В этой статье мы попытаемся понять основную концепцию солнечного инвертора, а также как сделать простую, но мощную схему солнечного инвертора.

Солнечная энергия в изобилии доступна для нас и бесплатна для использования, кроме того, это неограниченный, бесконечный природный источник энергии, легко доступный для всех нас.

Что такого важного в солнечных инверторах?

Дело в том, что в солнечных инверторах нет ничего принципиального. Вы можете использовать любой нормальная схема инвертора , подключите его к солнечной панели и получите требуемый выход постоянного и переменного тока от инвертора.

Сказав это, вам, возможно, придется выбрать и настроить спецификации правильно, иначе вы рискуете повредить инвертор или вызвать неэффективное преобразование энергии.

Почему солнечный инвертор

Мы уже обсуждали, как использовать солнечные панели для выработки электроэнергии из солнечной или солнечной энергии, в этой статье мы собираемся обсудить простую схему, которая позволит нам использовать солнечную энергию для работы наших бытовых приборов.

Солнечная панель способна преобразовывать солнечные лучи в постоянный ток при более низких уровнях потенциала. Например, солнечная панель может быть указана для подачи 36 В при 8 А в оптимальных условиях.

Однако мы не можем использовать эту мощность для эксплуатации наших бытовых приборов, потому что эти приборы могут работать только при потенциалах сети или при напряжениях в диапазоне от 120 до 230 В.

Более того, ток должен быть переменным, а не постоянным, как обычно получается от солнечной панели.

Мы столкнулись с рядом схемы инвертора разместили в этом блоге, и мы изучили, как они работают.

Инверторы используются для преобразования и увеличения мощности низковольтной батареи до высокого напряжения сети переменного тока.

Таким образом, инверторы можно эффективно использовать для преобразования постоянного тока от солнечной панели в сетевые выходы, которые подходят для питания нашего домашнего оборудования.

В основном в инверторах преобразование с низкого потенциала на повышенный высокий уровень сети становится возможным из-за высокого тока, который обычно поступает от входов постоянного тока, таких как батарея или солнечная панель. Общая мощность остается прежней.

Общие сведения о характеристиках напряжения и тока

Например, если мы подадим на инвертор вход 36 В при 8 А и получим на выходе 220 В при 1,2 А, это будет означать, что мы просто изменили входную мощность 36 × 8 = 288 Вт на 220 × 1,2 = 264 Вт.

Таким образом, мы видим, что это не волшебство, а просто изменение соответствующих параметров.

Если солнечная панель способна генерировать достаточный ток и напряжение, ее выход можно использовать для непосредственного управления инвертором и подключенными бытовыми приборами, а также одновременно для зарядки аккумулятора.

Заряженный аккумулятор можно использовать для питание нагрузок через инвертор , в ночное время, когда солнечная энергия отсутствует.

Однако если солнечная панель меньше по размеру и не может генерировать достаточную мощность, ее можно использовать только для зарядки аккумулятора, и она станет полезной для работы инвертора только после захода солнца.

Схема работы

Обращаясь к принципиальной схеме, мы можем увидеть простую установку с использованием солнечной панели, инвертора и батареи.

Три блока подключены через схема солнечного регулятора который распределяет мощность по соответствующим блокам после соответствующего регулирования мощности, получаемой от солнечной панели.

Предполагая, что напряжение от солнечной панели составляет 36, а ток - 10 ампер, инвертор выбирается с входным рабочим напряжением 24 вольт при 6 ампер, обеспечивая общую мощность около 120 Вт.

Часть энергии солнечных панелей, составляющая около 3 ампер, сэкономлена для зарядки аккумулятора, предназначенного для использования после захода солнца.

Мы также предполагаем, что солнечная панель установлена над солнечный трекер так что он может выполнять указанные требования, пока солнце видно в небе.

Входная мощность 36 вольт подается на вход регулятора, который снижает его до 24 вольт.

Нагрузка, подключенная к выходу инвертора, выбирается так, чтобы она не заставляла инвертор отводить от солнечной панели более 6 ампер. Из оставшихся 4 ампер на аккумулятор поступает 2 ампера для его зарядки.

Остальные 2 ампера не используются для повышения эффективности всей системы.

Схемы - это все те, которые уже обсуждались в моих блогах, мы можем видеть, как они разумно настроены друг для друга для выполнения требуемых операций.

