Wanneer een DC naar AC omvormer wordt bediend via een zonnepaneel, wordt dit een omvormer voor zonne-energie genoemd. Het vermogen van het zonnepaneel wordt ofwel rechtstreeks gebruikt voor het bedienen van de omvormer of het wordt gebruikt voor het opladen van de batterij van de omvormer. In beide gevallen werkt de omvormer zonder afhankelijk van het elektriciteitsnet.

Ontwerpen van een zonne-omvormer circuit vereist in wezen twee parameters om correct te worden geconfigureerd, namelijk het invertercircuit en de specificaties van het zonnepaneel. De volgende tutorial legt de details grondig uit.

Een zonne-omvormer bouwen

Als u geïnteresseerd bent in bouw je eigen zonne-omvormer dan moet u een grondige kennis hebben van inverter- of convertercircuits, en met betrekking tot hoe u zonnepanelen correct selecteert

Er zijn twee opties die u vanaf hier kunt doen: als u denkt dat het maken van een omvormer veel ingewikkeld is, in dat geval zou u er de voorkeur aan kunnen geven een kant-en-klare omvormer te kopen die tegenwoordig ruimschoots beschikbaar is in allerlei soorten, maten en specificaties, en dan gewoon leren alleen over zonnepanelen voor de benodigde integratie / installatie.

De andere optie is om beide tegenhangers te leren kennen en vervolgens stapsgewijs uw eigen DIY-omvormer voor zonne-energie te bouwen.

In beide gevallen wordt het leren over zonnepanelen het cruciale onderdeel van de procedure, dus laten we eerst leren over dit belangrijke apparaat.

Zonnepaneelspecificatie

Een zonnepaneel is niets anders dan een vorm van voeding die een pure DC produceert

Aangezien deze DC afhankelijk is van de intensiteit van de zonnestralen, is de output normaal gesproken inconsistent en varieert deze met de positie van het zonlicht en de klimatologische omstandigheden.

Hoewel zonnepaneel ook een vorm van stroomvoorziening is, verschilt het aanzienlijk van onze gebruikelijke thuisstroomvoorzieningen met transformatoren of SMPS. Het verschil zit in de stroom- en spanningsspecificaties tussen deze twee varianten.

Onze gelijkstroomvoedingen voor thuis zijn geschikt voor het produceren van grotere hoeveelheden stroom en met voltages die perfect passen bij een bepaalde belasting of toepassing.

Bijvoorbeeld een mobiele oplader kan zijn uitgerust om 5V bij 1 ampère te produceren voor het opladen van een smartphone , hier is de 1 ampère ruimschoots hoog en de 5V is perfect compatibel, waardoor dingen extreem efficiënt zijn voor de toepassingsbehoefte.

Terwijl een zonnepaneel misschien precies het tegenovergestelde is, heeft het meestal geen stroom en kan het worden geclassificeerd om veel hogere spanningen te produceren, wat enorm ongeschikt kan zijn voor algemene gelijkstroombelastingen zoals een 12V-batterijomvormer, mobiele oplader enz.

Dit aspect maakt het ontwerpen van een omvormer voor zonne-energie een beetje moeilijk en vereist wat berekeningen en nadenken om een technisch correct en efficiënt systeem te verkrijgen.

Het juiste zonnepaneel selecteren

Voor het juiste zonnepaneel selecteren is het belangrijkste om te overwegen dat het gemiddelde wattage van de zonne-energie niet lager mag zijn dan het gemiddelde verbruik van de belasting.

Laten we zeggen dat een 12V-batterij moet worden opgeladen met een snelheid van 10 ampère, dan moet het zonnepaneel op elk moment minimaal 12 x 10 = 120 watt leveren, zolang er maar een redelijke hoeveelheid zon schijnt.

Omdat het over het algemeen moeilijk is om zonnepanelen te vinden met een lagere spanning en hogere stroomspecificaties, moeten we verder gaan met wat gemakkelijk verkrijgbaar is op de markt (met specificaties voor hoogspanning en lage stroom), en vervolgens de omstandigheden dienovereenkomstig afstemmen.

Als uw belastingvereiste bijvoorbeeld 12V, 10 ampère is en u geen zonnepaneel met deze specificaties kunt krijgen, bent u mogelijk gedwongen om te kiezen voor een incompatibele match, zoals een 48V, 3 ampère zonnepaneel dat veel haalbaar lijkt voor aanschaffen.

Hier geeft het paneel ons een spanningsvoordeel, maar een actueel nadeel.

Daarom kunt u een 48V / 3amp-paneel niet rechtstreeks aansluiten op uw 12 V 10 A-belasting (zoals een 12 V 100 AH-batterij), omdat hierdoor de paneelspanning zou dalen tot 12 V, bij 3 A, wat de zaken erg inefficiënt zou maken.

Het zou betekenen dat je moet betalen voor een paneel van 48 x 3 = 144 watt en in ruil daarvoor 12 x 3 = 36 watt krijgt ... dat is niet goed.

