U ovom ćemo članku pokušati razumjeti osnovni koncept solarnog pretvarača i također kako napraviti jednostavan, ali moćan krug solarnog pretvarača.

Solarna energija nam je obilno dostupna i besplatna je za upotrebu, štoviše, ona je neograničeni, neprestani prirodni izvor energije, lako dostupan svima nama.

Što je tako ključno kod solarnih pretvarača?

Činjenica je da u solarnim pretvaračima nema ništa presudno. Možete koristiti bilo koji normalni krug pretvarača , spojite ga sa solarnom pločom i iz pretvarača izvucite traženi DC-AC izlaz.

Nakon što ste to rekli, možda ćete morati odabrati i konfigurirati specifikacije ispravno, inače možete riskirati oštećenje pretvarača ili prouzročiti neučinkovitu pretvorbu snage.

Zašto solarni pretvarač

Već smo razgovarali o tome kako koristiti solarne panele za proizvodnju električne energije iz sunčeve ili sunčeve energije, u ovom ćemo članku razgovarati o jednostavnom aranžmanu koji će nam omogućiti korištenje sunčeve energije za upravljanje kućanskim aparatima.

Solarna ploča sposobna je pretvoriti sunčeve zrake u istosmjernu struju na nižim potencijalnim razinama. Na primjer, solarni panel može se odrediti za isporuku 36 volti pri 8 ampera u optimalnim uvjetima.

Međutim, ovu veličinu snage ne možemo koristiti za rad naših kućanskih uređaja, jer ti uređaji mogu raditi samo na mrežnom potencijalu ili na naponima u rasponu od 120 do 230 V.

Nadalje, struja bi trebala biti izmjenična, a ne istosmjerna kao što se obično prima od solarne ploče.

Naišli smo na brojne krugovi pretvarača objavljene na ovom blogu, a mi smo proučavali njihov rad.

Pretvarači se koriste za pretvaranje i pojačavanje niskonaponskog napajanja akumulatora u visokonaponske izmjenične mrežne razine.

Stoga se pretvarači mogu učinkovito koristiti za pretvaranje istosmjerne struje iz solarne ploče u mrežne izlaze koji bi prikladno napajali našu domaću opremu.

U osnovi kod pretvarača, pretvorba iz niskog potencijala u pojačanu visoku mrežnu mrežu postaje izvediva zbog velike struje koja je obično dostupna iz istosmjernih ulaza, poput baterije ili solarne ploče. Ukupna snaga ostaje ista.

Razumijevanje specifikacija naponske struje

Na primjer, ako na pretvarač isporučimo ulaz od 36 volti @ 8 ampera i dobijemo izlaz od 220 V @ 1,2 ampera, značilo bi da smo upravo modificirali ulaznu snagu od 36 × 8 = 288 vata u 220 × 1,2 = 264 vata.

Stoga možemo vidjeti da to nije magija, već samo modifikacije odgovarajućih parametara.

Ako solarna ploča može generirati dovoljno struje i napona, njezin se izlaz može koristiti za izravno upravljanje pretvaračem i povezanim kućanskim aparatima, a istovremeno i za punjenje baterije.

Napunjena baterija može se koristiti za napajanje tereta preko pretvarača , tijekom noćnih razdoblja kada sunčeva energija nije prisutna.

Međutim, ako je solarna ploča manje veličine i ne može generirati dovoljno energije, može se koristiti samo za punjenje baterije i postaje korisna za rad pretvarača tek nakon zalaska sunca.

Kružni rad

Pozivajući se na shemu spojeva, možemo svjedočiti jednostavnom postavljanju pomoću solarne ploče, pretvarača i baterije.

Tri jedinice povezane su pomoću a krug solarnog regulatora koji distribuira snagu na odgovarajuće jedinice nakon odgovarajućih propisa o primljenoj snazi od solarne ploče.

Pretpostavljajući da je napon 36, a struja 10 ampera na solarnoj ploči, pretvarač je odabran s ulaznim radnim naponom od 24 volta na 6 ampera, pružajući ukupnu snagu od oko 120 vata.

Djelić pojačala solarnih panela koji iznosi oko 3 ampera pošteđen je za punjenje baterije, namijenjene korištenju nakon zalaska sunca.

Također pretpostavljamo da je solarna ploča postavljena preko a solarni tragač tako da je u stanju ispuniti određene zahtjeve sve dok je sunce vidljivo na nebu.

Ulazna snaga od 36 V primjenjuje se na ulaz regulatora koji ga smanjuje na 24 V.

Opterećenje povezano s izlazom pretvarača odabrano je tako da pretvarač ne forsira više od 6 ampera od solarne ploče. Od preostala 4 ampera, 2 ampera se dovode u bateriju za punjenje.

