Com dissenyar un circuit d’inversors solars

Quan un inversor de CC a CA funciona a través d’un panell solar, s’anomena inversor solar. La potència del panell solar s’utilitza directament per accionar l’inversor o s’utilitza per carregar la bateria de l’inversor. En ambdós casos, l'inversor funciona sense dependre de la xarxa elèctrica.

Disseny d'un solar inverter El circuit requereix bàsicament dos paràmetres per configurar-se correctament: el circuit de l’inversor i les especificacions del panell solar. El següent tutorial explica els detalls a fons.

Construint un inversor solar

Si us interessa construeix el teu propi inversor solar llavors hauríeu de tenir un coneixement exhaustiu dels circuits d’inversors o convertidors, i quant a com seleccionar correctament els panells solars .

Hi ha dues opcions a seguir des d’aquí: si creieu que fer un inversor és molt complex, en aquest cas podeu preferir comprar un inversor ja fabricat que està disponible avui en dia en tota mena de formes, mides i especificacions, i simplement aprendreu només sobre panells solars per a la integració / instal·lació necessària.

L'altra opció és aprendre tant les contraparts i, després, gaudir de la creació del vostre propi inversor solar de bricolatge.

En qualsevol cas, conèixer el panell solar es converteix en la part crucial del procediment, així que primer coneixem aquest important dispositiu.

Especificació del panell solar

Un panell solar no és més que una forma de font d'alimentació que produeix una CC pura .

Atès que aquest corrent continu depèn de la intensitat dels raigs solars, la producció normalment és inconsistent i varia segons la posició de la llum solar i les condicions climàtiques.

Tot i que el panell solar també és una forma d’alimentació, difereix significativament de les nostres fonts d’alimentació domèstiques habituals mitjançant transformadors o SMPS. La diferència està en les especificacions de corrent i tensió entre aquestes dues variants.

Les nostres fonts d’alimentació de corrent continu domèstiques tenen una capacitat de producció de corrent més alta i tensions que s’adapten perfectament a una determinada càrrega o aplicació.

Per exemple a el carregador mòbil es pot equipar per produir 5V a 1 amperatge per carregar un telèfon intel·ligent , aquí l’ampli és molt alt i el 5V és perfectament compatible, cosa que fa que les coses siguin extremadament eficients per a les necessitats de l’aplicació.

Tot i que un panell solar pot ser exactament el contrari, normalment no té corrent i es pot classificar per produir tensions molt més altes, que podrien ser enormement inadequades per a càrregues generals de corrent continu, com ara un inversor de bateria de 12 V, un carregador mòbil, etc.

Aquest aspecte fa que el disseny d’un inversor solar sigui una mica difícil i requereix alguns càlculs i reflexions per tal d’obtenir un sistema tècnicament correcte i eficient.

Selecció del panell solar adequat

Per a seleccionant el panell solar adequat , el més bàsic a tenir en compte és que la potència solar mitjana no ha de ser inferior al consum mitjà de potència de càrrega.

Suposem que cal carregar una bateria de 12 V a una velocitat de 10 amp; llavors s’ha de classificar el panell solar per proporcionar un mínim de 12 x 10 = 120 watts en qualsevol moment sempre que hi hagi una quantitat raonable de lluentor solar.

Com que en general és difícil trobar plaques solars amb especificacions de corrent i tensió més baixes, hem de continuar amb allò que és fàcilment accessible al mercat (amb especificacions d’alta tensió i baix corrent) i, a continuació, reduir les condicions en conseqüència.

Per exemple, si el vostre requisit de càrrega és de 12 V, 10 amperes i no podeu obtenir un panell solar amb aquestes especificacions, és possible que us vegeu obligat a optar per una coincidència incompatible, com ara un panell solar de 48 V, 3 ampers, que sembla molt factible procurar.

Aquí el panell ens proporciona un avantatge de tensió, però un desavantatge actual.

Per tant, no podeu connectar un panell de 48V / 3amp directament amb la vostra càrrega de 12V de 10 amperis (com ara una bateria de 12V 100 AH) perquè fer això faria caure el voltatge del panell a 12V, a 3 amperes, cosa que farà que les coses siguin molt poc eficients.

Significaria pagar un panell de 48 x 3 = 144 watts i, a canvi, obtenir una sortida de 12 x 3 = 36 watts ... això no és bo.

Per tal d'assegurar una eficiència òptima, hauríem d'explotar l'avantatge de tensió del panell i convertir-lo en un corrent equivalent per a la nostra càrrega 'incompatible'.