Om een optimaal rendement te garanderen, zouden we het spanningsvoordeel van het paneel moeten benutten en het omzetten in een gelijkwaardige stroom voor onze 'incompatibele' belasting.

Dit kan heel eenvoudig worden gedaan met behulp van een buck-converter.

Je hebt een buck-converter nodig om een omvormer voor zonne-energie te maken

Een buck-converter zal de overmaat spanning van uw zonnepaneel in een gelijkwaardige hoeveelheid stroom (ampère), wat zorgt voor een optimale output / input = 1-verhouding.

Er zijn hier een paar aspecten waarmee rekening moet worden gehouden. Als u van plan bent een batterij met een lager voltage op te laden voor later gebruik met een inveter, dan is een buck-converter geschikt voor uw toepassing.

Als u echter van plan bent om de omvormer met de zonnepaneeloutput overdag gelijktijdig te gebruiken terwijl het vermogen genereert, dan is een buck-converter niet essentieel, maar kunt u de omvormer rechtstreeks op het paneel aansluiten. We zullen beide opties afzonderlijk bespreken.

Voor het eerste geval waarin u mogelijk een batterij moet opladen voor later gebruik met een omvormer, vooral wanneer de batterijspanning veel lager is dan de paneelspanning, kan een buck-converter noodzakelijk zijn.

Ik heb al een paar buck-convertergerelateerde artikelen besproken en ik heb de definitieve vergelijkingen afgeleid die direct kunnen worden geïmplementeerd bij het ontwerpen van een buck-conveter voor een zonne-omvormertoepassing.Je kunt de volgende twee artikelen doornemen om een gemakkelijk begrip van het concept te krijgen.

Hoe Buck Converters werken

Het berekenen van spanning, stroom in een buck-inductor

Na het lezen van de bovenstaande berichten heb je misschien ongeveer begrepen hoe je een buck-converter implementeert tijdens het ontwerpen van een omvormer voor zonne-energie.

Als u niet vertrouwd bent met formules en berekeningen, kan de volgende praktische benadering worden gebruikt om de meest gunstige output van het buck-converterontwerp voor uw zonnepaneel te verkrijgen:

Eenvoudigste buck-convertercircuit

Het bovenstaande diagram toont een eenvoudig op IC 555 gebaseerd buck-convertercircuit.

We kunnen twee potten zien, de bovenste pot optimaliseert de buck-frequentie en de onderste pot optimaliseert de PWM, beide aanpassingen kunnen worden aangepast om een optimale respons over C te krijgen.

De BC557-transistor en de 0,6 ohm-weerstand vormen een stroombegrenzer om de TIP127 (driver-transistor) te beschermen tegen overstroom tijdens het aanpassingsproces, later zou deze weerstandswaarde kunnen worden aangepast voor hogere stroomuitgangen samen met een driver-transistor met een hogere nominale waarde.

Het selecteren van de inductor kan lastig zijn .....

1) De frequentie kan verband houden met de Spoel diameter, lagere diameter vraagt om hogere frequentie en vice versa,

twee) Aantal beurten heeft invloed op de uitgangsspanning en ook op de uitgangsstroom en deze parameter zou gerelateerd zijn aan de PWM-aanpassingen.

3) De dikte van de draad zou de stroomlimiet voor de uitvoer bepalen, deze moeten allemaal met vallen en opstaan worden geoptimaliseerd.

Als vuistregel: begin met een diameter van 1/2 inch en het aantal omwentelingen dat gelijk is aan de voedingsspanning ... gebruik ferriet als de kern en daarna kunt u beginnen met het hierboven voorgestelde optimalisatieproces.

Dit zorgt voor de buck-converter die kan worden gebruikt met een gegeven zonnepaneel met een hogere spanning / lage stroomsterkte om een gelijkwaardig geoptimaliseerde lagere spanning / hogere stroomuitvoer te verkrijgen, volgens de belastingsspecificaties, die voldoet aan de vergelijking:

(o / p watt) gedeeld door (i / p watt) = Dicht bij 1

Als de bovenstaande optimalisatie van de buck-converter er moeilijk uitziet, kunt u waarschijnlijk voor het volgende gaan testen PWM-convertercircuit voor zonne-energieoplader optie:

Hier kunnen de R8, R9 worden aangepast om de uitgangsspanning aan te passen en de R13 om de stroomuitvoer te optimaliseren.

Na het bouwen en configureren van de buck-converter met een geschikt zonnepaneel, kan een perfect geoptimaliseerde output worden verwacht voor het opladen van een bepaalde batterij.

Nu, aangezien de bovenstaande omvormers niet worden vergemakkelijkt met een volledige ladinguitschakeling, kan een externe opamp-gebaseerde uitschakelcircuit bovendien vereist zijn om een volledig automatische oplaadfunctie zoals hieronder weergegeven.

