Bu yazıda, bir solar inverterin temel konseptini ve ayrıca basit ama güçlü bir solar inverter devresinin nasıl yapılacağını anlamaya çalışacağız.

Güneş enerjisi bizim için bol miktarda mevcuttur ve kullanımı ücretsizdir, dahası, hepimizin kolayca erişebileceği, sınırsız, bitmeyen doğal bir enerji kaynağıdır.

Güneş İnvertörleri için Bu Kadar Önemli Olan Nedir?

Gerçek şu ki, güneş inverterleri hakkında çok önemli hiçbir şey yok. Herhangi birini kullanabilirsiniz normal invertör devresi , bir güneş paneli ile bağlayın ve inverterden gerekli DC - AC çıkışını alın.

Bunu söyledikten sonra, seçmeniz gerekebilir ve özellikleri yapılandırın aksi takdirde, sürücünüze zarar verme veya verimsiz bir güç dönüşümüne neden olma riskiyle karşı karşıya kalabilirsiniz.

Neden Solar Inverter

Güneş veya güneş enerjisinden elektrik üretmek için güneş panellerinin nasıl kullanılacağını daha önce tartışmıştık, bu yazıda ev aletlerimizi çalıştırmak için güneş enerjisini kullanmamızı sağlayacak basit bir düzenlemeyi tartışacağız.

Bir güneş paneli, güneş ışınlarını daha düşük potansiyel seviyelerde doğru akıma dönüştürebilir. Örneğin, optimum koşullar altında 8 amperde 36 volt sağlamak için bir güneş paneli belirtilebilir.

Bununla birlikte, ev aletlerimizi çalıştırmak için bu büyüklükteki gücü kullanamayız, çünkü bu cihazlar sadece şebeke potansiyellerinde veya 120 ila 230 V aralığındaki voltajlarda çalışabilir.

Dahası, akım bir güneş panelinden normalde alındığı gibi bir AC olmalı ve DC olmamalıdır.

Bir dizi ile karşılaştık invertör devreleri Bu blogda yayınlandı ve nasıl çalıştıklarını inceledik.

İnvertörler, düşük voltajlı pil gücünü yüksek voltajlı AC şebeke seviyelerine dönüştürmek ve yükseltmek için kullanılır.

Bu nedenle, inverterler, DC'yi bir güneş panelinden şebeke çıkışlarına dönüştürmek için etkili bir şekilde kullanılabilir ve bu da ev ekipmanımıza uygun şekilde güç sağlar.

Temel olarak invertörlerde, pil veya güneş paneli gibi DC girişlerinden normalde mevcut olan yüksek akım nedeniyle düşük potansiyelden yükseltilmiş bir yüksek şebeke seviyesine dönüşüm mümkün hale gelir. Genel vat miktarı aynı kalır.

Gerilim Akım Özelliklerini Anlamak

Örneğin, bir invertöre 36 volt @ 8 amperlik bir giriş sağlar ve 220 V @ 1.2 Amperlik bir çıktı alırsak, 36 × 8 = 288 watt'lık bir giriş gücünü 220 × 1.2 = 264 watt olarak değiştirdiğimiz anlamına gelir.

Bu nedenle, bunun sihir olmadığını görebiliriz, sadece ilgili parametrelerin değiştirilmesi.

Güneş paneli yeterli akım ve voltaj üretebiliyorsa, çıkışı doğrudan bir invertörü ve bağlı ev aletlerini çalıştırmak için ve aynı zamanda bir pili şarj etmek için de kullanılabilir.

Şarj edilen pil şu amaçlarla kullanılabilir: yüklere inverter üzerinden güç verilmesi , güneş enerjisinin bulunmadığı gece saatlerinde.

Bununla birlikte, güneş paneli boyut olarak daha küçükse ve yeterli güç üretemiyorsa, yalnızca bataryayı şarj etmek için kullanılabilir ve sürücüyü ancak gün batımından sonra çalıştırmak için kullanışlı hale gelir.

Devre Çalışması

Devre şemasına bakarsak, bir güneş paneli, bir invertör ve bir batarya kullanarak basit bir kuruluma tanık olabiliriz.

