Kaip suprojektuoti saulės keitiklio grandinę

Kai nuolatinės srovės ir kintamosios srovės keitiklis valdomas per saulės kolektorių, jis vadinamas saulės keitikliu. Saulės baterijos energija tiesiogiai naudojama keitikliui valdyti, arba naudojama keitiklio akumuliatoriui įkrauti. Abiem atvejais keitiklis veikia nepriklausomai nuo tinklo tinklo galios.

Projektavimas a saulės keitiklis iš esmės reikia teisingai sukonfigūruoti du parametrus, būtent keitiklio grandinę ir saulės baterijų specifikacijas. Šioje pamokoje išsamiai paaiškinta išsami informacija.

Saulės keitiklio kūrimas

Jei jus domina susikurkite savo saulės keitiklį tada turėtumėte gerai išmanyti keitiklio ar keitiklio grandines ir kaip teisingai pasirinkti saulės baterijas .

Čia galite pasirinkti du variantus: Jei manote, kad inverterio gamyba yra labai sudėtinga, tokiu atveju galite nusipirkti paruoštą keitiklį, kurį šiandien gausu įvairiausių formų, dydžių ir specifikacijų, ir tada paprasčiausiai išmokti tik apie saulės kolektorius reikalingam integravimui / montavimui.

Kitas variantas yra išmokti abu kolegas ir išmintingai kurti savo „pasidaryk pats“ saulės keitiklį.

Bet kuriuo atveju mokymasis apie saulės baterijas tampa lemiama proceso dalis, todėl pirmiausia sužinokime apie šį svarbų įrenginį.

Saulės skydo specifikacija

Saulės skydelis yra ne kas kita, o jo forma maitinimo šaltinis, kuris gamina gryną nuolatinę srovę .

Kadangi ši nuolatinė srovė priklauso nuo saulės spindulių intensyvumo, išėjimas paprastai būna nenuoseklus ir kinta priklausomai nuo saulės šviesos padėties ir klimato sąlygų.

Nors saulės baterija taip pat yra energijos tiekimo forma, ji gerokai skiriasi nuo įprastų namų maitinimo šaltinių, naudojant transformatorius ar SMPS. Šių dviejų variantų skirtumas tarp srovės ir įtampos specifikacijų.

Mūsų namų nuolatinės srovės maitinimo šaltiniai yra skirti gaminti didesnį srovės kiekį, o įtampa puikiai tinka tam tikrai apkrovai ar pritaikymui.

Pavyzdžiui, a mobiliajame įkroviklyje gali būti sumontuotas 5 V įtampos stiprinimas 1 amperu išmaniajam telefonui krauti , čia 1 stiprintuvas yra pakankamai didelis, o 5 V yra visiškai suderinamas, todėl viskas yra labai efektyvu, atsižvelgiant į programos poreikius.

Nors saulės kolektorius gali būti visiškai priešingas, jis paprastai neturi srovės ir gali būti vertinamas taip, kad sukurtų daug didesnę įtampą, o tai gali būti labai netinkama bendroms nuolatinės srovės apkrovoms, tokioms kaip 12 V akumuliatorių keitiklis, mobilusis įkroviklis ir kt.

Šis aspektas šiek tiek apsunkina saulės inverterio projektavimą ir reikalauja tam tikrų skaičiavimų bei mąstymo, norint gauti techniškai teisingą ir efektyvią sistemą.

Tinkamo saulės kolektoriaus pasirinkimas

Dėl tinkamo saulės kolektoriaus pasirinkimas , pagrindinis dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra tai, kad vidutinė saulės galia neturi būti mažesnė už vidutinę sunaudojamos apkrovos galią.

Tarkime, kad 12 V bateriją reikia įkrauti 10ampų greičiu, tada saulės kolektorius turi būti įvertintas taip, kad bet kuriuo momentu užtikrintų mažiausiai 12 x 10 = 120 vatų, jei tik yra pakankamai saulės spindulių.

