I den här artikeln kommer vi att försöka förstå det grundläggande konceptet för en solinverterare och hur man skapar en enkel men ändå kraftfull solomvandlare.

Solenergi är överflödigt tillgänglig för oss och är gratis att använda, dessutom är det en obegränsad, oändlig naturlig energikälla, lätt tillgänglig för oss alla.

Vad är det som är avgörande för solinriktare?

Faktum är att det inte finns något viktigt med solomvandlare. Du kan använda valfri normal växelriktarkrets , koppla in den med en solpanel och få önskad likström till växelström från växelriktaren.

Med detta sagt kan du behöva välja och konfigurera specifikationerna korrekt, annars kan du riskera att skada din växelriktare eller orsaka en ineffektiv effektomvandling.

Varför Solar Inverter

Vi har redan diskuterat hur man använder solpaneler för att generera elektricitet från solenergi eller solenergi. I den här artikeln ska vi diskutera ett enkelt arrangemang som gör det möjligt för oss att använda solenergi för att driva våra hushållsapparater.

En solpanel kan omvandla solstrålar till likström vid lägre potentiella nivåer. Till exempel kan en solpanel specificeras för att leverera 36 volt vid 8 ampere under optimala förhållanden.

Vi kan dock inte använda den här kraften för att driva våra hushållsapparater, eftersom dessa apparater endast kan arbeta vid nätspänning eller vid spänningar inom intervallet 120 till 230 V.

Vidare bör strömmen vara en växelström och inte likström som normalt mottas från en solpanel.

Vi har stött på ett antal växelriktarkretsar publiceras i den här bloggen och vi har studerat hur de fungerar.

Omvandlare används för att konvertera och förstärka lågspänningsbatteri till högspänningsnät.

Därför kan växelriktare effektivt användas för att omvandla likströmmen från en solpanel till eluttag som passar vår hushållsutrustning.

I grund och botten i växelriktare blir omvandlingen från en låg potential till en förstärkt hög nätnivå möjlig på grund av den höga strömmen som normalt finns tillgänglig från likströmsingångarna, t.ex. ett batteri eller en solpanel. Den totala effekten är densamma.

Förstå specifikationer för spänningsström

Till exempel om vi levererar en ingång på 36 volt @ 8 ampere till en växelriktare och får en uteffekt på 220 V @ 1,2 ampere skulle det innebära att vi just modifierade en ingångseffekt på 36 × 8 = 288 watt till 220 × 1,2 = 264 watt.

Därför kan vi se att det är ingen magi, bara modifieringar av respektive parametrar.

Om solpanelen kan generera tillräckligt med ström och spänning kan dess uteffekt användas för att manövrera direkt en växelriktare och de anslutna hushållsapparaterna och samtidigt för att ladda ett batteri.

Det laddade batteriet kan användas till driva lasterna via växelriktaren , under nattetid när solenergi inte finns.

Men om solpanelen är mindre i storlek och inte kan generera tillräckligt med ström, kan den bara användas för att ladda batteriet och blir användbar för att driva omformaren först efter solnedgången.

Kretsdrift

Med hänvisning till kretsschemat kan vi bevittna en enkel installation med en solpanel, en växelriktare och ett batteri.

De tre enheterna är anslutna via en solregulator krets som fördelar strömmen till respektive enheter efter lämpliga regler för mottagen effekt från solpanelen.

Förutsatt att spänningen är 36 och strömmen är 10 ampere från solpanelen, väljs växelriktaren med en ingångsspänning på 24 volt @ 6 ampere, vilket ger en total effekt på cirka 120 watt.

En bråkdel av solpanelens förstärkare som uppgår till cirka 3 ampere sparas för laddning av ett batteri, som är avsett att användas efter solnedgången.

Vi antar också att solpanelen är monterad över en solspårare så att den kan leverera de angivna kraven så länge solen är synlig över himlen.

Ingångseffekten på 36 volt appliceras på ingången till en regulator som trimmar ner den till 24 volt.

Lasten som är ansluten till växelriktarens utgång väljs så att den inte tvingar växelriktaren mer än 6 ampere från solpanelen. Från de återstående 4 ampere levereras 2 ampere till batteriet för laddning.

