Když je střídač DC na AC provozován prostřednictvím solárního panelu, nazývá se to solární střídač. Napájení solárního panelu se používá buď přímo k provozu střídače, nebo k nabíjení baterie střídače. V obou případech střídač pracuje bez závislosti na výkonu veřejné rozvodné sítě.

Projektování a solární invertor obvod v zásadě vyžaduje, aby byly správně nakonfigurovány dva parametry, jmenovitě obvod měniče a specifikace solárního panelu. Následující výukový program podrobně vysvětluje podrobnosti.

Stavba solárního střídače

Máte-li zájem postavte si svůj vlastní solární invertor pak byste měli mít důkladné znalosti o invertorových nebo převodníkových obvodech a ohledech jak správně vybrat solární panely .

Odtud jsou dvě možnosti: Pokud si myslíte, že výroba střídače je mnohem složitější, v takovém případě byste mohli upřednostňovat nákup hotového střídače, který je dnes hojně dostupný ve všech druzích tvarů, velikostí a specifikací, a pak se jednoduše naučíte pouze o solárních panelech pro požadovanou integraci / instalaci.

Druhou možností je naučit se oba protějšky a pak si krok za krokem užít budování vlastního solárního invertoru.

V obou případech se učení o solárních panelech stává klíčovou součástí řízení, pojďme se tedy nejprve seznámit s tímto důležitým zařízením.

Specifikace solárních panelů

Solární panel není nic jiného než forma napájecí zdroj, který produkuje čistý stejnosměrný proud .

Protože tento DC je závislý na intenzitě slunečních paprsků, je výstup obvykle nekonzistentní a mění se podle polohy slunečního světla a klimatických podmínek.

Ačkoli solární panel je také formou napájení, výrazně se liší od našich obvyklých domácích zdrojů napájení pomocí transformátorů nebo SMPS. Rozdíl je ve specifikacích proudu a napětí mezi těmito dvěma variantami.

Naše domácí stejnosměrné napájecí zdroje jsou dimenzovány na produkci většího množství proudu a s napětím, které dokonale vyhovuje dané zátěži nebo aplikaci.

Například a mobilní nabíječka může být vybavena tak, aby produkovala 5 V při 1 A pro nabíjení chytrého telefonu , zde je 1 zesilovač dostatečně vysoký a 5V je dokonale kompatibilní, takže jsou věci extrémně efektivní pro potřeby aplikace.

Zatímco solární panel může být pravý opak, obvykle postrádá proud a může být dimenzován tak, aby produkoval mnohem vyšší napětí, což by mohlo být velmi nevhodné pro běžné stejnosměrné zátěže, jako je měnič baterií 12V, mobilní nabíječka atd.

Tento aspekt trochu ztěžuje návrh solárního invertoru a vyžaduje určité výpočty a přemýšlení, aby bylo možné získat technicky správný a efektivní systém.

Výběr správného solárního panelu

Pro výběr správného solárního panelu , je třeba vzít v úvahu, že průměrný solární výkon nesmí být nižší než průměrná spotřeba zátěže.

Řekněme, že 12V baterii je třeba nabíjet rychlostí 10amp, poté musí být solární panel dimenzován tak, aby poskytoval minimálně 12 x 10 = 120 wattů v každém okamžiku, pokud bude přiměřené množství slunečního svitu.

Jelikož je obecně obtížné najít solární panely se specifikacemi nižšího napětí a vyššího proudu, musíme pokračovat v tom, co je na trhu snadno dostupné (s vysokým napětím, specifikacemi nízkého proudu), a poté odpovídajícím způsobem rozdělit podmínky.

Například pokud je váš požadavek na zátěž říkat 12V, 10 ampérů a nemůžete získat solární panel s těmito specifikacemi, můžete být nuceni zvolit nekompatibilní shodu, jako je 48V, 3 amp solární panel, který vypadá mnohem proveditelně obstarat.

Zde nám panel poskytuje výhodu napětí, ale současnou nevýhodu.

Proto nemůžete připojit panel 48V / 3amp přímo se zátěží 12V 10 amp (jako je baterie 12V 100 AH), protože by to vedlo k poklesu napětí na panelu na 12V, při 3 ampérech by to bylo velmi neefektivní.

Znamenalo by to zaplatit za panel 48 x 3 = 144 wattů a na oplátku získat výkon 12 x 3 = 36 wattů ... to není dobré.