Полное руководство можно найти в этой статье: Учебное пособие по солнечному инвертору

Список деталей секции зарядного устройства LM338

Все резисторы имеют CFR 1/4 Вт и 5% CFR, если не указано иное.
R1 = 120 Ом
P1 = банк 10K (ошибочно показано 2K)
R4 = заменить iit ссылкой
R3 = 0,6 x 10 / аккумулятор Ач
Транзистор = BC547 (не BC557, он ошибочно показан)
Регулятор IC = LM338
Список деталей для секции инвертора
Все части имеют мощность 1/4 Вт, если не указано иное.
R1 = банк 100 тыс.
R2 = 10 К
R3 = 100 тыс.
R4, R5 = 1К
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Остальные части не нужно указывать, их можно скопировать, как показано на схеме.

Для зарядки аккумуляторов до 250 Ач

Секция зарядного устройства в вышеупомянутой схеме может быть соответствующим образом модернизирована для обеспечения возможности зарядки сильноточных аккумуляторов от 100 до 250 Ач.

За 100Ач аккумулятор вы можете просто заменить LM338 на LM196 который представляет собой 10-амперную версию LM338.

Подвесной двигатель транзистор TIP36 надлежащим образом интегрирован в IC 338 для облегчения необходимых сильноточная зарядка .

Эмиттерный резистор TIP36 должен быть рассчитан соответствующим образом, иначе транзистор может просто сработать, сделайте это методом проб и ошибок, сначала начните с 1 Ом, а затем постепенно уменьшайте его, пока на выходе не станет достижимым требуемое количество тока.

мощный солнечный инвертор с сильноточным зарядным устройством

Добавление функции ШИМ

Для обеспечения постоянного выходного напряжения 220 В или 120 В к вышеперечисленным схемам можно добавить ШИМ-контроль, как показано на следующей диаграмме. Как можно видеть, вентиль N1, который в основном сконфигурирован как генератор с частотой 50 или 60 Гц, усилен диодами и потенциометром для включения опции переменного рабочего цикла.

Схема солнечного инвертора с ШИМ-управлением

Регулируя этот потенциометр, мы можем заставить генератор создавать частоты с разными периодами включения / выключения, что, в свою очередь, позволит МОП-транзисторы для включения и выключения с такой же скоростью.

Регулируя время включения / выключения МОП-транзистора, мы можем пропорционально изменять индукцию тока в трансформаторе, что в конечном итоге позволит нам регулировать выходное среднеквадратичное напряжение инвертора.

Как только выходное среднеквадратичное значение зафиксировано, инвертор сможет выдавать постоянный выходной сигнал независимо от колебаний солнечного напряжения, пока, конечно, напряжение не упадет ниже номинального напряжения первичной обмотки трансформатора.

Солнечный инвертор с использованием IC 4047

Как описано ранее, вы можете подключить любой желаемый инвертор с солнечным регулятором для реализации простой функции солнечного инвертора.

На следующей диаграмме показано, как простой Инвертор IC 4047 может использоваться с тем же солнечным регулятором для получения 220 В переменного тока или 120 В переменного тока от солнечной панели.

Солнечный инвертор с использованием IC 555

Точно так же, если вы заинтересованы в создании небольшого солнечного инвертора с использованием IC 555, вы можете сделать это, интегрировав Инвертор IC 555 с солнечной панелью для получения необходимого переменного тока 220 В.

Солнечный инвертор на транзисторе 2N3055

В Транзисторы 2Н3055 очень популярны среди всех любителей электроники. И этот удивительный BJT позволяет создавать довольно мощные инверторы с минимальным количеством деталей.

Если вы один из тех энтузиастов, у которых есть несколько таких устройств в своем мусорном ящике, и вы хотите создать на их основе крутой маленький солнечный инвертор, то следующий простой дизайн может помочь вам осуществить вашу мечту.

Простой солнечный инвертор без контроллера зарядного устройства

Для пользователей, которые не слишком заинтересованы в включении контроллера зарядного устройства LM338, для простоты подойдет следующая простейшая конструкция фотоэлектрического инвертора.

Несмотря на то, что аккумулятор можно увидеть без регулятора, аккумулятор все равно будет заряжаться оптимально, при условии, что солнечная панель получает необходимое количество прямого солнечного света.

Простота конструкции также свидетельствует о том, что свинцово-кислотные батареи ведь заряжать не так уж и сложно.

Помните, что для полностью разряженной батареи (ниже 11 В) может потребоваться от 8 до 10 часов зарядки, пока инвертор не будет включен для необходимого преобразования 12 В в 220 В переменного тока.