De återstående 2 ampere används inte för att upprätthålla bättre effektivitet i hela systemet.

Kretsarna är alla de som redan har diskuterats i mina bloggar, vi kan se hur dessa är intelligent konfigurerade för varandra för att genomföra de nödvändiga operationerna.

För fullständig handledning, se den här artikeln: Solar Inverter Tutorial

Dellista för LM338-laddarsektionen

Alla motstånd är 1/4 watt 5% CFR om inte annat anges.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K potten (2K visas felaktigt)
R4 = ersätt iit med en länk
R3 = 0,6 x 10 / batteri AH
Transistor = BC547 (inte BC557, det visas felaktigt)
Regulator IC = LM338
Dellista för växelriktarsektionen
Alla delar är 1/4 watt om inte annat anges
R1 = 100 000 pott
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Återstående få av delarna behöver inte specificeras och kan kopieras som visas i diagrammet.

För laddning av batterier upp till 250 Ah

Laddarsektionen i ovanstående krets kan lämpligen uppgraderas för att möjliggöra laddning av högströmsbatterier i storleksordningen 100 AH till 250 Ah.

För 100 Ah batteri du kan helt enkelt byta ut LM338 med LM196 som är en 10-amp-version av LM338.

En utombordare transistor TIP36 är lämpligt integrerad över IC 338 för att underlätta det som krävs hög strömladdning .

Emittermotståndet i TIP36 måste beräknas på lämpligt sätt, annars kan transistorn bara blåsa av, gör det med försök och felmetod, börja med 1 ohm initialt, fortsätt sedan gradvis tills den erforderliga mängden ström blir uppnådd vid utgången.

högeffektiv solomvandlare med högströmsladdare

Lägga till en PWM-funktion

För att säkerställa en fast 220V- eller 120V-utgång kan en PWM-kontroll läggas till ovanstående konstruktioner som visas i följande diagram. Som kan ses är grinden N1, som i grunden är konfigurerad som en 50 eller 60Hz oscillator, förbättrad med dioder och en kruka för att möjliggöra ett variabelt arbetscykelalternativ.

Genom att justera denna kruka kan vi tvinga oscillatorn att skapa frekvenser med olika PÅ / AV-perioder som i sin tur möjliggör mosfets för att slå PÅ och AV med samma hastighet.

Genom att justera mosfets PÅ / AV-timing kan vi proportionellt variera ströminduktionen i transformatorn, vilket så småningom tillåter oss att justera omvandlarens utgång RMS-spänning.

När utgången RMS är fixerad kommer växelriktaren att kunna producera en konstant utgång oavsett solspänningsvariationer, tills naturligtvis spänningen sjunker under spänningsspecifikationen för transformatorns primärlindning.

Solar Inverter använder IC 4047

Som beskrivits tidigare kan du ansluta vilken som helst önskad omformare med en solregulator för att implementera en enkel solinverterfunktion.

Följande diagram visar hur en enkel IC 4047 inverter kan användas med samma solregulator för att få 220 V AC eller 120 V AC från solpanelen.

Solar Inverter med IC 555

Ganska liknande om du är intresserad av att bygga en liten solomvandlare med hjälp av IC 555, kan du mycket väl göra det genom att integrera en IC 555-växelriktare med solpanel för att få önskad 220V AC.

Solar Inverter med 2N3055 Transistor

De 2N3055 transistorer är mycket populära bland alla elektroniska entusiaster. Och den här fantastiska BJT låter dig bygga ganska kraftfulla växelriktare med minimalt antal delar.

Om du är en av de entusiasterna som har några av dessa enheter i din skräppost och är intresserad av att skapa en cool liten solinverter med dem, kan följande enkla design hjälpa dig att uppfylla din dröm.

Enkel solinriktare utan laddningsregulator

För användare som inte är så angelägna om att inkludera LM338-laddningsstyrenheten, för enkelhets skull, ser följande enklaste PV-inverterdesign bra ut.

Även om batteriet kan se ut utan en regulator, kommer batteriet fortfarande att laddas optimalt, förutsatt att solpanelen får tillräcklig mängd direkt solsken.

Enkelheten i designen indikerar också det faktum att blybatterier är trots allt inte så svåra att ladda.