Abychom zajistili optimální účinnost, museli bychom využít výhodu napětí panelu a převést ji na ekvivalentní proud pro naši „nekompatibilní“ zátěž.

To lze velmi snadno provést pomocí převaděče buck.

K výrobě solárního invertoru budete potřebovat převodník bucků

Převaděč peněz bude účinně převádět přebytek napětí ze solárního panelu na ekvivalentní množství proudu (zesilovače) zajišťující optimální poměr výstup / vstup = 1.

Zde je třeba vzít v úvahu několik aspektů. Pokud máte v úmyslu nabít baterii s nízkým napětím pro pozdější použití s inveterem, pak by vyhovoval vaší aplikaci převodník buck.

Pokud však máte v úmyslu používat střídač s výkonem solárního panelu během dne současně při jeho generování energie, pak by převodník buck nebyl nezbytný, spíše byste mohli připojit střídač přímo k panelu. Obě tyto možnosti probereme samostatně.

V prvním případě, kdy budete možná potřebovat nabít baterii pro pozdější použití se střídačem, zejména když je napětí baterie mnohem nižší než napětí na panelu, může být nezbytně nutný převodník buck.

Už jsem diskutoval o několika článcích souvisejících s převaděčem bucků a odvodil jsem konečné rovnice, které lze přímo implementovat při navrhování buckového konvektoru pro aplikaci solárního invertoru. Pro snadné pochopení konceptu si můžete projít následující dva články.

Jak převaděče Buck fungují

Výpočet napětí, proudu v Buck induktoru

Po přečtení výše uvedených příspěvků jste možná zhruba pochopili, jak implementovat konvertor buck při navrhování obvodu solárního invertoru.

Pokud vám nevadí vzorce a výpočty, můžete pro získání nejpříznivějšího návrhového výkonu převodníku buck pro váš solární panel použít následující praktický přístup:

Nejjednodušší obvod převaděče bucků

Výše uvedený diagram ukazuje jednoduchý obvod převaděče buck založený na IC 555.

Můžeme vidět dva poty, horní pot optimalizuje frekvenci bucků a dolní pot optimalizuje PWM, obě tyto úpravy by mohly být vylepšeny pro získání optimální odezvy v C.

Tranzistor BC557 a rezistor 0,6 ohmů tvoří omezovač proudu pro zabezpečení TIP127 (budicího tranzistoru) před nadproudem během procesu nastavení, později by tato hodnota odporu mohla být upravena pro vyšší proudové výstupy spolu s tranzistorem s vyšším jmenovitým výkonem.

Výběr induktoru může být obtížné .....

1) Frekvence může souviset s induktor průměr, nižší průměr bude vyžadovat vyšší frekvenci a naopak,

2) Počet otáček ovlivní výstupní napětí a také výstupní proud a tento parametr bude souviset s úpravami PWM.

3) Tloušťka drátu by určovala aktuální limit pro výstup, všechny tyto bude třeba optimalizovat nějakým pokusem a omylem.

Pravidlem je začít s průměrem 1/2 palce a počtem závitů rovným napájecímu napětí ... jako jádro použijte ferit a poté můžete zahájit výše navrhovaný optimalizační proces.

Toto se stará o převaděč buck, který lze použít s daným solárním panelem s vyšším napětím / nízkým proudem k získání ekvivalentně optimalizovaného výstupu s nízkým napětím / vyšším proudem podle specifikací zátěže, který splňuje rovnici:

(o / p watt) děleno (i / p watt) = téměř 1

Pokud výše uvedená optimalizace převaděče peněz vypadá obtížně, pravděpodobně byste mohli jít na následující testované Obvod převodníku PWM solární nabíječky volba:

Zde lze vyladit R8, R9 pro nastavení výstupního napětí a R13 pro optimalizaci výstupního proudu.

Po sestavení a konfiguraci převodníku buck s příslušným solárním panelem lze očekávat dokonale optimalizovaný výkon pro nabíjení dané baterie.

Nyní, protože výše uvedené převodníky nejsou podporovány úplným odpojením nabíjení, může být pro aktivaci plně automatické nabíjení Jak je ukázáno níže.