Kadangi paprastai sunku rasti saulės baterijas, turinčias žemesnę įtampą ir aukštesnes srovės specifikacijas, turime pereiti prie to, kas lengvai pasiekiama rinkoje (naudojant aukštos įtampos, mažos srovės specifikacijas), ir tada atitinkamai paskirti sąlygas.

Pvz., Jei jūsų apkrovos poreikis yra 12 V, 10 amperų, ​​ir jūs negalite gauti saulės baterijos su šiomis specifikacijomis, galite būti priversti pasirinkti nesuderinamą atitikmenį, pvz., 48 V, 3 amperų saulės kolektorių, kuris atrodo labai įmanomas įsigyti.

Čia skydelis suteikia mums įtampos pranašumą, bet dabartinį trūkumą.

Todėl negalite tiesiogiai prijungti 48V / 3amp skydelio su savo 12V 10 amperų apkrova (pvz., 12V 100 AH baterija), nes tai padarys skydo įtampą iki 12V, esant 3 amperams, todėl viskas bus labai neefektyvu.

Tai reikštų mokėti už 48 x 3 = 144 vatų skydą ir mainais gauti 12 x 3 = 36 vatų galingumą ... tai nėra gerai.

Norėdami užtikrinti optimalų efektyvumą, turėtume išnaudoti skydo įtampos pranašumą ir konvertuoti jį į lygiavertę srovę mūsų „nesuderinamajai“ apkrovai.

Tai labai lengva padaryti naudojant „buck“ keitiklį.

Jums reikės „Buck-Converter“ gaminant saulės keitiklį

Buck konverteris efektyviai konvertuos perteklius įtampa iš saulės kolektoriaus į ekvivalentišką srovės kiekį (amperus), užtikrinant optimalų išėjimo / įvesties = 1 santykį.

Čia reikia atsižvelgti į keletą aspektų. Jei ketinate įkrauti žemesnės įtampos akumuliatorių, kad vėliau galėtumėte jį naudoti su keitikliu, tada jūsų pritaikymas atitiktų „buck“ keitiklį.

Tačiau jei ketinate naudoti inverterį su saulės kolektoriaus išėjimu dienos metu tuo pačiu metu, kol jis generuoja energiją, tada „buck“ keitiklis nebūtų būtinas, o jūs galite prijungti keitiklį tiesiogiai prie skydo. Abi šias galimybes aptarsime atskirai.

Pirmuoju atveju, kai jums gali tekti įkrauti akumuliatorių, kad vėliau galėtumėte jį naudoti su keitikliu, ypač kai akumuliatoriaus įtampa yra daug mažesnė nei skydelio įtampa, tada gali prireikti „buck“ keitiklio.

Aš jau aptariau keletą su „buck konverteriu“ susijusių straipsnių ir išvedžiau galutines lygtis, kurias galima tiesiogiai įgyvendinti projektuojant „buck inverter“ saulės keitiklio programai, galite perskaityti šiuos du straipsnius, kad lengvai suprastumėte sąvoką.

Kaip veikia „Buck“ keitikliai

Apskaičiuojant įtampą, srovę Buck induktoriuje

Perskaitę pirmiau pateiktus įrašus, galbūt supratote, kaip įdiegti keitiklio keitiklį projektuojant saulės keitiklio grandinę.

Jei jums nepatinka formulės ir skaičiavimai, norint gauti kuo palankesnę saulės baterijų keitiklio konstrukcijos galią, galite naudoti šį praktinį metodą:

Paprasčiausia „Buck-Converter“ grandinė

Aukščiau pateiktoje diagramoje parodyta paprasta IC 555 pagrįsta „buck“ keitiklio grandinė.

Mes galime pamatyti du puodus, viršutinis puodas optimizuoja spartos dažnį, o apatinis puodas optimizuoja PWM, abu šie koregavimai gali būti patobulinti, kad būtų pasiektas optimalus atsakas per visą C.

