Когда преобразователь постоянного тока в переменный управляется через солнечную панель, он называется солнечным инвертором. Энергия солнечной панели либо напрямую используется для работы инвертора, либо для зарядки инверторной батареи. В обоих случаях инвертор работает вне зависимости от мощности электросети.

Разработка солнечный инвертор По сути, для правильной настройки схемы требуется два параметра, а именно схема инвертора и характеристики солнечной панели. В следующем руководстве подробно объясняются детали.

Создание солнечного инвертора

Если вам интересно построить свой собственный солнечный инвертор тогда вы должны хорошо разбираться в схемах инвертора или преобразователя, а также в отношении как правильно выбрать солнечные панели .

Здесь есть два варианта: если вы думаете, что создание инвертора - это очень сложно, в этом случае вы можете предпочесть купить готовый инвертор, который сегодня в изобилии доступен во всех видах форм, размеров и спецификаций, а затем просто изучить только о солнечных батареях для необходимой интеграции / установки.

Другой вариант - изучить оба аналога, а затем постепенно создавать собственный солнечный инвертор.

В любом случае изучение солнечных батарей становится важной частью работы, поэтому давайте сначала узнаем об этом важном устройстве.

Спецификация солнечной панели

Солнечная панель - это не что иное, как форма источник питания, который производит чистый постоянный ток .

Поскольку этот постоянный ток зависит от интенсивности солнечных лучей, выходной сигнал обычно непостоянен и зависит от положения солнечного света и климатических условий.

Хотя солнечная панель также является одним из источников питания, она значительно отличается от наших обычных домашних источников питания, использующих трансформаторы или SMPS. Разница между этими двумя вариантами заключается в характеристиках тока и напряжения.

Наши домашние источники питания постоянного тока рассчитаны на производство более высоких значений тока и напряжения, идеально подходящего для данной нагрузки или приложения.

Например, мобильное зарядное устройство может быть оборудовано для выработки 5 В при 1 А для зарядки смартфона Здесь 1 ампер достаточно высок, а 5 В полностью совместимы, что делает вещи чрезвычайно эффективными для приложений.

В то время как солнечная панель может быть прямо противоположной, она обычно не имеет тока и может быть рассчитана на производство гораздо более высоких напряжений, что может быть совершенно непригодным для обычных нагрузок постоянного тока, таких как инвертор 12 В, мобильное зарядное устройство и т. Д.

Этот аспект делает проектирование солнечного инвертора немного сложным и требует некоторых расчетов и размышлений, чтобы получить технически правильную и эффективную систему.

Выбор правильной солнечной панели

За выбор правильной солнечной панели , необходимо учитывать, что средняя мощность солнечной батареи не должна быть меньше средней потребляемой мощности нагрузки.

Допустим, аккумулятор на 12 В необходимо заряжать со скоростью 10 ампер, тогда солнечная панель должна быть рассчитана на обеспечение минимум 12 x 10 = 120 Вт в любой момент, пока есть разумное количество солнечного света.

Поскольку обычно трудно найти солнечные панели с более низким напряжением и более высокими характеристиками тока, мы должны перейти к тому, что легко доступно на рынке (с характеристиками высокого напряжения, низкого тока), а затем соответственно изменить условия.

Например, если ваша нагрузка составляет, скажем, 12 В, 10 ампер, и вы не можете получить солнечную панель с такими характеристиками, вы можете быть вынуждены выбрать несовместимое соответствие, такое как солнечная панель на 48 В, 3 А, которая выглядит очень осуществимой. закупить.

Здесь панель дает нам преимущество по напряжению, но недостаток по току.

Следовательно, вы не можете подключить панель 48 В / 3 ампер напрямую к нагрузке 12 В 10 А (например, к батарее 12 В 100 Ач), потому что это приведет к падению напряжения панели до 12 В при 3 А, что сделает работу очень неэффективной.

Это означало бы заплатить за панель 48 x 3 = 144 Вт, а взамен получить выходную мощность 12 x 3 = 36 Вт ... это не хорошо.

Чтобы обеспечить оптимальную эффективность, нам нужно будет использовать преимущество панели по напряжению и преобразовать его в эквивалентный ток для нашей «несовместимой» нагрузки.