Kom ihåg att ett helt urladdat batteri (under 11V) kan behöva laddas minst 8 till 10 timmar tills omformaren kan slås PÅ för den nödvändiga 12V till 220V AC-omvandlingen.

Enkel sol till växelström

Om du vill att ditt solinverterarsystem ska ha möjlighet att automatiskt växla från solpanel till elnätet AC, kan du lägga till följande reläändring till LM338 / LM196-regulatoringången:

12V-adaptern bör klassas för att passa batterispänningen och Ah-specifikationerna. Om batteriet till exempel är 12 V 50 Ah, kan 12 V-adaptern klassas vid 15 V till 20 V och 5 amp

Solar Inverter använder Buck Converter

I ovanstående diskussion lärde vi oss hur man gör en enkel solinverter med batteriladdare med linjära IC: er som LM338, LM196 , vilket är bra när solpanelens spänning och ström är samma som omriktarens krav.

I sådana fall är växelriktarens wattförmåga liten och begränsad. För växelriktarbelastningar med betydligt högre watt måste solpanelens uteffekt också vara stor och i nivå med kraven.

I detta scenario måste solpanelens ström vara väsentligt hög. Men eftersom solpaneler är tillgängliga med hög ström ser lågspänning som gör högeffekts solinriktare i storleksordningen 200 watt till 1 kva inte lätt ut.

Dock är högspännings-, lågströms solpaneler lätt tillgängliga. Och eftersom watt är W = V x I kan solpaneler med högre spänningar enkelt bidra till en högre watt solpanel.

Med detta sagt kan dessa högspännings solpaneler inte användas för applikationer med låg spänning, hög watt, eftersom spänningarna kanske inte är kompatibla.

Till exempel, om vi har en 60 V, 5 Amp solpanel och en 12 V 300 watt växelriktare, även om effektnivån för de två motsvarigheterna kan vara lika, kan de inte anslutas på grund av spännings- / strömskillnader.

Det är här a buck-omvandlare kommer mycket praktiskt och kan användas för att omvandla överflödig solpanelspänning till överström och sänka överspänningen enligt växelriktarens krav.

Gör en 300 watt solomvandlare krets

Låt oss säga att vi vill skapa en 300 watt 12 V inverterkrets från en solpanel med 32 V, 15 Amp.

För detta behöver vi en utgångsström på 300/12 = 25 ampere från buck-omvandlaren.

Följande enkla buck-omvandlare från ti.com ser extremt effektiv ut när det gäller att tillhandahålla den erforderliga effekten för vår 300 watt solomvandlare.

Vi fixar de viktiga parametrarna för buck-omvandlaren enligt följande beräkningar:

Konstruktionskrav
• Solpanelspänning VI = 32 V
• Buck Converter-utgång VO = 12 V
• Buck Converter Output IO = 25 A
• Buck Converter-driftsfrekvens fOSC = 20 kHz omkopplingsfrekvens
• VR = 20 mV topp-till-topp (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktorströmförändring

d = arbetscykel = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (designmål)
ton = tid på (S1 stängd) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = ledighet (S1 öppen) = (1 / f) - ton = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × ton / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Detta ger oss specifikationerna för buck converter induktorn. Wiren SWG kan optimeras genom vissa försök och fel. En 16 SWG super emaljerad koppartråd bör vara tillräckligt bra för att hantera 25 A ström.

Beräkning av utgångsfilterkondensatorn för Buck Converter

Efter att induktorn för utgångsspänningen har bestämts kan värdet på utgångsfilterkondensatorn bearbetas för att matcha specifikationerna för utgående krusning. En elektrolytkondensator kan föreställas som ett serieförhållande mellan en induktans, ett motstånd och en kapacitans. För att erbjuda anständigt rippelfiltrering måste rippelfrekvensen vara mycket lägre än de frekvenser där serieinduktansen blir kritisk.

Därför är båda de avgörande elementen kapacitansen och det effektiva seriemotståndet (ESR). högsta ESR beräknas i linje med förhållandet mellan den valda topp-till-topp-krusningsspänningen och topp-till-topp-krusningsströmmen.