Простое переключение с солнечной на переменное напряжение

Если вы хотите, чтобы ваша солнечная инверторная система имела возможность автоматического переключения с солнечной панели на сеть переменного тока, вы можете добавить следующую модификацию реле на вход регулятора LM338 / LM196:

Адаптер 12 В должен быть рассчитан на напряжение аккумулятора и характеристики Ач. Например, если батарея рассчитана на 12 В 50 Ач, то адаптер 12 В может быть рассчитан на 15-20 В и 5 ампер.

Солнечный инвертор с понижающим преобразователем

В приведенном выше обсуждении мы узнали, как сделать простой солнечный инвертор с зарядным устройством батареи, используя линейные ИС, такие как LM338, LM196 , которые отлично подходят, когда напряжение и ток солнечной панели такие же, как требования инвертора.

В таких случаях мощность инвертора мала и ограничена. Для инверторных нагрузок со значительно большей мощностью выходная мощность солнечной панели также должна быть большой и соответствовать требованиям.

В этом случае ток солнечной панели должен быть значительно большим. Но поскольку солнечные панели доступны с высоким током, создание солнечных инверторов высокой мощности от 200 ватт до 1 кВА при низком напряжении не представляется легко осуществимым.

Однако солнечные панели высокого напряжения и слабого тока легко доступны. А поскольку мощность W = V x I солнечные панели с более высоким напряжением могут легко способствовать увеличению мощности солнечной панели.

Тем не менее, эти солнечные панели высокого напряжения нельзя использовать для низковольтных инверторов с высокой мощностью, поскольку напряжения могут быть несовместимы.

Например, если у нас есть солнечная панель на 60 В, 5 А и инвертор на 12 В, 300 Вт, хотя номинальная мощность двух аналогов может быть одинаковой, их нельзя подключить из-за несходства напряжения / тока.

Вот где понижающий преобразователь очень удобен и может применяться для преобразования избыточного напряжения солнечной панели в избыточный ток и для снижения избыточного напряжения в соответствии с требованиями инвертора.

Создание схемы солнечного инвертора мощностью 300 Вт

Допустим, мы хотим сделать инверторную схему мощностью 300 Вт 12 В из солнечной панели, рассчитанной на 32 В, 15 А.

Для этого нам понадобится выходной ток понижающего преобразователя 300/12 = 25 Ампер.

Следующий простой понижающий преобразователь от ti.com выглядит чрезвычайно эффективным в обеспечении необходимой мощности для нашего солнечного инвертора мощностью 300 Вт.

Мы зафиксируем важные параметры понижающего преобразователя, как указано в следующих расчетах:

Требования к дизайну
• Напряжение солнечной панели VI = 32 В
• Выход понижающего преобразователя VO = 12 В
• Выход IO понижающего преобразователя = 25 А
• Рабочая частота понижающего преобразователя fOSC = частота коммутации 20 кГц.
• VR = 20 мВ от пика до пика (VRIPPLE)
• ΔIL = изменение тока индуктора на 1,5 А

d = duty cycle = VO/VI = 12 V/32 V = 0.375
f = 20 кГц (расчетная цель)
ton = время включения (S1 закрыт) = (1 / f) × d = 7,8 мкс
toff = перерыв (S1 открыт) = (1 / f) - ton = 42,2 мкс
L ≉ (VI - VO) × тонна / ΔIL
≉ [(32 В - 12 В) × 7,8 мкс] / 1,5 A
≉ 104 мкГн

Это дает нам технические характеристики катушки индуктивности понижающего преобразователя. Провод SWG можно оптимизировать методом проб и ошибок. Суперэмалированный медный провод 16 SWG должен быть достаточно хорош, чтобы выдерживать ток 25 А.

Расчет конденсатора выходного фильтра для понижающего преобразователя

После определения выходной понижающей индуктивности можно рассчитать значение конденсатора выходного фильтра, чтобы оно соответствовало техническим характеристикам пульсации на выходе. Электролитический конденсатор можно представить как последовательную взаимосвязь индуктивности, сопротивления и емкости. Чтобы обеспечить приличную фильтрацию пульсаций, частота пульсаций должна быть намного ниже, чем частоты, на которых последовательная индуктивность становится критической.

Таким образом, оба важнейших элемента - это емкость и эффективное последовательное сопротивление (ESR). максимальное значение ESR рассчитывается в соответствии с соотношением между выбранным напряжением пульсаций от пика к пику и током пульсаций от пика к пику.

