In dit artikel zullen we proberen het basisconcept van een omvormer voor zonne-energie te begrijpen en ook hoe we een eenvoudig maar krachtig circuit voor de omvormer voor zonne-energie kunnen maken.

Zonne-energie is in overvloed voor ons beschikbaar en gratis te gebruiken, bovendien is het een onbeperkte, oneindige natuurlijke energiebron, gemakkelijk toegankelijk voor ons allemaal.

Wat is er zo cruciaal aan zonne-omvormers?

Feit is dat er niets cruciaal is aan omvormers voor zonne-energie. U kunt elke normaal omvormercircuit , sluit hem aan op een zonnepaneel en haal de vereiste DC naar AC output van de omvormer.

Dat gezegd hebbende, moet u misschien en selecteren configureer de specificaties correct, anders loopt u het risico uw omvormer te beschadigen of een inefficiënte stroomconversie te veroorzaken.

Waarom een omvormer voor zonne-energie

We hebben al besproken hoe we zonnepanelen kunnen gebruiken voor het opwekken van elektriciteit uit zonne- of zonne-energie, in dit artikel gaan we een eenvoudige regeling bespreken waarmee we zonne-energie kunnen gebruiken voor het bedienen van onze huishoudelijke apparaten.

Een zonnepaneel kan zonnestralen bij lagere potentiaalniveaus omzetten in gelijkstroom. Een zonnepaneel kan bijvoorbeeld worden gespecificeerd voor het leveren van 36 volt bij 8 ampère onder optimale omstandigheden.

We kunnen deze omvang van het vermogen echter niet gebruiken voor het gebruik van onze huishoudelijke apparaten, omdat deze apparaten alleen kunnen werken op netspanning of op spanningen in het bereik van 120 tot 230 V.

Verder zou de stroom een AC moeten zijn en niet DC zoals normaal ontvangen van een zonnepaneel.

We zijn er een aantal tegengekomen inverter circuits gepost in deze blog en we hebben onderzocht hoe ze werken.

Omvormers worden gebruikt voor het omzetten en verhogen van laagspanningsaccu's naar hoogspanningsniveaus op wisselstroom.

Daarom kunnen omvormers effectief worden gebruikt om de gelijkstroom van een zonnepaneel om te zetten in netuitgangen die onze huishoudelijke apparatuur op de juiste manier zouden voeden.

In principe wordt in omvormers de conversie van een laag potentieel naar een verhoogd hoog netspanningsniveau haalbaar vanwege de hoge stroom die normaal beschikbaar is via de DC-ingangen, zoals een batterij of een zonnepaneel. Het totale wattage blijft hetzelfde.

Inzicht in spanningsstroomspecificaties

Als we bijvoorbeeld een input van 36 volt @ 8 ampère aan een omvormer leveren en een output van 220 V @ 1,2 ampère krijgen, zou dat betekenen dat we zojuist een ingangsvermogen van 36 × 8 = 288 watt hebben gewijzigd in 220 × 1,2 = 264 watt.

Daarom kunnen we zien dat het geen magie is, alleen wijzigingen van de respectievelijke parameters.

Als het zonnepaneel voldoende stroom en spanning kan opwekken, kan de uitgang worden gebruikt voor het direct aansturen van een omvormer en de aangesloten huishoudelijke apparaten en ook voor het gelijktijdig opladen van een accu.

De opgeladen batterij kan worden gebruikt voor het voeden van de belastingen via de omvormer , 's nachts wanneer er geen zonne-energie aanwezig is.

Als het zonnepaneel echter kleiner is en niet voldoende stroom kan genereren, kan het alleen worden gebruikt om de batterij op te laden en wordt het pas na zonsondergang bruikbaar voor het gebruik van de omvormer.

Circuitwerking

Verwijzend naar het schakelschema kunnen we getuige zijn van een eenvoudige installatie met een zonnepaneel, een omvormer en een batterij.

De drie units zijn verbonden via een zonneregulator circuit die de stroom naar de respectievelijke eenheden verdeelt volgens de juiste voorschriften van de ontvangen stroom van het zonnepaneel.