Это очень легко сделать с помощью понижающего преобразователя.

Понижающий преобразователь вам понадобится для создания солнечного инвертора

Понижающий преобразователь эффективно преобразует избыток напряжение от вашей солнечной панели в эквивалентное количество тока (амперы), обеспечивающее оптимальное соотношение выход / вход = 1.

Здесь есть несколько аспектов, которые необходимо учитывать. Если вы собираетесь заряжать аккумулятор с более низким номинальным напряжением для последующего использования с инвертором, то понижающий преобразователь подойдет для вашего приложения.

Однако, если вы намереваетесь использовать инвертор с выходом солнечной панели в дневное время одновременно с его генерацией энергии, понижающий преобразователь не будет необходим, скорее вы можете подключить инвертор непосредственно к панели. Обе эти возможности мы обсудим отдельно.

В первом случае, когда вам может потребоваться зарядить батарею для последующего использования с инвертором, особенно когда напряжение батареи намного ниже, чем напряжение панели, тогда понижающий преобразователь может быть обязательным.

Я уже обсуждал несколько статей, связанных с понижающим преобразователем, и вывел окончательные уравнения, которые могут быть непосредственно реализованы при проектировании понижающего преобразователя для солнечного инвертора. Вы можете просмотреть следующие две статьи, чтобы получить легкое понимание концепции.

Как работают понижающие преобразователи

Расчет напряжения, тока в понижающем индукторе

После прочтения вышеприведенных постов вы, возможно, примерно поняли, как реализовать понижающий преобразователь при проектировании схемы солнечного инвертора.

Если вас не устраивают формулы и расчеты, можно использовать следующий практический подход для получения наиболее оптимальной выходной мощности понижающего преобразователя для вашей солнечной панели:

Простейшая схема понижающего преобразователя

На приведенной выше диаграмме показана простая схема понижающего преобразователя на базе микросхемы IC 555.

Мы видим два потенциометра: верхний потенциометр оптимизирует понижающую частоту, а нижний потенциометр оптимизирует ШИМ, обе эти настройки можно настроить для получения оптимального отклика на C.

Транзистор BC557 и резистор 0,6 Ом образуют ограничитель тока для защиты TIP127 (транзистора драйвера) от перегрузки по току во время процесса настройки, позже это значение сопротивления можно будет отрегулировать для более высоких выходных токов вместе с транзистором драйвера с более высоким номиналом.

Выбор индуктора может быть непростым ...

1) Частота может быть связана с индуктор диаметр, меньший диаметр потребует более высокой частоты и наоборот,

два) Количество ходов повлияет на выходное напряжение, а также на выходной ток, и этот параметр будет связан с настройками ШИМ.

3) Толщина провода будет определять предел тока для выхода, все это нужно будет оптимизировать методом проб и ошибок.

Как показывает практика, начните с диаметра 1/2 дюйма и количества витков, равного напряжению питания ... используйте феррит в качестве сердечника, и после этого вы можете начать предложенный выше процесс оптимизации.

Это касается понижающего преобразователя, который можно использовать с данной солнечной панелью с более высоким напряжением / низким током, чтобы получить эквивалентно оптимизированный выход более низкого напряжения / более высокого тока в соответствии со спецификациями нагрузки, удовлетворяющий уравнению:

(o / p ватт) делить на (i / p ватт) = близко к 1

Если описанная выше оптимизация понижающего преобразователя выглядит сложной, вы, вероятно, можете пойти на следующие протестированные Схема понижающего преобразователя солнечного зарядного устройства с ШИМ вариант:

Здесь R8, R9 можно настроить для регулировки выходного напряжения, а R13 - для оптимизации текущего выхода.

После сборки и настройки понижающего преобразователя с соответствующей солнечной панелью можно было ожидать идеально оптимизированного выхода для зарядки данной батареи.

Теперь, поскольку вышеуказанные преобразователи не поддерживают полное отключение заряда, может потребоваться дополнительная схема отключения на основе внешнего операционного усилителя для включения полностью автоматическая функция зарядки как показано ниже.