Üç ünite, bir güneş regülatörü devresi Güneş panelinden alınan gücün uygun düzenlemelerinden sonra gücü ilgili ünitelere dağıtır.

Gerilimin 36 ve güneş panelinden gelen akımın 10 amper olduğu varsayıldığında, inverter, yaklaşık 120 watt'lık bir toplam güç sağlayan 6 amperde 24 voltluk bir giriş çalışma gerilimi ile seçilir.

Yaklaşık 3 amperlik bir güneş paneli amplifikatörü, gün batımından sonra kullanılması amaçlanan bir pili şarj etmek için ayrılmıştır.

Ayrıca güneş panelinin bir güneş izci böylece güneş gökyüzünde göründüğü müddetçe belirtilen gereksinimleri karşılayabilir.

Bir regülatörün girişine 36 voltluk giriş gücü uygulanır ve bu da onu 24 volta düşürür.

Eviricinin çıkışına bağlanan yük, eviriciyi güneş panelinden 6 amperden fazla zorlamayacak şekilde seçilir. Kalan 4 amperden, şarj edilmesi için bataryaya 2 amper verilir.

Kalan 2 amper, tüm sistemin daha iyi verimini korumak adına kullanılmaz.

Devreler, bloglarımda daha önce tartışılanların hepsi, gerekli işlemleri gerçekleştirmek için bunların birbirlerine nasıl akıllıca yapılandırıldığını görebiliriz.

Tam eğitim için lütfen şu makaleye bakın: Solar İnvertör Eğitimi

LM338 şarj cihazı bölümü için Parça Listesi

Belirtilmediği sürece tüm dirençler 1/4 watt% 5 CFR'dir.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K pot (2K yanlışlıkla gösterilir)
R4 = iit'i bir bağlantıyla değiştir
R3 = 0.6 x 10 / Pil AH
Transistör = BC547 (BC557 değil, yanlışlıkla gösteriliyor)
Regülatör IC = LM338
İnverter bölümü için Parça Listesi
Belirtilmediği sürece tüm parçalar 1/4 watt'tır
R1 = 100k pot
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Kalan birkaç parçanın belirtilmesine gerek yoktur ve şemada gösterildiği gibi kopyalanabilir.

250 Ah'ye Kadar Pilleri Şarj Etmek İçin

Yukarıdaki devredeki şarj cihazı bölümü, 100 AH ila 250 Ah arasında yüksek akımlı pillerin şarj edilmesini sağlamak için uygun şekilde yükseltilebilir.

İçin 100Ah batarya LM338'i basitçe LM196 LM338'in 10 amperlik bir versiyonu.

Bir dıştan takma transistör TIP36 gerekli işlemleri kolaylaştırmak için IC 338'e uygun şekilde entegre edilmiştir. yüksek akım şarjı .

TIP36'nın verici direnci uygun şekilde hesaplanmalıdır, aksi takdirde transistör patlayabilir, deneme yanılma yöntemiyle yapabilir, başlangıçta 1 ohm ile başlayabilir, ardından çıkışta gerekli akım miktarı elde edilebilene kadar kademeli olarak azaltmaya devam edebilir.

yüksek akımlı akü şarj cihazı ile yüksek güçlü solar inverter

Bir PWM Özelliği Ekleme

Sabit bir 220V veya 120V çıkış sağlamak için, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi yukarıdaki tasarımlara bir PWM kontrolü eklenebilir. Görülebileceği gibi, temelde 50 veya 60Hz osilatör olarak yapılandırılan kapı N1, değişken bir görev döngüsü seçeneğini etkinleştirmek için diyotlar ve bir pot ile geliştirilmiştir.

Bu potu ayarlayarak osilatörü farklı AÇMA / KAPAMA dönemlerine sahip frekanslar oluşturmaya zorlayabiliriz ve bu da mosfets açmak ve kapatmak için aynı oranda.

Mosfet ON / OFF zamanlamasını ayarlayarak, transformatördeki akım indüksiyonunu orantılı olarak değiştirebiliriz, bu da sonunda inverterin çıkış RMS voltajını ayarlamamıza izin verir.