Aangenomen dat de spanning 36 is en de stroom 10 ampère van het zonnepaneel, wordt de omvormer geselecteerd met een ingangsspanning van 24 volt @ 6 ampère, wat een totaal vermogen van ongeveer 120 watt oplevert.

Een fractie van de zonnepanelenversterker, die ongeveer 3 ampère bedraagt, wordt gespaard voor het opladen van een accu die bedoeld is om na zonsondergang te gebruiken.

We gaan er ook vanuit dat het zonnepaneel over een zonne-tracker zodat het in staat is om aan de gestelde eisen te voldoen zolang de zon boven de hemel zichtbaar is.

Het ingangsvermogen van 36 volt wordt toegevoerd aan de ingang van een regelaar, die deze terugbrengt tot 24 volt.

De belasting die is aangesloten op de uitgang van de omvormer is zo gekozen dat deze de omvormer niet meer dan 6 ampère van het zonnepaneel dwingt. Van de resterende 4 ampère wordt 2 ampère aan de accu geleverd om deze op te laden.

De resterende 2 ampère worden niet gebruikt om de efficiëntie van het hele systeem te verbeteren.

De circuits zijn allemaal die al in mijn blogs zijn besproken, we kunnen zien hoe deze intelligent op elkaar zijn geconfigureerd voor het implementeren van de vereiste bewerkingen.

Raadpleeg dit artikel voor een volledige tutorial: Zelfstudie voor zonne-omvormers

Onderdelenlijst voor de LM338-opladersectie

Alle weerstanden zijn 1/4 watt 5% CFR, tenzij anders aangegeven.
R1 = 120 ohm
P1 = 10K pot (2K wordt verkeerd weergegeven)
R4 = vervang iit door een link
R3 = 0,6 x 10 / batterij AH
Transistor = BC547 (niet BC557, wordt ten onrechte weergegeven)
Regelaar IC = LM338
Onderdelenlijst voor het omvormergedeelte
Alle onderdelen zijn 1/4 watt tenzij anders aangegeven
R1 = 100.000 pot
R2 = 10K
R3 = 100 K.
R4, R5 = 1 K.
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

De resterende onderdelen hoeven niet te worden gespecificeerd en kunnen worden gekopieerd zoals weergegeven in het diagram.

Voor het opladen van accu's tot 250 Ah

De opladersectie in het bovenstaande circuit kan op geschikte wijze worden opgewaardeerd om het opladen van hoogstroomaccu's in de orde van grootte van 100 AH tot 250 Ah mogelijk te maken.

Voor 100 Ah accu je kunt de LM338 gewoon vervangen door LM196 dat is een 10 amp-versie van de LM338.

Een buitenboordmotor transistor TIP36 is op passende wijze geïntegreerd in de IC 338 om het vereiste te vergemakkelijken hoge stroom opladen

De emitterweerstand van TIP36 moet op de juiste manier worden berekend, anders kan de transistor gewoon afblazen, doe het met vallen en opstaan, begin eerst met 1 ohm en ga dan geleidelijk verder met het verminderen totdat de vereiste hoeveelheid stroom haalbaar wordt aan de uitgang.

krachtige omvormer voor zonne-energie met acculader voor hoge stroomsterkte

Een PWM-functie toevoegen

Om een vaste 220V of 120V output te garanderen, kan een PWM-regeling worden toegevoegd aan de bovenstaande ontwerpen, zoals weergegeven in het volgende diagram. Zoals te zien is, is de poort N1 die in feite is geconfigureerd als een 50 of 60 Hz oscillator, verbeterd met diodes en een pot om een variabele duty-cycle-optie mogelijk te maken.

PWM-gestuurd omvormercircuit voor zonne-energie

Door deze pot aan te passen kunnen we de oscillator dwingen om frequenties te creëren met verschillende AAN / UIT-perioden die op hun beurt de mosfets om AAN en UIT te zetten met hetzelfde tarief.

Door de ON / OFF-timing van de mosfet aan te passen, kunnen we de stroominductie in de transformator proportioneel variëren, waardoor we uiteindelijk de RMS-uitgangsspanning van de omvormer kunnen aanpassen.