Een volledige ladinggrens toevoegen aan de Buck Converter-uitgang

Het getoonde eenvoudige uitschakelcircuit voor volledige lading kan worden toegevoegd met een van de buck-converters om ervoor te zorgen dat de batterij nooit te veel wordt opgeladen zodra deze het gespecificeerde volledige laadniveau bereikt.
Met het bovenstaande ontwerp van de buck-converter kunt u een redelijk efficiënte en optimale oplading voor de aangesloten batterij krijgen.
Hoewel deze buck-converter goede resultaten zou opleveren, zou de efficiëntie kunnen verslechteren als de zon onderging.
Om dit aan te pakken zou men kunnen denken aan het gebruik van een MPPT-laadcircuit om de meest optimale output van het buckcircuit te verkrijgen.
Dus een Buck-circuit in combinatie met een zelfoptimaliserend MPPT-circuit zou kunnen helpen om het maximale uit het beschikbare zonlicht te halen.
Ik heb al een verwant bericht in een van mijn vorige berichten kon hetzelfde worden toegepast bij het ontwerpen van een omvormer voor zonne-energie

Zonne Omvormer zonder Buck Converter of MPPT

In de vorige sectie hebben we geleerd om een omvormer voor zonne-energie te ontwerpen met een buck-converter voor omvormers met een lagere accuspanning dan het paneel en die bedoeld zijn om 's nachts te werken, met dezelfde accu die overdag is opgeladen.

Dit betekent omgekeerd dat als de batterijspanning op de een of andere manier wordt opgewaardeerd om ongeveer overeen te komen met die van de paneelspanning, een buck-converter kan worden vermeden.

Dit kan ook gelden voor een omvormer die bedoeld is om overdag LIVE te worden gebruikt, dat wil zeggen tegelijkertijd terwijl het paneel elektriciteit opwekt uit zonlicht.

Voor gelijktijdige werking overdag kan de passend ontworpen omvormer direct worden geconfigureerd met een berekend zonnepaneel met de juiste specificaties, zoals hieronder weergegeven.

Opnieuw moeten we ervoor zorgen dat het gemiddelde wattage van het paneel hoger is dan het maximaal vereiste wattage van de omvormerbelasting.

Laten we zeggen dat we een omvormer geschikt om te werken met een belasting van 200 watt , dan moet het paneel een vermogen hebben van 250 watt voor een consistente respons.

“hoe maak je een mosfet? ”

Daarom kan het paneel een 60 V, 5 ampère hebben en de omvormer kan worden geschat op ongeveer 48V, 4amp , zoals aangetoond in het volgende diagram:

Solar Inverter zonder Buck Converter of MPPT

Bij deze omvormer voor zonne-energie is het paneel direct verbonden met het omvormercircuit te zien en kan de omvormer het benodigde vermogen produceren zolang de zonnestralen optimaal op het paneel vallen.

De omvormer zou met een redelijk goed uitgangsvermogen blijven werken zolang het paneel een spanning van meer dan 45V produceert ... dat is 60V op de piek en waarschijnlijk in de middag tot 45V.

Uit het hierboven getoonde 48V-omvormercircuit is het duidelijk dat het ontwerp van een omvormer voor zonne-energie niet al te cruciaal hoeft te zijn met zijn kenmerken en specificaties.

U kunt elke vorm van omvormer met elk zonnepaneel verbinden om de gewenste resultaten te krijgen.

Het houdt in dat je het kunt selecteer een invertercircuit uit de lijst , en configureer het met een aangeschaft zonnepaneel, en begin met het oogsten van gratis elektriciteit naar believen.

De enige cruciale, maar eenvoudig te implementeren parameters zijn de spanning en de huidige specificaties van de omvormer en het zonnepaneel, die niet veel mogen verschillen, zoals uitgelegd in onze eerdere discussie.

Sinusgolf omvormer circuit

Alle ontwerpen die tot nu toe zijn besproken, zijn bedoeld om een blokgolfoutput te produceren, maar voor sommige toepassingen kan een blokgolf ongewenst zijn en kan een verbeterde golfvorm nodig zijn die equivalent is aan een sinusgolf, voor dergelijke vereisten zou een PWM-gevoed circuit kunnen worden geïmplementeerd zoals getoond hieronder:

Opmerking: de SD-pin # 5 wordt ten onrechte weergegeven als verbonden met Ct, zorg ervoor dat u deze verbindt met de aardleiding en niet met Ct.

Het bovenstaande circuit voor de omvormer voor zonne-energie met behulp van PWM-sinusgolf kan uitgebreid worden bestudeerd in het artikel met de titel 1,5 ton AC-omvormer voor zonne-energie

Uit de bovenstaande tutorial wordt nu duidelijk dat het ontwerpen van een omvormer voor zonne-energie tenslotte niet zo moeilijk is en efficiënt kan worden geïmplementeerd als je wat basiskennis hebt van elektronische concepten zoals buck converts, zonnepanelen en omvormers.

Een sinewave-versie van het bovenstaande kan zijn hier gezien