Això es pot fer molt fàcilment mitjançant un convertidor de dòlars.

Necessitareu un convertidor de dòlars per fer un inversor solar

Un convertidor de dòlars convertirà efectivament el fitxer excés tensió del vostre panell solar a una quantitat equivalent de corrent (amperes) que garanteix una relació òptima de sortida / entrada = 1.

Aquí hi ha alguns aspectes que cal tenir en compte. Si teniu la intenció de carregar una bateria nominal de baixa tensió per al seu ús posterior amb un inversor, un convertidor de buck s'adapti a la vostra aplicació.

Tanmateix, si teniu intenció d’utilitzar l’inversor amb la sortida del panell solar durant el dia simultàniament mentre es genera energia, no seria imprescindible un convertidor de dòlars, sinó que podríeu connectar l’inversor directament amb el panell. Discutirem aquestes dues opcions per separat.

Per al primer cas en què és possible que hagueu de carregar una bateria per utilitzar-la posteriorment amb un inversor, especialment quan el voltatge de la bateria és molt inferior al voltatge del panell, és possible que sigui imprescindible un convertidor virtual.

Ja he comentat alguns articles relacionats amb el convertidor de dòlars i he derivat les equacions finals que es poden implementar directament mentre es dissenya un convertidor de dòlars per a una aplicació d’inversors solars. Podeu consultar els dos articles següents per obtenir una comprensió fàcil del concepte.

Com funcionen els convertidors Buck

Càlcul de tensió, corrent en un inductor Buck

Després de llegir els missatges anteriors, és possible que hàgiu entès aproximadament com implementar un convertidor de dòlars mentre es dissenya un circuit inversor solar.

Si no esteu còmode amb les fórmules i els càlculs, es podria emprar el següent enfocament pràctic per obtenir la sortida de disseny del convertidor de dòlars més favorable per al vostre panell solar:

Circuit de convertidor de dòlars més senzill

El diagrama anterior mostra un circuit convertidor simple basat en IC 555.

Podem veure dos pots, el pot superior optimitza la freqüència del dòlar i el pot inferior optimitza el PWM, ambdós ajustaments es poden modificar per obtenir una resposta òptima a través de C.

El transistor BC557 i la resistència de 0,6 ohm formen un limitador de corrent per protegir el TIP127 (transistor controlador) de sobreintensitat durant el procés d’ajust, posteriorment aquest valor de resistència es podria ajustar per a sortides de corrent més altes junt amb un transistor controlador més alt.

Seleccionar l’inductor podria ser complicat .....

1) La freqüència pot estar relacionada amb el inductor diàmetre, diàmetre inferior requerirà una freqüència més alta i viceversa,

2) Nombre de voltes afectarà la tensió de sortida i també el corrent de sortida i aquest paràmetre estaria relacionat amb els ajustos de PWM.

3) El gruix del cable determinaria el límit de corrent per a la sortida, tot això haurà de ser optimitzat per alguna prova i error.

Com a regla general, comenceu amb un diàmetre de 1/2 polzada i un nombre de voltes igual al voltatge de subministrament ... utilitzeu ferrita com a nucli i, després, podeu començar el procés d’optimització suggerit anteriorment.

Això s'encarrega del convertidor de dòlars que es pot utilitzar amb un panell solar de tensió / corrent baix determinat per obtenir una sortida de tensió / corrent més alta optimitzada de manera equivalent, segons les especificacions de càrrega, satisfent l'equació:

(o / p watt) dividit per (i / p watt) = A prop d'1

Si l’optimització del convertidor de dòlars anterior sembla difícil, probablement podríeu fer la prova següent Circuit convertidor de cargador solar PWM opció:

Aquí el R8, el R9 es poden ajustar per ajustar el voltatge de sortida i el R13 per optimitzar la sortida de corrent.

Després de construir i configurar el convertidor Buck amb un panell solar adequat, es podria esperar una sortida perfectament optimitzada per carregar una bateria determinada.

Ara, com que els convertidors anteriors no es faciliten amb una càrrega completa tallada, és possible que sigui necessari un circuit de tall extern basat en opamp per habilitar un funció de càrrega totalment automàtica com es mostra a continuació.