Zodra de RMS-uitgang vast is, kan de omvormer een constant uitgangsvermogen produceren, ongeacht de variaties in de zonnespanning, totdat de spanning natuurlijk onder de spanningsspecificatie van de primaire wikkeling van de transformator daalt.

Zonne-omvormer met behulp van IC 4047

Zoals eerder beschreven, kunt u elke gewenste omvormer met een zonneregelaar aansluiten om een eenvoudige omvormerfunctie voor zonne-energie te realiseren.

Het volgende diagram laat zien hoe eenvoudig IC 4047 omvormer kan worden gebruikt met dezelfde zonneregelaar om 220 V AC of 120 V AC van het zonnepaneel te krijgen.

Solar-omvormer met behulp van IC 555

Evenzo, als u geïnteresseerd bent om een kleine omvormer voor zonne-energie te bouwen met IC 555, kunt u dat heel goed doen door een IC 555-omvormer met zonnepaneel voor het verkrijgen van de benodigde 220V AC.

Omvormer voor zonne-energie met 2N3055-transistor

De 2N3055 transistors zijn erg populair bij alle liefhebbers van elektronica. En met deze geweldige BJT kun je behoorlijk krachtige omvormers bouwen met een minimum aan onderdelen.

Als je een van die enthousiastelingen bent die een paar van deze apparaten in je rommeldoos hebben zitten en geïnteresseerd bent om een coole kleine omvormer voor zonne-energie te maken met behulp van deze, dan kan het volgende eenvoudige ontwerp je helpen om je droom waar te maken.

Eenvoudige zonne-omvormer zonder opladercontroller

Voor gebruikers die niet al te enthousiast zijn over het opnemen van de LM338-opladercontroller, ziet het volgende eenvoudigste ontwerp van de PV-omvormer er voor de eenvoud goed uit.

Hoewel de batterij zonder regelaar kan worden gezien, wordt de batterij nog steeds optimaal opgeladen, mits het zonnepaneel voldoende direct zonlicht krijgt.

De eenvoud van het ontwerp geeft ook aan dat loodzuur batterijen zijn immers niet zo moeilijk op te laden.

Onthoud dat een volledig ontladen accu (onder 11V) minimaal 8 tot 10 uur nodig heeft om op te laden voordat de omvormer kan worden ingeschakeld voor de vereiste 12 V naar 220 V wisselstroom.

Eenvoudige omschakeling van zonne-energie naar wisselstroom

Als u wilt dat uw zonne-omvormersysteem de mogelijkheid heeft van een automatische omschakeling van zonnepaneel naar wisselstroom op het lichtnet, kunt u de volgende relaisaanpassing toevoegen aan de LM338 / LM196-regelaaringang:

De 12V-adapter moet geschikt zijn voor de accuspanning en de Ah-specificaties. Als de batterij bijvoorbeeld een nominaal vermogen heeft van 12 V 50 Ah, kan de 12V-adapter een nominaal vermogen hebben van 15 V tot 20 V en 5 ampère

Zonne-omvormer met behulp van Buck Converter

In de bovenstaande discussie hebben we geleerd hoe we een eenvoudige omvormer voor zonne-energie met batterijlader kunnen maken met behulp van lineaire IC's zoals LM338, LM196 , wat geweldig is wanneer de spanning en stroom van het zonnepaneel hetzelfde zijn als de vereiste van de omvormer.

In dergelijke gevallen is het wattage van de omvormer klein en beperkt. Voor omvormers met een aanzienlijk hoger wattage, moet het uitgangsvermogen van het zonnepaneel ook groot zijn en in lijn met de vereisten.

In dit scenario moet de stroom van het zonnepaneel aanzienlijk hoog zijn. Maar aangezien zonnepanelen beschikbaar zijn met een hoge stroomsterkte, lijkt het maken van een zonne-omvormer met een hoog wattage in de orde van 200 watt tot 1 kva niet gemakkelijk haalbaar.