Çıkış RMS sabitlendiğinde, inverter, voltaj, transformatör birincil sargısının voltaj spesifikasyonunun altına düşene kadar, solar voltaj değişimlerinden bağımsız olarak sabit bir çıkış üretebilecektir.

IC 4047 Kullanan Solar İnvertör

Daha önce açıklandığı gibi, kolay bir solar inverter fonksiyonunu uygulamak için istediğiniz herhangi bir inverteri bir solar regülatör ile bağlayabilirsiniz.

Aşağıdaki şemada ne kadar basit bir IC 4047 invertör güneş panelinden 220 V AC veya 120 V AC almak için aynı güneş regülatörü ile kullanılabilir.

IC 555 kullanan Solar Inverter

Oldukça benzer şekilde, IC 555 kullanarak küçük bir solar invertör inşa etmek istiyorsanız, bunu çok iyi bir şekilde yapabilirsiniz. IC 555 invertör gerekli 220V AC'yi elde etmek için güneş paneli ile.

2N3055 Transistör kullanan Solar Inverter

2N3055 transistörler tüm elektronik meraklıları arasında çok popüler. Ve bu şaşırtıcı BJT, minimum sayıda parça ile oldukça güçlü invertörler oluşturmanıza olanak tanır.

Önemsiz kutunuzda bu cihazlardan birkaçına sahip olan meraklılardan biriyseniz ve bunları kullanarak havalı küçük bir solar invertör yaratmak istiyorsanız, aşağıdaki basit tasarım hayalinizi gerçekleştirmenize yardımcı olabilir.

Şarj Kontrol Cihazı Olmadan Basit Solar İnvertör

Basitlik uğruna, LM338 şarj cihazı denetleyicisini dahil etmeye çok hevesli olmayan kullanıcılar için aşağıdaki en basit PV invertör tasarımı iyi görünüyor.

Battey bir regülatör olmadan görülebiliyor olsa da, güneş paneli gerekli miktarda doğrudan güneş ışığı alması koşuluyla, batarya yine de en uygun şekilde şarj olacaktır.

Tasarımın sadeliği aynı zamanda kurşun asit piller sonuçta şarj etmek o kadar da zor değil.

Unutmayın, tamamen boşalmış bir pil (11V'nin altında), gerekli 12V - 220V AC dönüşümü için inverter AÇIK konuma getirilene kadar en az 8 saat ila 10 saat arasında şarj gerektirebilir.

Basit Solar - AC Ana Geçiş

Solar inverter sisteminizin güneş panelinden ana şebeke AC'ye otomatik geçiş imkanına sahip olmasını istiyorsanız, LM338 / LM196 regülatör girişine aşağıdaki röle modifikasyonunu ekleyebilirsiniz:

12V adaptör, akü voltajına ve Ah özelliklerine uyacak şekilde derecelendirilmelidir. Örneğin, pil 12 V 50 Ah olarak derecelendirilmişse, 12V adaptör 15V ila 20 V ve 5 amp olarak derecelendirilebilir.

Buck Converter kullanarak Solar Inverter

Yukarıdaki tartışmada, LM338 gibi doğrusal IC'ler kullanarak pil şarj cihazı ile basit solar inverter yapmayı öğrendik, LM196 , güneş paneli voltajı ve akımı inverterin gereksinimi ile aynı olduğunda harikadır.

Bu gibi durumlarda, sürücünün watt değeri küçüktür ve sınırlıdır. Önemli ölçüde daha yüksek watt değerine sahip inverter yükleri için, güneş paneli çıkış gücünün de büyük olması ve gereksinimlere uygun olması gerekecektir.

Bu senaryoda, güneş paneli akımının önemli ölçüde yüksek olması gerekecektir. Ancak güneş paneli yüksek akımla mevcut olduğundan, düşük voltajlı yüksek voltajlı güneş invertörü 200 watt ila 1 kva arasında kolayca uygulanabilir görünmüyor.

Ancak yüksek voltajlı, düşük akımlı güneş panelleri kolaylıkla temin edilebilir. Ve watt olduğu için W = V x I , daha yüksek voltajlı güneş panelleri, daha yüksek voltajlı bir güneş paneline kolayca katkıda bulunabilir.