Afegir un tall de càrrega completa a la sortida del convertidor Buck

• El circuit de tall de càrrega completa simple que es mostra es podria afegir amb qualsevol dels convertidors de dòlar per assegurar que la bateria mai no estigui sobrecarregada un cop arribi al nivell de càrrega complet especificat.
• El disseny del convertidor Buck anterior us permetrà obtenir una càrrega raonablement eficient i òptima de la bateria connectada.
• Tot i que aquest convertidor de dòlars proporcionaria bons resultats, l'eficiència es podria deteriorar a mesura que es posés el sol.
• Per solucionar-ho, es podria pensar en emprar un circuit de carregador MPPT per adquirir la sortida més òptima del circuit buck.
• Per tant, un circuit Buck juntament amb un circuit MPPT auto-optimitzador podria ajudar a obtenir el màxim de la llum solar disponible.
• Ja he explicat un publicació relacionada en una de les meves publicacions anteriors, es podria aplicar el mateix mentre es dissenyava un circuit d'inversors solars

solar Inversor sense convertidor Buck ni MPPT

A l’apartat anterior vam aprendre a dissenyar un inversor solar mitjançant un convertidor Buck per a inversors amb un voltatge de bateria inferior al del panell i que estiguin destinats a funcionar durant la nit, utilitzant la mateixa bateria que es carregava durant el dia.

A la inversa, això significa que si la tensió de la bateria s'actualitza d'alguna manera per coincidir aproximadament amb la tensió del panell, es podria evitar un convertidor de dòlar.

Això també pot ser cert per a un inversor que pot estar pensat per funcionar EN DIRECTE durant el dia, és a dir, simultàniament mentre el panell genera electricitat a partir de la llum solar.

Per al funcionament simultani de dia, l’inversor adequadament dissenyat es podria configurar directament amb un panell solar calculat que tingui les especificacions correctes, tal com es mostra a continuació.

Una vegada més, hem d'assegurar-nos que la potència mitjana del panell sigui superior al consum màxim de potència requerit de la càrrega de l'inversor.

Diguem que tenim un inversor que funcioni amb una càrrega de 200 watts , el panell ha de tenir una potència de 250 watts per obtenir una resposta constant.

Per tant, el panell podria tenir una potència de 60 V, 5 amperes i el l’inversor es podria classificar al voltant dels 48V, 4amp , com es demostra en el diagrama següent:

En aquest inversor solar, es pot veure el panell connectat directament amb el circuit de l’inversor i l’inversor és capaç de produir la potència necessària sempre que els raigs solars incideixin de manera òptima al panell.

L’inversor continuaria funcionant a una velocitat de sortida de potència raonablement bona mentre el panell produeixi una tensió superior a 45V ...... 60V al pic i baixant a 45V probablement durant la tarda.

Pel circuit inversor de 48V que es mostra anteriorment, és evident que el disseny d’un inversor solar no ha de ser massa crucial amb les seves característiques i especificacions.

Podeu connectar qualsevol forma d’inversor amb qualsevol panell solar per obtenir els resultats necessaris.

Implica que es pot seleccioneu qualsevol circuit inversor de la llista , i configureu-lo amb un panell solar adquirit i comenceu a collir electricitat gratuïtament a voluntat.

Els únics paràmetres crucials però fàcils d’implementar són el voltatge i les especificacions de corrent de l’inversor i del panell solar, que no han de diferir gaire, tal com s’explicava en la nostra discussió anterior.

Sine wave Solar Inverter Circuit

Tots els dissenys que s’han comentat fins ara tenen la intenció de produir una sortida d’ona quadrada, però, per a algunes aplicacions, una ona quadrada pot ser indesitjable i pot requerir una forma d’ona millorada equivalent a una ona sinusoïdal, per a aquests requisits es podria implementar un circuit alimentat amb PWM tal com es mostra baix:

Nota: El pin SD # 5 es mostra erròniament connectat amb Ct, assegureu-vos de connectar-lo amb la línia de terra i no amb Ct.

El circuit inversor solar anterior que utilitza l'ona sinusoïdal PWM es pot estudiar elaboradament a l'article titulat 1.5 ton AC solar inverter circuit

Segons el tutorial anterior, ara és clar que dissenyar un inversor solar no és tan difícil i que es podria implementar de manera eficient si disposeu d’alguns coneixements bàsics sobre conceptes electrònics com ara convertidors de buck, panells solars i inversors.

Una versió d’ona sinusoïdal de l’anterior pot ser vist aquí :

Encara confós? No dubteu a utilitzar el quadre de comentaris per expressar els vostres valuosos pensaments.