Zonnepanelen met hoge spanning en lage stroom zijn echter gemakkelijk verkrijgbaar. En aangezien wattage is W = V x ik kunnen zonnepanelen met hogere voltages gemakkelijk bijdragen aan een zonnepaneel met een hoger wattage.

Dat gezegd hebbende, deze hoogspanningszonnepanelen kunnen niet worden gebruikt voor omvormertoepassingen met laag voltage en hoog wattage, omdat de spanningen mogelijk niet compatibel zijn.

Als we bijvoorbeeld een zonnepaneel van 60 V, 5 Ampère en een omvormer van 12 V 300 watt hebben, hoewel het wattage van de twee tegenhangers vergelijkbaar kan zijn, kunnen ze niet worden aangesloten vanwege spannings- / stroomverschillen.

Dit is waar een buck converter is erg handig en kan worden toegepast voor het omzetten van de overtollige spanning van het zonnepaneel in overstroom en het verlagen van de overtollige spanning, volgens de vereisten van de omvormer.

Een omvormercircuit van 300 watt maken

Laten we zeggen dat we een omvormercircuit van 300 watt 12 V willen maken van een zonnepaneel met een vermogen van 32 V, 15 Ampère.

Hiervoor hebben we een uitgangsstroom nodig van 300/12 = 25 Ampère van de buck-converter.

De volgende eenvoudige buck-converter van ti.com ziet er buitengewoon efficiënt uit in het leveren van het vereiste vermogen voor onze 300 watt omvormer voor zonne-energie.

We repareren de belangrijke parameters van de buck-converter zoals gegeven in de volgende berekeningen:

Ontwerp voorwaarden
• Zonnepaneelspanning VI = 32 V
• Buck converter uitgang VO = 12 V
• Buck Converter-uitgang IO = 25 A
• Werkingsfrequentie Buck Converter fOSC = 20 kHz schakelfrequentie
• VR = 20 mV piek-tot-piek (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A inductorstroomverandering

d = inschakelduur = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (ontwerpdoel)
ton = tijd aan (S1 gesloten) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = vrije tijd (S1 open) = (1 / f) - ton = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × ton / ΔIL
[(32 V - 12V) × 7,8 μs] / 1,5 A
104 μH

Dit geeft ons de specificaties van de buck converter-inductor. De draad-SWG kan met vallen en opstaan worden geoptimaliseerd. Een supergeëmailleerde koperdraad van 16 SWG moet goed genoeg zijn om 25 Ampère stroom te verwerken.

Berekening van de uitgangsfiltercondensator voor de buck-converter

Nadat de output buck-inductor is bepaald, kan de waarde van de outputfiltercondensator worden berekend om overeen te komen met de output-rimpel-specificaties. Een elektrolytische condensator zou je kunnen voorstellen als een serieverhouding van een inductantie, een weerstand en een capaciteit. Om een fatsoenlijke rimpelfiltering te bieden, moet de rimpelfrequentie veel lager zijn dan de frequenties waarbij de serie-inductie kritiek wordt.

Daarom zijn beide cruciale elementen de capaciteit en de effectieve serieweerstand (ESR). De hoogste ESR wordt berekend in overeenstemming met de relatie tussen de gekozen piek-tot-piek-rimpelspanning en de piek-tot-piek-rimpelstroom.

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

De laagste C-capaciteitswaarde die wordt aanbevolen om te zorgen voor de VO-rimpelspanning bij kleiner dan de ontwerpvereiste van 100 mV wordt uitgedrukt in de volgende berekeningen.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , hoewel hoger dan dit alleen zal helpen om de output-rimpelrespons van de buck-converter te verbeteren.

De Buck-uitgang instellen voor de Solar-omvormer

Om de uitgang 12 V, 25 Ampère precies in te stellen, moeten we de weerstanden R8, R9 en R13 berekenen.

R8 / R9 bepaalt de uitgangsspanning die kan worden aangepast door willekeurig een 10K voor R8 en een 10k-pot voor R9 te gebruiken. Pas vervolgens de 10K-pot aan om de exacte uitgangsspanning voor de omvormer te krijgen.