Bununla birlikte, bu yüksek voltajlı güneş panelleri, voltajlar uyumlu olmayabileceğinden düşük voltajlı, yüksek voltajlı invertör uygulamaları için kullanılamaz.

Örneğin, 60 V, 5 Amp güneş panelimiz ve 12 V 300 watt invertörümüz varsa, iki muadilinin watt değeri benzer olsa da, voltaj / akım farklılıkları nedeniyle bağlanamazlar.

Burası bir buck dönüştürücü çok kullanışlıdır ve aşırı güneş paneli voltajını aşırı akıma dönüştürmek ve inverter gereksinimlerine göre aşırı voltajı düşürmek için uygulanabilir.

300 Watt Güneş İnvertör Devresi Yapmak

Diyelim ki 32 V, 15 Amperlik bir güneş panelinden 300 watt 12 V inverter devresi yapmak istiyoruz.

Bunun için, buck dönüştürücüden 300/12 = 25 Amperlik bir çıkış akımına ihtiyacımız olacak.

Ti.com'un aşağıdaki basit kova dönüştürücü, 300 watt'lık solar inverterimiz için gerekli gücü sağlamada son derece verimli görünüyor.

Buck dönüştürücünün önemli parametrelerini aşağıdaki hesaplamalarda verildiği gibi sabitliyoruz:

“op amp düşük geçiş filtreleri ”

Tasarım gereksinimleri
• Güneş Paneli Voltajı VI = 32 V
• Buck Dönüştürücü Çıkışı VO = 12 V
• Buck Dönüştürücü Çıkışı IO = 25 A
• Buck Dönüştürücü Çalışma Frekansı fOSC = 20-kHz anahtarlama frekansı
• VR = 20 mV tepeden tepeye (VRIPPLE)
• ΔIL = 1.5-A indüktör akımı değişikliği

d = görev döngüsü = VO / VI = 12 V / 32 V = 0.375
f = 20 kHz (tasarım hedefi)
ton = açık kalma süresi (S1 kapalı) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = kapalı kalma süresi (S1 açık) = (1 / f) - ton = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × ton / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Bu bize buck dönüştürücü indüktörünün özelliklerini sağlar. Tel SWG, bazı deneme yanılma yoluyla optimize edilebilir. 16 SWG süper emaye bakır tel, 25 Amper akımı kaldıracak kadar iyi olmalıdır.

Buck Dönüştürücü için Çıkış Filtresi Kapasitörünün Hesaplanması

Çıkış kepçesi indüktörü belirlendikten sonra, çıkış filtre kapasitörünün değeri, çıkış dalgalanma spesifikasyonlarına uyacak şekilde hesaplanabilir. Bir elektrolitik kapasitör, bir endüktans, bir direnç ve bir kapasitansın bir dizi ilişkisi gibi düşünülebilir. İyi dalgalanma filtreleme sunmak için dalgalanma frekansı, seri endüktansın kritik hale geldiği frekanslardan çok daha düşük olmalıdır.

Bu nedenle, hem önemli unsurlar kapasitans hem de etkili seri dirençtir (ESR). en yüksek ESR, seçilen tepeden tepeye dalgalanma gerilimi ile tepeden tepeye dalgalanma akımı arasındaki ilişkiye göre hesaplanır.

ESR = ΔVo (dalgalanma) / ΔIL = V / 1.5 = 0.067 Ohm

100 mV tasarım gerekliliğinden daha düşük VO dalgalanma gerilimine dikkat etmek için önerilen en düşük C kapasitans değeri aşağıdaki hesaplamalarda ifade edilmiştir.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1.5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF bundan daha yüksek olmasına rağmen, yalnızca buck dönüştürücünün çıkış dalgalanma yanıtını iyileştirmeye yardımcı olacaktır.

Solar İnvertör için Buck Çıkışını Ayarlama

12 V, 25 Amper çıkışını tam olarak ayarlamak için R8, R9 ve R13 dirençlerini hesaplamamız gerekir.

R8 / R9, R8 için 10K ve R9 için 10k pot kullanılarak rastgele ayarlanabilen çıkış voltajına karar verir. Ardından, invertör için tam çıkış voltajını elde etmek için 10K potu ayarlayın.