ESR = ΔVo (пульсация) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 Ом

Наименьшее значение емкости C, рекомендованное для защиты от пульсаций напряжения VO при уровне ниже проектного требования 100 мВ, выражается в следующих расчетах.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 В = 94 мкФ , хотя превышение этого значения только поможет улучшить характеристику пульсаций на выходе понижающего преобразователя.

Настройка понижающего выхода солнечного инвертора

Чтобы точно настроить выход 12 В, 25 А, нам нужно рассчитать резисторы R8, R9 и R13.

R8 / R9 определяет выходное напряжение, которое можно настроить случайным образом, используя 10 кОм для R8 и потенциометр 10 кОм для R9. Затем отрегулируйте потенциометр 10K для получения точного выходного напряжения инвертора.

R13 становится резистором, чувствительным к току для понижающего преобразователя, и гарантирует, что инвертор никогда не сможет потреблять ток более 25 А от панели и отключится в таком сценарии.

“фильтр верхних частот второго порядка ”

Резисторы R1 и R2 установить ссылку на примерно 1 V для инвертирующего входа TL404 внутреннего ограничение тока ОУ. Резистор R13, который подключен последовательно с нагрузкой, подает 1 В на неинвертирующий вывод операционного усилителя для ограничения тока ошибки, как только ток инвертора достигает 25 А. Таким образом, ШИМ для BJT соответственно ограничивается до контролировать дальнейшее потребление тока. Значение R13 рассчитывается, как указано ниже:

R13 = 1 В / 25 А = 0,04 Ом

Мощность = 1 x 25 = 25 Вт

После того, как вышеуказанный понижающий преобразователь будет построен и протестирован на необходимое преобразование избыточного напряжения панели в избыточный выходной ток, пора подключать любое хорошее качество. Инвертор 300 ватт с понижающим преобразователем с помощью следующей блок-схемы:

Солнечный инвертор / зарядное устройство для научного проекта

Следующая статья ниже объясняет простую схему солнечного инвертора для новичков или школьников.

Здесь батарея для простоты соединена напрямую с панелью и системой автоматического переключения для переключения батареи на инвертор при отсутствии солнечной энергии.

Схема была запрошена г-жой Свати Оджха.

Этапы схемы

Схема в основном состоит из двух этапов, а именно: простой инвертор , и автоматическое переключение реле.

В дневное время, пока солнечный свет остается достаточно сильным, напряжение панели используется для зарядки аккумулятора, а также для питание инвертора через переключающие контакты реле.

Предварительная установка схемы автоматического переключения настроена таким образом, что соответствующее реле отключается, когда напряжение панели падает ниже 13 вольт.

Вышеупомянутое действие отключает солнечную панель от инвертора и соединяет заряженную батарею с инвертором, чтобы выходные нагрузки продолжали работать с использованием энергии батареи.

Схема работы:

Резисторы R1, R2, R3, R4 вместе с T1, T2 и трансформатором образуют секцию инвертора. Напряжение 12 вольт, приложенное к центральному отводу и заземлению, немедленно запускает инвертор, однако здесь мы не подключаем аккумулятор непосредственно в этих точках, а через ступень переключения реле.

Транзистор T3 с соответствующими компонентами и реле образуют ступень переключения реле. LDR находится вне дома или в месте, где он может воспринимать дневной свет.

Предварительная установка P1 настраивается таким образом, что T3 просто прекращает проводить и отключает реле в случае, если окружающий свет падает ниже определенного уровня или просто когда напряжение падает ниже 13 вольт.

Это, очевидно, происходит, когда солнечный свет становится слишком слабым и больше не может поддерживать указанные уровни напряжения.

Однако, пока солнечный свет остается ярким, реле остается включенным, подключая напряжение солнечной панели напрямую к инвертору (центральный ответвитель трансформатора) через замыкающие контакты. Таким образом, инвертор можно использовать через солнечную панель в дневное время.

Солнечная панель также одновременно используется для зарядки аккумулятора через D2 в дневное время, так что она полностью заряжается к моменту наступления сумерек.

Солнечная панель выбрана так, чтобы она никогда не генерировала напряжение более 15 вольт даже при пиковом уровне солнечного света.
Максимальная мощность от этого инвертора будет не более 60 Вт.

Список запчастей предлагаемого солнечного инвертора со схемой зарядного устройства, предназначенного для научных проектов.