BC557 tranzistorius ir 0,6 omų rezistorius sudaro srovės ribotuvą, apsaugantį TIP127 (tvarkyklės tranzistorius) nuo per didelės srovės reguliavimo proceso metu, vėliau šią varžos vertę galima pakoreguoti didesnėms srovės išėjimams kartu su aukštesnio vardinio tvarkyklės tranzistoriumi.

Induktoriaus pasirinkimas gali būti keblus .....

1) Dažnis gali būti susijęs su induktorius skersmuo, mažesnis skersmuo reikalauja didesnio dažnio ir atvirkščiai,

du) Posūkių skaičius paveiks išėjimo įtampą ir išėjimo srovę, o šis parametras bus susijęs su PWM koregavimais.

3) vielos storis nustatytų dabartinę išėjimo ribą, visa tai reikės optimizuoti atliekant bandymus ir klaidas.

Pagal nykščio taisyklę pradėkite nuo 1/2 colio skersmens ir apsisukimų skaičiaus, lygaus maitinimo įtampai .... kaip šerdį naudokite feritą, o po to galėsite pradėti pirmiau siūlomą optimizavimo procesą.

Tai rūpinasi „buck“ keitikliu, kurį galima naudoti su tam tikra aukštesnės įtampos / mažos srovės saulės baterijų skydeliu, kad gautų lygiaverčiai optimizuotą mažesnės įtampos / didesnės srovės išėjimą, kaip nurodyta apkrovos specifikacijose, tenkinant lygtį:

(o / p vatų) padalijus iš (i / p vatų) = arti 1

Jei pirmiau minėtas „Buck Converter“ optimizavimas atrodo sunkus, tikriausiai galite atlikti šiuos išbandytus veiksmus PWM saulės įkroviklio „buck“ keitiklio grandinė variantas:

Čia R8, R9 galima pakoreguoti, norint sureguliuoti išėjimo įtampą, ir R13, siekiant optimizuoti srovės išėjimą.

Pastatžius ir sukonfigūravus „buck“ keitiklį su atitinkama saulės baterija, galima tikėtis tobulai optimizuoto galingumo tam tikrai baterijai įkrauti.

Dabar, kai aukščiau išvardytiems keitikliams palengvinti negalima visiškai nutraukus įkrovimą, gali prireikti išorinės „Opamp“ pagrindu veikiančios išjungimo grandinės, kad visiškai automatinio įkrovimo funkcija kaip parodyta žemiau.

„Buck Converter“ išvestyje pridedamas visas įkrovos ribinis taškas

• Parodytą paprastą pilno įkrovimo išjungimo grandinę galima pridėti prie bet kurio „buck“ keitiklio, kad būtų užtikrinta, jog akumuliatorius niekada nebus perkrautas, kai tik jis pasieks nurodytą pilno įkrovimo lygį.
• Aukščiau pateiktas „buck“ keitiklio dizainas leis jums pakankamai efektyviai ir optimaliai įkrauti prijungtą akumuliatorių.
• Nors šis „buck konverteris“ duotų gerų rezultatų, saulei tekant gali sumažėti efektyvumas.
• Norėdami tai išspręsti, galima pagalvoti apie MPPT įkroviklio grandinę, kad būtų gaunama optimaliausia iš „buckcircuit“ išvestis.
• Taigi „Buck“ grandinė kartu su savaime optimizuojančia MPPT grandine gali padėti maksimaliai išstumti iš esamos saulės šviesos.
• Aš jau paaiškinau a susijusį įrašą viename iš mano ankstesnių pranešimų tą patį būtų galima pritaikyti projektuojant saulės keitiklio grandinę

Saulės Inverteris be „Buck Converter“ ar MPPT

Ankstesniame skyriuje mes išmokome suprojektuoti saulės keitiklį, naudojant keitiklio keitiklį mažesnio nei skydelio akumuliatoriaus įtampos keitikliams, kuriuos ketinama naudoti nakties metu, naudojant tą pačią bateriją, kuri buvo įkrauta dienos metu.

