc prądu stałego? ”

Dlatego panel może mieć napięcie 60 V, 5 A, a falownik może być oceniany na około 48 V, 4 amper , jak pokazano na poniższym schemacie:

Inwerter słoneczny bez konwertera Buck lub MPPT

W tym falowniku słonecznym panel można zobaczyć bezpośrednio połączony z obwodem falownika, a falownik jest w stanie wytworzyć wymaganą moc, o ile promienie słoneczne padają optymalnie na panel.

Falownik działałby z rozsądnie dobrą mocą wyjściową tak długo, jak panel wytwarza napięcie powyżej 45 V ...... czyli 60 V w szczycie i prawdopodobnie do 45 V po południu.

Z przedstawionego powyżej obwodu falownika 48 V jasno wynika, że konstrukcja falownika słonecznego nie musi być zbyt istotna pod względem funkcji i specyfikacji.

Możesz podłączyć dowolną formę falownika do dowolnego panelu słonecznego, aby uzyskać wymagane wyniki.

Oznacza to, że możesz wybierz dowolny obwód falownika z listy i skonfiguruj go z zakupionym panelem słonecznym i zacznij zbierać darmową energię elektryczną do woli.

Jedynymi kluczowymi, ale łatwymi do zaimplementowania parametrami są parametry napięcia i prądu falownika i panelu słonecznego, które nie mogą się znacznie różnić, jak wyjaśniono we wcześniejszej dyskusji.

Sinusoidalny obwód falownika słonecznego

Wszystkie dotychczas omawiane konstrukcje mają na celu wytwarzanie sygnału wyjściowego o przebiegu prostokątnym, jednak w niektórych zastosowaniach fala prostokątna może być niepożądana i może wymagać ulepszonego przebiegu równoważnego fali sinusoidalnej, dla takich wymagań można zaimplementować obwód zasilany PWM, jak pokazano poniżej:

Uwaga: pin SD # 5 jest błędnie pokazany jako połączony z Ct, upewnij się, że łączysz go z linią uziemienia, a nie z Ct.

Powyższy obwód falownika słonecznego wykorzystujący falę sinusoidalną PWM można szczegółowo zbadać w artykule zatytułowanym Obwód falownika słonecznego AC o masie 1,5 tony

Z powyższego samouczka jasno wynika, że projektowanie falownika słonecznego nie jest wcale takie trudne i może być skutecznie wdrożone, jeśli masz podstawową wiedzę na temat koncepcji elektronicznych, takich jak konwertery buck, panel słoneczny i falowniki.

Może to być sinusoidalna wersja powyższego widać tutaj :