R13, buck konvertör için akım algılama direnci haline gelir ve inverterin hiçbir zaman panelden 25 Amp üzerinde akım çekmemesini sağlar ve böyle bir senaryoda kapatılır.

Dirençler R1 ve R2, TL404 dahili akım sınırlayıcı op amp'in ters çevirme girişi için kabaca 1 V referans oluşturur. Yük ile seri olarak bağlanan direnç R13, inverter akımı 25 A'ya yükselir yayılmaz, akım sınırlayıcı hata op amp'in ters çevirmeyen terminaline 1 V verir. BJT'ler için PWM bu nedenle uygun şekilde sınırlandırılır. daha fazla akım alımını kontrol edin. R13 değeri aşağıdaki gibi hesaplanır:

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

Güç = 1 x 25 = 25 watt

Yukarıdaki buck dönüştürücü inşa edildikten ve aşırı panel voltajının aşırı çıkış akımına gerekli dönüşümü için test edildikten sonra, herhangi bir iyi kaliteyi bağlamanın zamanı gelmiştir. 300 watt invertör Buck dönüştürücü ile, aşağıdaki blok diyagramın yardımıyla:

Bilim Projesi için Solar İnvertör / Şarj Cihazı

Aşağıdaki bir sonraki makale, yeni başlayanlar veya okul öğrencileri için basit bir solar inverter devresini açıklıyor.

Burada pil, basitlik uğruna doğrudan panele bağlanır ve güneş enerjisinin yokluğunda pili invertere geçirmek için otomatik bir geçiş röle sistemi.

Devre Bayan Swati Ojha tarafından talep edildi.

Devre Aşamaları

Devre esas olarak iki aşamadan oluşur: a basit invertör ve otomatik röle değişimi.

Gün boyunca çok uzun süre güneş ışığı oldukça güçlü kalır, panel voltajı pili şarj etmek için ve ayrıca inverteri çalıştırmak röle değiştirme kontakları aracılığıyla.

Otomatik değiştirme devresi ön ayarı, panel voltajı 13 voltun altına düştüğünde ilgili rölenin KAPALI konuma geçeceği şekilde ayarlanır.

Yukarıdaki eylem, güneş panelinin invertörle olan bağlantısını keser ve şarj edilmiş aküyü invertöre bağlar, böylece çıkış yükleri akü gücünü kullanarak çalışmaya devam eder.

Devre Çalışması:

Rezistörler R1, R2, R3, R4 ile birlikte T1, T2 ve transformatör inverter bölümünü oluşturur. Orta musluğa 12 volt uygulandığında ve toprak invertörü hemen çalıştırır, ancak burada pili doğrudan bu noktalara, röle değiştirme aşamasıyla bağlamıyoruz.

Transistör T3, ilişkili bileşenlerle ve röle ile röle değişimini aşamada oluşturur LDR, evin dışında veya gün ışığını algılayabileceği bir konumda tutulur.

P1 ön ayarı, ortam ışığının belirli bir seviyenin altına düşmesi durumunda veya sadece voltaj 13 voltun altına düştüğünde T3'ün iletimi durduracağı ve röleyi keseceği şekilde ayarlanır.

Bu açıkça güneş ışığı çok zayıfladığında ve artık belirtilen voltaj seviyelerini kaldıramadığında gerçekleşir.

Bununla birlikte, güneş ışığı parlak kaldığı sürece, röle tetiklenmiş durumda kalır ve güneş paneli voltajını N / O kontakları aracılığıyla doğrudan invertere (trafo merkez musluğu) bağlar. Böylelikle inverter, gün içinde güneş paneli aracılığıyla kullanılabilir hale gelir.

Güneş paneli aynı zamanda bataryayı gündüz vakti D2 aracılığıyla şarj etmek için de kullanılır, böylece gün batımı olduğunda tamamen şarj olur.

Güneş paneli, en yüksek güneş ışığı seviyelerinde bile asla 15 volttan fazla üretmeyecek şekilde seçilmiştir.
Bu invertörden gelen maksimum güç 60 watt'tan fazla olmayacaktır.

Bilim projeleri için tasarlanmış şarj devresine sahip önerilen solar inverter için Parça Listesi.