Tai atvirkščiai reiškia, kad jei akumuliatoriaus įtampa būtų kažkaip patobulinta, kad ji maždaug atitiktų skydo įtampą, tada būtų galima išvengti „buck“ keitiklio.

Tai gali būti pasakytina ir apie keitiklį, kurį galima naudoti LIVE dienos metu, ty tuo pačiu metu, kai skydelis gamina elektrą iš saulės šviesos.

Tam, kad veiktų vienu metu dieną, tinkamai suprojektuotą keitiklį galima tiesiogiai sukonfigūruoti apskaičiuota saulės baterija, turinti teisingas specifikacijas, kaip parodyta žemiau.

Vėlgi turime įsitikinti, kad vidutinis skydo galingumas yra didesnis nei maksimalus reikalingas inverterio apkrovos galios suvartojimas.

Tarkime, kad turime keitiklis, skirtas dirbti su 200 vatų apkrova , tada panelė turi būti įvertinta 250 vatų įtampa, kad būtų pastovus atsakas.

Todėl skydelis gali būti 60 V, 5 amp nominalus ir inverteris galėjo būti vertinamas maždaug 48V, 4amp , kaip parodyta šioje diagramoje:

Šiame saulės keitiklyje panelė gali būti matoma tiesiogiai pritvirtinta prie keitiklio grandinės, o keitiklis sugeba pagaminti reikiamą galią, jei saulės spinduliai optimaliai sklinda skydelyje.

Inverteris veiktų pakankamai gera galia tiek laiko, kol skydelis sukuria aukštesnę nei 45 V įtampą ...... tai yra 60 V piko metu ir iki 45 V greičiausiai per popietę.

Iš pirmiau pateiktos 48 V keitiklio grandinės akivaizdu, kad saulės keitiklio konstrukcija neturi būti labai svarbi atsižvelgiant į jos ypatybes ir specifikacijas.

Norėdami gauti reikiamus rezultatus, galite prijungti bet kokios formos keitiklį su bet kuria saulės baterija.

Tai reiškia, kad galite iš sąrašo pasirinkite bet kurią keitiklio grandinę , sukonfigūruokite jį įsigyjama saulės baterija ir pradėkite rinkti nemokamą elektrą savo nuožiūra.

Vieninteliai esminiai, bet lengvai įgyvendinami parametrai yra įtampa ir srovės keitiklio ir saulės kolektoriaus specifikacijos, kurios neturi daug skirtis, kaip paaiškinta mūsų ankstesnėje diskusijoje.

Sinusinės bangos saulės keitiklio grandinė

Visi iki šiol aptarti projektai yra skirti kvadratinės bangos išėjimui gaminti, tačiau tam tikru atveju kvadratinė banga gali būti nepageidaujama ir gali reikėti patobulintos bangos formos, lygiavertės sinusinei bangai, tokiems reikalavimams gali būti įdiegta PWM maitinimo grandinė, kaip parodyta žemiau:

Pastaba: SD kaištis Nr. 5 klaidingai parodytas sujungtas su „Ct“. Įsitikinkite, kad jį prijungėte prie įžeminimo linijos, o ne su „Ct“.

Pirmiau minėtą saulės keitiklio grandinę, naudojant PWM sinusinę bangą, galima išsamiai išnagrinėti straipsnyje pavadinimu 1,5 tonos kintamosios srovės saulės keitiklio grandinė

Iš pirmiau pateiktos pamokos dabar aišku, kad suprojektuoti saulės keitiklį nėra taip sunku ir jį būtų galima efektyviai įgyvendinti, jei turite tam tikrų pagrindinių elektroninių sąvokų, tokių kaip „buck konverteriai“, saulės kolektoriai ir keitikliai, žinių.

Gali būti aukščiau išvardytų sinuso bangos versija matyta čia :

Vis dar sumišęs? Jei norite išreikšti savo vertingas mintis, nedvejodami naudokite komentarų laukelį.