ESR = ΔVo (krusning) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 Ohm

Det lägsta C-kapacitansvärdet som rekommenderas för att ta hand om VO-rippelspänningen vid mindre än 100-mV-designkravet uttrycks i följande beräkningar.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , även om högre än detta bara kommer att bidra till att förbättra buck-omvandlarens utfallssvar.

Ställa in Buck Output för Solar Inverter

För att exakt ställa in utgången 12 V, 25 A måste vi beräkna motstånden R8, R9 och R13.

R8 / R9 bestämmer utspänningen som kan justeras genom att slumpmässigt använda en 10K för R8 och en 10k-potten för R9. Justera sedan 10K-potten för att få den exakta utspänningen för växelriktaren.

R13 blir strömavkänningsmotståndet för buck-omvandlaren och det säkerställer att växelriktaren aldrig kan dra över 25 Amp-ström från panelen och stängs av i ett sådant scenario.

Motstånd R1 och R2 fastställer referensen på ungefär 1 V för den inverterande ingången till TL404 intern strömbegränsande op-förstärkare. Motstånd R13, som är ansluten i serie med belastningen, levererar 1 V till den icke-inverterande terminalen för strömbegränsande felförstärkaren så snart omformarströmmen sträcker sig till 25 A. PWM för BJT: erna är således begränsad till kontrollera ytterligare intag av ström. R13-värdet beräknas enligt:

R13 = 1 V / 25 A = 0,04 ohm

Effekt = 1 x 25 = 25 watt

När ovanstående omvandlare är konstruerad och testad för den nödvändiga omvandlingen av överskott av panelspänning till överflödig utström, är det dags att ansluta god kvalitet 300 watt inverter med buck-omvandlaren, med hjälp av följande blockdiagram:

Solar Inverter / Charger for Science Project

Nästa artikel nedan förklarar en enkel solomvandlare för nybörjare eller skolelever.

Här är batteriet anslutet direkt till panelen för enkelhets skull, och ett automatiskt växlingsreläsystem för att byta batteriet till växelriktaren i frånvaro av solenergi.

Kretsen begärdes av Swati Ojha.

Circuit Stages

Kretsen består huvudsakligen av två steg, nämligen: a enkel växelriktare , och den automatiska reläväxlingen.

Under dagtid så länge är solljuset ganska starkt, panelspänningen används för att ladda batteriet och även för driva inverteraren via reläkontakterna.

Den automatiska omkopplingskretsförinställningen är inställd så att det tillhörande reläet kopplas AV när panelspänningen sjunker under 13 volt.

Ovanstående åtgärd kopplar från solpanelen från växelriktaren och ansluter det laddade batteriet till växelriktaren så att uteffekten fortsätter att gå med batteriströmmen.

Kretsdrift:

Motstånd R1, R2, R3, R4 tillsammans med T1, T2 och transformatorn bildar växelriktarsektionen. 12 volt appliceras över mittkranen och marken startar växelriktaren omedelbart, men här ansluter vi inte batteriet direkt vid dessa punkter, snarare genom ett reläväxlingssteg.

“typer av säkringar och strömbrytare ”

Transistorn T3 med tillhörande komponenter och reläet bildar reläbytet över steget. LDR förvaras utanför huset eller i en position där det kan känna dagsljuset.

P1-förinställningen är justerad så att T3 bara slutar leda och stänger av reläet om det omgivande ljuset faller under en viss nivå, eller helt enkelt när spänningen går under 13 volt.

Detta händer uppenbarligen när solljuset blir för svagt och inte längre kan upprätthålla de angivna spänningsnivåerna.

Men så länge som solljus förblir starkt förblir reläet utlöst och kopplar solpanelens spänning direkt till växelriktaren (transformatorns kran) via N / O-kontakterna. Således blir växelriktaren användbar via solpanelen under dagtid.

Solpanelen används också samtidigt för att ladda batteriet via D2 under dagtid så att det laddas upp helt när det blir skymning.

Solpanelen väljs så att den aldrig genererar mer än 15 volt, även vid höga solljusnivåer.
Den maximala effekten från denna växelriktare får inte vara mer än 60 watt.

Dellista för den föreslagna solinverteraren med laddarkrets avsedd för vetenskapliga projekt.