R13 wordt de huidige detectieweerstand voor de buck-converter en zorgt ervoor dat de omvormer nooit meer dan 25 Amp stroom van het paneel kan trekken, en wordt in een dergelijk scenario uitgeschakeld.

Weerstanden R1 en R2 bepalen de referentie van ongeveer 1 V voor de inverterende ingang van de TL404 interne stroombegrenzende opamp. Weerstand R13, die in serie is geschakeld met de belasting, levert 1 V aan de niet-inverterende klem van de stroombegrenzende fout op amp zodra de omvormerstroom 25 A bereikt. De PWM voor de BJT's is dus passend beperkt controle over verdere opname van stroom. De R13-waarde wordt berekend zoals gegeven onder:

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

Wattage = 1 x 25 = 25 watt

Zodra de bovenstaande buck-converter is gebouwd en getest voor de vereiste omzetting van overtollige paneelspanning naar overtollige uitgangsstroom, is het tijd om elke goede kwaliteit aan te sluiten 300 watt omvormer met de buck-converter, met behulp van het volgende blokschema:

Omvormer / oplader voor zonne-energie voor wetenschappelijk project

In het volgende artikel hieronder wordt een eenvoudig circuit voor de omvormer voor zonne-energie uitgelegd voor nieuwkomers of scholieren.

Hier is de accu voor de eenvoud direct met het paneel verbonden, en een automatisch omschakelrelais systeem om de accu naar de omvormer te schakelen bij afwezigheid van zonne-energie.

Het circuit werd aangevraagd door mevrouw Swati Ojha.

De Circuitstadia

Het circuit bestaat voornamelijk uit twee fasen, namelijk: a eenvoudige omvormer , en de automatische omschakeling van het relais.

Overdag zo lang blijft het zonlicht redelijk sterk, de paneelspanning wordt gebruikt voor het opladen van de accu en ook voor de omvormer van stroom voorzien via de relais-wisselcontacten.

De automatische voorinstelling van het omschakelcircuit is zo ingesteld dat het bijbehorende relais UITschakelt wanneer de paneelspanning onder 13 volt daalt.

De bovenstaande actie koppelt het zonnepaneel los van de omvormer en verbindt de opgeladen batterij met de omvormer zodat de uitgangsbelastingen blijven werken op de batterijvoeding.

Circuit operatie:

De weerstanden R1, R2, R3, R4 vormen samen met T1, T2 en de transformator het invertergedeelte. 12 volt aangelegd over de middenaftakking en de aarde start de omvormer onmiddellijk, maar hier sluiten we de batterij niet rechtstreeks op deze punten aan, maar via een relaiswisseltrap.

De transistor T3 met de bijbehorende componenten en het relais vormt de relaiswisseltrap. De LDR wordt buiten het huis gehouden of op een plek waar hij het daglicht kan voelen.

De P1-preset wordt zo aangepast dat T3 gewoon stopt met geleiden en het relais afsnijdt als het omgevingslicht onder een bepaald niveau komt, of gewoon als de spanning onder de 13 volt daalt.

Dit gebeurt uiteraard wanneer het zonlicht te zwak wordt en niet langer in staat is om de gespecificeerde spanningsniveaus aan te houden.

Zolang het zonlicht echter helder blijft, blijft het relais geactiveerd en verbindt het de zonnepaneelspanning rechtstreeks met de omvormer (transformator middenaftakking) via de maakcontacten. Zo wordt de omvormer overdag bruikbaar via het zonnepaneel.

“3 fase ac inductiemotor ”

Het zonnepaneel wordt ook overdag tegelijkertijd gebruikt voor het opladen van de batterij via D2, zodat deze volledig oplaadt tegen de tijd dat het schemert.

Het zonnepaneel is zo gekozen dat het zelfs bij het hoogste zonlicht nooit meer dan 15 volt opwekt.
Het maximale vermogen van deze omvormer zal niet meer zijn dan 60 watt.

Onderdelenlijst voor de voorgestelde omvormer voor zonne-energie met laadcircuit bedoeld voor wetenschappelijke projecten.