Preostala 2 ampera ne koriste se radi održavanja bolje učinkovitosti cijelog sustava.

Sklopovi su svi oni o kojima je već bilo riječi na mojim blogovima, možemo vidjeti kako su oni inteligentno konfigurirani jedni za druge za provođenje potrebnih operacija.

Potpune upute potražite u ovom članku: Vodič za solarni pretvarač

Popis dijelova za odjeljak punjača LM338

Svi otpornici imaju 1/4 vata 5% CFR ako nije navedeno.
R1 = 120 oma
P1 = 10K pot (2K je pogrešno prikazano)
R4 = zamijeni iit vezom
R3 = 0,6 x 10 / baterija AH
Tranzistor = BC547 (ne BC557, pogrešno je prikazano)
IC regulatora = LM338
Popis dijelova za odjeljak pretvarača
Svi dijelovi su 1/4 vata, ako nije navedeno
R1 = 100k lonac
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Preostalih nekoliko dijelova nije potrebno navesti i mogu se kopirati kako je prikazano na dijagramu.

Za punjenje baterija do 250 Ah

Odjeljak punjača u gore navedenom krugu može se prikladno nadograditi kako bi se omogućilo punjenje visokostrujnih baterija veličine od 100 AH do 250 Ah.

Za Baterija od 100Ah jednostavno možete zamijeniti LM338 sa LM196 što je verzija LM338 od 10 ampera.

Vanbrodski motor tranzistor TIP36 je na odgovarajući način integriran u IC 338 radi olakšavanja potrebnih jako strujno punjenje .

Otpornik odašiljača TIP36 mora se izračunati na odgovarajući način, inače bi tranzistor mogao jednostavno puhnuti, i to metodom pokušaja i pogrešaka, započeti s 1 ohm u početku, a zatim ga postupno smanjivati sve dok potrebna količina struje ne postane dostižna na izlazu.

solarni pretvarač velike snage s punjačem akumulatora velike struje

Dodavanje PWM značajke

Da bi se osigurao fiksni izlaz od 220 V ili 120 V, gornja izvedba mogla bi dodati PWM kontrolu, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu. Kao što se može vidjeti, ulaz N1 koji je u osnovi konfiguriran kao oscilator od 50 ili 60 Hz, poboljšan je diodama i loncem za omogućavanje varijabilne opcije radnog ciklusa.

PWM-kontrolirani krug solarnog pretvarača

Podešavanjem ovog lonca možemo prisiliti oscilator da stvara frekvencije s različitim razdobljima UKLJUČIVANJA / ISKLJUČENJA, što će zauzvrat omogućiti MOSFET-ovi za UKLJUČIVANJE I ISKLJUČIVANJE s istom brzinom.

Podešavanjem vremena UKLJ. / ISKL. MOSFET-a možemo proporcionalno mijenjati trenutnu indukciju u transformatoru, što će nam na kraju omogućiti podešavanje izlaznog efektivnog napona pretvarača.

Jednom kad je izlazni efektivni efekt fiksan, pretvarač će moći stvarati konstantan izlaz bez obzira na varijacije solarnog napona, sve dok naravno napon ne padne ispod specifikacije napona primarnog namota transformatora.

Solarni pretvarač pomoću IC 4047

Kao što je ranije opisano, možete spojiti bilo koji željeni pretvarač sa solarnim regulatorom za primjenu jednostavne funkcije solarnog pretvarača.

Sljedeći dijagram pokazuje kako jednostavan Pretvarač IC 4047 može se koristiti s istim solarnim regulatorom za dobivanje 220 V AC ili 120 V AC od solarne ploče.

Solarni pretvarač pomoću IC 555

Slično, ako ste zainteresirani za izgradnju malog solarnog pretvarača pomoću IC 555, to vrlo dobro možete učiniti integriranjem Pretvarač IC 555 sa solarnom pločom za dobivanje potrebnih 220V AC.

Solarni pretvarač pomoću tranzistora 2N3055

The Tranzistori 2N3055 su vrlo popularni među svim ljubiteljima elektronike. A ovaj nevjerojatni BJT omogućuje vam izgradnju prilično moćnih pretvarača s minimalnim brojem dijelova.

Ako ste jedan od onih entuzijasta koji imaju nekoliko ovih uređaja u vašem smeću i koji su zainteresirani za stvaranje hladnog solarnog pretvarača pomoću njih, sljedeći jednostavan dizajn može vam pomoći da ispunite svoj san.

Jednostavni solarni pretvarač bez kontrolera punjača

Za korisnike koji nisu previše željni uključivanja kontrolera punjača LM338, radi jednostavnosti, sljedeći najjednostavniji dizajn pretvarača PV izgleda dobro.