Добавление отключения полной зарядки к выходу понижающего преобразователя

Показанная простая схема отключения полного заряда может быть добавлена к любому из понижающих преобразователей, чтобы гарантировать, что аккумулятор никогда не будет перезаряжен после достижения указанного уровня полного заряда.
Вышеупомянутая конструкция понижающего преобразователя позволит вам получить достаточно эффективную и оптимальную зарядку подключенного аккумулятора.
Хотя этот понижающий преобразователь обеспечит хорошие результаты, его эффективность может снизиться при заходе солнца.
Чтобы решить эту проблему, можно подумать об использовании схемы зарядного устройства MPPT для получения наиболее оптимального выхода от понижающей схемы.
Таким образом, схема Buck в сочетании с самооптимизирующейся схемой MPPT может помочь получить максимум от доступного солнечного света.
Я уже объяснил связанный пост в одном из моих предыдущих постов, то же самое можно было применить при проектировании схемы солнечного инвертора.

Солнечная Инвертор без понижающего преобразователя или MPPT

В предыдущем разделе мы научились проектировать солнечный инвертор с использованием понижающего преобразователя для инверторов с более низким номинальным напряжением батареи, чем панель, и которые предназначены для работы в ночное время, используя ту же батарею, которая заряжалась в дневное время.

Это, наоборот, означает, что если напряжение батареи каким-либо образом повышается, чтобы приблизиться к напряжению панели, то понижающего преобразователя можно было бы избежать.

Это также может быть верно для инвертора, который может быть предназначен для работы в режиме реального времени в дневное время, то есть одновременно, когда панель вырабатывает электричество из солнечного света.

Для одновременной работы в дневное время соответствующим образом сконструированный инвертор может быть напрямую сконфигурирован с рассчитанной солнечной панелью, имеющей правильные характеристики, как показано ниже.

Опять же, мы должны убедиться, что средняя мощность панели выше, чем максимальная требуемая мощность, потребляемая нагрузкой инвертора.

Допустим, у нас есть инвертор рассчитан на работу с нагрузкой 200 Вт , то панель должна быть рассчитана на 250 Вт для стабильного отклика.

“простая схема генератора синусоидальной волны ”

Следовательно, панель может быть на 60 В, 5 ампер и инвертор может быть рассчитан примерно на 48 В, 4 А , как показано на следующей диаграмме:

Солнечный инвертор без понижающего преобразователя или MPPT

В этом солнечном инверторе видно, что панель напрямую подключена к цепи инвертора, и инвертор может производить необходимую мощность, пока солнечные лучи оптимально попадают на панель.

Инвертор будет работать с достаточно хорошей выходной мощностью до тех пор, пока панель выдает напряжение выше 45 В ... то есть 60 В на пике и, вероятно, до 45 В днем.

Из показанной выше схемы инвертора 48 В очевидно, что конструкция солнечного инвертора не обязательно должна быть слишком важной с ее функциями и характеристиками.

Вы можете подключить инвертор любой формы к любой солнечной панели для получения требуемых результатов.

Это означает, что вы можете выберите любую схему инвертора из списка , сконфигурируйте его с закупленной солнечной панелью и начните получать бесплатную электроэнергию по своему желанию.

Единственными важными, но легко реализуемыми параметрами являются характеристики напряжения и тока инвертора и солнечной панели, которые не должны сильно отличаться, как объяснялось в нашем предыдущем обсуждении.

Схема солнечного инвертора синусоиды

Все конструкции, которые обсуждались до сих пор, предназначены для получения прямоугольного сигнала на выходе, однако для некоторых приложений прямоугольная волна может быть нежелательной и может потребовать усиленной формы волны, эквивалентной синусоидальной волне, для таких требований схема с ШИМ-питанием может быть реализована, как показано ниже:

Примечание. Контакт № 5 SD ошибочно показан подключенным к Ct, убедитесь, что он подключен к линии заземления, а не к Ct.

Вышеупомянутая схема солнечного инвертора, использующая синусоидальную волну ШИМ, может быть подробно изучена в статье под названием Схема солнечного инвертора переменного тока 1,5 тонны

Из приведенного выше руководства теперь ясно, что проектирование солнечного инвертора, в конце концов, не так уж сложно и может быть эффективно реализовано, если у вас есть некоторые базовые знания об электронных концепциях, таких как понижающие преобразователи, солнечные панели и инверторы.

Синусоидальная версия вышеизложенного может быть видел здесь :