Přidání mezní hodnoty úplného nabití do výstupu převaděče Buck

Zobrazený jednoduchý odpojovací obvod plného nabití lze přidat k jakémukoli z převaděčů bucků, aby bylo zajištěno, že baterie nikdy nebude příliš nabitá, jakmile dosáhne stanovené úrovně úplného nabití.
Výše uvedený design převaděče dolarů vám umožní získat přiměřeně efektivní a optimální nabíjení připojené baterie.
Ačkoli by tento převodník bucků poskytoval dobré výsledky, účinnost by se mohla zhoršovat, jak by slunce zapadalo.
Abychom to mohli vyřešit, mohlo by nás napadnout použití nabíjecího obvodu MPPT pro získání nejoptimálnějšího výstupu z buckcircuit.
Takže obvod Buck ve spojení se samooptimalizovaným obvodem MPPT by mohl pomoci chrlit maximum z dostupného slunečního světla.
Už jsem vysvětlil a související příspěvek v jednom z mých předchozích příspěvků by to samé mohlo být použito při návrhu obvodu solárního invertoru

Sluneční Střídač bez převaděče Buck nebo MPPT

V předchozí části jsme se naučili navrhovat solární střídač pomocí měniče buck pro střídače s nižším jmenovitým napětím baterie než panel, které jsou určeny k provozu v noci, se stejnou baterií, která byla nabíjena během dne.

To naopak znamená, že pokud je napětí baterie nějak zvýšeno, aby přibližně odpovídalo napětí panelu, pak by bylo možné vyhnout se převodníku buck.

To může platit také pro střídač, u kterého lze předpokládat, že bude provozován LIVE během dne, to znamená současně, když panel generuje elektřinu ze slunečního světla.

Pro simultánní denní provoz může být vhodně navržený střídač přímo konfigurován s vypočítaným solárním panelem se správnými specifikacemi, jak je uvedeno níže.

Opět se musíme ujistit, že průměrný příkon panelu je vyšší než maximální požadovaný příkon zátěže střídače.

Řekněme, že máme střídač dimenzovaný pro práci se zátěží 200 W , pak musí být panel dimenzován na 250 W pro konzistentní odezvu.

“co dělá invertující zesilovač ”

Proto by panel mohl být 60 V, 5 A a měnič by mohl být dimenzován na přibližně 48V, 4amp , jak ukazuje následující diagram:

Solární invertor bez převodníku Buck nebo MPPT

V tomto solárním invertoru je panel vidět přímo připojený k obvodu invertoru a invertor je schopen produkovat požadovaný výkon, pokud na panel optimálně dopadají sluneční paprsky.

Střídač by stále běžel s přiměřeně dobrým výstupním výkonem, dokud panel produkuje napětí nad 45V ......, což je 60V ve špičce a dolů na 45V pravděpodobně během odpoledne.

Z výše uvedeného 48V invertorového obvodu je zřejmé, že design solárního invertoru nemusí být příliš důležitý vzhledem k jeho vlastnostem a specifikacím.

Pro získání požadovaných výsledků můžete k libovolnému solárnímu panelu připojit jakoukoli formu střídače.

Znamená to, že můžete vyberte libovolný obvod střídače ze seznamu a nakonfigurujte jej pomocí zakoupeného solárního panelu a podle potřeby začněte sklízet bezplatnou elektřinu.

Jedinými rozhodujícími, ale snadno implementovatelnými parametry jsou napětí a aktuální specifikace střídače a solárního panelu, které se nesmí příliš lišit, jak je vysvětleno v naší dřívější diskusi.

Obvod solárního invertoru se sinusovou vlnou

Všechny návrhy, které jsou doposud diskutovány, jsou určeny k produkci obdélníkového výstupu, avšak pro některé aplikace může být čtvercová vlna nežádoucí a může vyžadovat vylepšený tvar vlny ekvivalentní sinusové vlně, pro takové požadavky může být implementován obvod napájený PWM, jak je znázorněno níže:

Poznámka: Pin SD č. 5 je mylně zobrazen jako připojený k Ct, nezapomeňte jej však připojit k uzemnění, nikoli k Ct.

Výše uvedený solární invertorový obvod využívající sínusovou vlnu PWM lze podrobně studovat v článku s názvem Obvod solárního invertoru 1,5 tuny střídavého proudu

Z výše uvedeného tutoriálu je nyní zřejmé, že navrhování solárních invertorů není koneckonců tak obtížné a lze je efektivně implementovat, pokud jste vybaveni některými základními znalostmi elektronických konceptů, jako jsou buck převody, solární panely a invertory.

Sinewave verze výše uvedeného může být vidět zde :