Iako se baterija može vidjeti bez regulatora, baterija će se i dalje puniti optimalno, pod uvjetom da solarna ploča dobije potrebnu odgovarajuću količinu izravnog sunca.

Jednostavnost dizajna ukazuje i na činjenicu da olovne kiselinske baterije ipak nisu tako teške za naplatu.

Imajte na umu da potpuno ispražnjenoj bateriji (ispod 11V) može biti potrebno najmanje 8 sati do 10 sati punjenja dok se pretvarač ne može uključiti za potrebnu pretvorbu izmjeničnog napona od 12 do 220 V.

Jednostavno prebacivanje glavnog i solarnog napajanja

Ako želite da vaš solarni sustav pretvarača ima mogućnost automatskog prebacivanja sa solarne ploče na izmjeničnu mrežu mrežnog napajanja, na ulaz regulatora LM338 / LM196 možete dodati sljedeću modifikaciju releja:

Adapter od 12 V trebao bi biti prilagođen naponu akumulatora i Ah specifikacijama. Na primjer, ako je baterija nominalno na 12 V 50 Ah, adapter na 12 V može biti na 15 V do 20 V i 5 ampera

Solarni pretvarač pomoću Buck pretvarača

U gornjoj raspravi naučili smo kako napraviti jednostavni solarni pretvarač s punjačem baterija pomoću linearnih IC-a poput LM338, LM196 , koji su izvrsni kada su napon i struja solarne ploče jednaki zahtjevima pretvarača.

U takvim je slučajevima snaga pretvarača mala i ograničena. Za opterećenja pretvarača sa znatno većom snagom izlazna snaga solarne ploče također će morati biti velika i u skladu sa zahtjevima.

U ovom scenariju, struja solarnog panela trebat će biti znatno velika. No, budući da su solarni paneli dostupni s visokom strujom, niskonaponski solarni pretvarač visoke snage reda veličine od 200 vata do 1 kva ne izgleda lako izvedivo.

Međutim, visokonaponski, slabi solarni paneli su lako dostupni. A budući da je snaga Š = V x I , solarni paneli s višim naponom mogu lako pridonijeti većoj snazi solarne ploče.

Međutim, ovi visokonaponski solarni paneli ne mogu se koristiti za niskonaponske, visokonaponske pretvarače, jer naponi možda nisu kompatibilni.

Primjerice, ako imamo solarnu ploču od 60 V, 5 A i pretvarač od 300 V od 12 V, premda je snaga dvaju kolega možda slična, ne mogu se spojiti zbog različitosti napona / struje.

Ovdje je pretvarač dolara dolazi vrlo korisno i može se primijeniti za pretvaranje prekomjernog napona solarne ploče u višak struje i smanjenje viška napona, prema zahtjevima pretvarača.

Izrada solarnog kruga pretvarača od 300 W

Recimo da želimo izraditi krug pretvarača od 12 W od 300 W od solarne ploče s 32 V i 15 ampera.

Za to će nam trebati izlazna struja od 300/12 = 25 ampera iz buck pretvarača.

Sljedeći jednostavni pretvarač od ti.com izgleda izuzetno učinkovito u pružanju potrebne snage za naš solarni pretvarač od 300 W.

Popravljamo važne parametre buck pretvarača kako je dato u sljedećim izračunima:

Zahtjevi za dizajn
• Napon solarne ploče VI = 32 V
• Izlaz pretvarača Buck VO = 12 V
• Izlaz izlaznog pretvarača Buck = 25 A
• Radna frekvencija pretvarača Buck fOSC = preklopna frekvencija 20 kHz
• VR = 20 mV od vrha do vrha (VRIPPLE)
• ΔIL = promjena struje induktora 1,5-A

d = radni ciklus = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (projektni cilj)
tona = vrijeme uključenja (S1 zatvoreno) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = vrijeme odmora (S1 otvoren) = (1 / f) - tona = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × tona / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

To nam daje specifikacije prigušnice za pretvarač dolje. SWG žice može se optimizirati pomoću nekih pokušaja i pogrešaka. Super SW emajlirana bakrena žica od 16 SWG trebala bi biti dovoljno dobra da podnese struju od 25 ampera.

Izračunavanje kondenzatora izlaznog filtra za Buck pretvarač

Nakon što se odredi izlazni dovodni induktor, vrijednost kondenzatora izlaznog filtra može se utvrditi kako bi odgovarala specifikacijama izlaznog mreškanja. Elektrolitički kondenzator mogao bi se zamisliti kao serijski odnos induktiviteta, otpora i kapacitivnosti. Da bi se ponudilo pristojno filtriranje mreškanja, frekvencija mreškanja mora biti mnogo niža od frekvencija gdje serijska induktivnost postaje kritična.

Stoga su oba presudna elementa kapacitivnost i efektivni serijski otpor (ESR). najviši ESR izračunava se u skladu s odnosom između odabranog napona valovanja od vrha do vrha i vršne valove struje.

ESR = ΔVo (mreškanje) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 Ohma

Najniža vrijednost kapacitivnosti C koja se preporučuje za zbrinjavanje napona VO valovitosti pri manjem od projektnog zahtjeva od 100 mV izražena je u sljedećim izračunima.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , iako će veći od ovoga samo pomoći u poboljšanju odziva mrešnog izlaza pretvarača.

Postavljanje izlaza za solarni pretvarač

Da bismo precizno postavili izlaz 12 V, 25 ampera, moramo izračunati otpore R8, R9 i R13.

R8 / R9 odlučuje o izlaznom naponu koji bi se mogao podesiti slučajnim korištenjem 10K za R8 i 10k pot za R9. Zatim prilagodite 10K lonac za dobivanje točnog izlaznog napona za pretvarač.

R13 postaje trenutni osjetnik otpora za buck pretvarač i osigurava da pretvarač nikada ne može izvući struju preko 25 A od panela, te je u takvom scenariju isključen.

Otpornici R1 i R2 uspostavljaju referencu od otprilike 1 V za invertirajući ulaz internog opcijskog pojačala za ograničenje struje TL404. Otpornik R13, koji je serijski povezan s opterećenjem, isporučuje 1 V na neinvertirajući priključak optičkog pojačala s ograničenjem struje čim se struja pretvarača proširi na 25 A. Stoga je PWM za BJT prikladno ograničen na kontrolirati daljnji unos struje. Vrijednost R13 izračunava se kako je dato pod:

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

Snaga = 1 x 25 = 25 vata

Jednom kad je gornji pretvarač buck izgrađen i testiran za potrebnu pretvorbu viška napona panela u višak izlazne struje, vrijeme je da spojite bilo koji kvalitetan Pretvarač od 300 W s buck pretvaračem, uz pomoć sljedećeg blok dijagrama:

Solarni pretvarač / punjač za znanstveni projekt

Sljedeći članak u nastavku objašnjava jednostavan krug solarnog pretvarača za početnike ili učenike.

Ovdje je baterija radi jednostavnosti izravno povezana s panelom i sustavom automatskog prebacivanja za prebacivanje baterije na pretvarač u nedostatku sunčeve energije.

Krug je zatražila gospođa Swati Ojha.

Kružne faze

Krug se uglavnom sastoji od dvije faze, a to su: a jednostavan pretvarač , i automatsko prebacivanje releja.

Tijekom dana toliko dugo sunčevo svjetlo ostaje prilično jako, napon na ploči koristi se za punjenje baterije, a također i za napajanje pretvarača preko kontakata za izmjenu releja.

Unaprijed postavljena postavka automatskog preklopnog kruga postavlja se tako da pripadajući relej ISKLJUČI kad napon ploče padne ispod 13 volti.

Gore navedenim postupkom se solarna ploča odvaja od pretvarača i napunjena baterija povezuje s pretvaračem, tako da izlazna opterećenja nastavljaju raditi pomoću napajanja iz akumulatora.

Kružni rad:

Otpornici R1, R2, R3, R4 zajedno s T1, T2 i transformatorom čine pretvarački dio. 12 volti primijenjeno na središnju slavinu i uzemljenje odmah pokreće pretvarač, međutim ovdje bateriju ne povezujemo izravno u tim točkama, nego kroz fazu prebacivanja releja.

Tranzistor T3 s pripadajućim komponentama i relejem tvori promjenu releja preko stupnja. LDR se čuva izvan kuće ili na mjestu gdje može osjetiti dnevno svjetlo.

Unaprijed postavljena vrijednost P1 podešava se tako da T3 jednostavno prestane provoditi i odsiječe relej u slučaju da ambijentalno svjetlo padne ispod određene razine ili jednostavno kad napon padne ispod 13 volti.

“glavne vrste bežičnih medija su: ”

To se očito događa kada sunčevo svjetlo postane preslabo i više nije u stanju održavati određene razine napona.

Međutim, sve dok sunčeva svjetlost ostaje jaka, relej ostaje aktiviran, povezujući napon solarne ploče izravno na pretvarač (središnja slavina transformatora) preko N / O kontakata. Tako pretvarač postaje uporabljiv kroz solarni panel tijekom dana.

Solarna ploča se istovremeno koristi i za punjenje baterije putem D2 tijekom dana, tako da se u potpunosti napuni do sumraka.

Solarna ploča odabrana je tako da nikada ne generira više od 15 volti čak i pri najvišim razinama sunčeve svjetlosti.
Maksimalna snaga ovog pretvarača neće biti veća od 60 vata.

Popis dijelova za predloženi solarni pretvarač s krugom punjača namijenjen znanstvenim projektima.