V tem članku bomo poskušali razumeti osnovni koncept solarnega pretvornika in tudi, kako narediti preprosto, a zmogljivo vezje solarnega pretvornika.

Sončna energija nam je na voljo v izobilju in jo lahko brezplačno uporabljamo, poleg tega pa je neomejen, neskončen naravni vir energije, lahko dostopen vsem nam.

Kaj je tako bistvenega pomena pri sončnih pretvornikih?

Dejstvo je, da pri solarnih pretvornikih ni nič bistvenega. Uporabite lahko katero koli normalno vezje pretvornika , ga priklopite s solarno ploščo in pridobite iz pretvornika potreben DC-AC izhod.

Po tem boste morda morali izbrati in nastavite specifikacije pravilno, sicer lahko tvegate, da boste pretvornik poškodovali ali povzročili neučinkovito pretvorbo energije.

Zakaj sončni pretvornik

O tem, kako uporabljati sončne celice za proizvodnjo električne energije iz sončne ali sončne energije, smo že razpravljali, v tem članku bomo razpravljali o preprosti ureditvi, ki nam bo omogočila uporabo sončne energije za upravljanje gospodinjskih aparatov.

Sončna plošča lahko pretvori sončne žarke v enosmerni tok pri nižjih potencialnih ravneh. Na primer, solarna plošča je lahko določena za oddajanje 36 voltov pri 8 amperih v optimalnih pogojih.

Vendar pa te velikosti moči ne moremo uporabljati za upravljanje gospodinjskih aparatov, ker lahko te naprave delujejo le pri omrežnem potencialu ali pri napetostih v območju od 120 do 230 V.

Poleg tega mora biti tok izmeničen in ne enosmerni, kot se običajno prejema od sončne celice.

Naleteli smo na številne vezja pretvornika objavljeno v tem blogu in preučili smo, kako delujejo.

Pretvorniki se uporabljajo za pretvorbo in povečanje nizkonapetostnega napajanja akumulatorja do visokonapetostnega omrežja.

Zato se pretvorniki lahko učinkovito uporabljajo za pretvorbo enosmernega toka iz sončne celice v omrežne izhode, ki bi primerno napajali našo domačo opremo.

V bistvu pri pretvornikih postane pretvorba iz nizkega potenciala v stopnjevano visoko omrežje izvedljiva zaradi velikega toka, ki je običajno na voljo iz enosmernih vhodov, kot sta baterija ali sončna plošča. Skupna moč ostaja enaka.

Razumevanje specifikacij napetostnega toka

Na primer, če v pretvornik napajamo vhod 36 voltov @ 8 amperov in dobimo izhod 220 V @ 1,2 ampera, bi to pomenilo, da smo pravkar spremenili vhodno moč 36 × 8 = 288 vatov v 220 × 1,2 = 264 vatov.

Zato lahko vidimo, da to ni nobena magija, temveč samo spremembe ustreznih parametrov.

Če lahko solarna plošča ustvari dovolj toka in napetosti, se lahko njen izhod uporablja za neposredno upravljanje pretvornika in povezanih gospodinjskih aparatov ter hkrati za polnjenje akumulatorja.

Napolnjeno baterijo lahko uporabite za napajanje bremen prek pretvornika , ponoči, ko sončne energije ni.

Če pa je sončna plošča manjša in ne more ustvariti zadostne moči, se lahko uporablja samo za polnjenje akumulatorja in postane uporabna za upravljanje pretvornika šele po sončnem zahodu.

Delovanje vezja

Glede na shemo vezja smo lahko priča preprosti nastavitvi s pomočjo sončne celice, pretvornika in baterije.

Tri enote so povezane prek a vezje solarnega regulatorja ki razdeli moč na ustrezne enote po ustreznih predpisih o prejeti moči iz sončne celice.

Ob predpostavki, da je napetost 36 in tok 10 amperov iz sončne celice, je pretvornik izbran z vhodno delovno napetostjo 24 voltov pri 6 amperih, kar zagotavlja skupno moč približno 120 vatov.

Delček ojačevalnika sončnih kolektorjev, ki znaša približno 3 ampera, je prihranjen za polnjenje baterije, ki naj bi se uporabljala po sončnem zahodu.

Predvidevamo tudi, da je sončna plošča nameščena nad sončni sledilnik tako da lahko izpolni določene zahteve, dokler je sonce vidno nad nebom.

Vhodna moč 36 voltov se nanaša na vhod regulatorja, ki ga zmanjša na 24 voltov.

Obremenitev, priključena na izhod pretvornika, je izbrana tako, da pretvornika ne sili več kot 6 amperov od sončne celice. Od preostalih 4 amperov se v baterijo dovaja 2 ampera za polnjenje.

Preostala 2 ampera se ne uporabljata, da bi ohranili boljšo učinkovitost celotnega sistema.

Vezja so tista, o katerih smo že govorili v mojih blogih, vidimo, kako so ta inteligentno konfigurirana med seboj za izvajanje zahtevanih operacij.

Za popolno vadnico si oglejte ta članek: Vadnica za sončni pretvornik

Seznam delov za odsek polnilnika LM338

Vsi upori imajo 1/4 vata 5% CFR, če ni določeno.
R1 = 120 ohmov
P1 = 10K lonec (2K je napačno prikazan)
R4 = zamenjaj iit s povezavo
R3 = 0,6 x 10 / baterija AH
Tranzistor = BC547 (ne BC557, napačno je prikazan)
IC regulatorja = LM338
Seznam delov za razsmernik
Vsi deli so 1/4 vata, če ni določeno
R1 = 100k lonec
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Preostalih delov ni treba določiti in jih je mogoče kopirati, kot je prikazano na diagramu.

Za polnjenje baterij do 250 Ah

Polnilni del v zgornjem vezju je mogoče primerno nadgraditi, da omogoči polnjenje visokonapetostnih baterij v območju od 100 AH do 250 Ah.

Za 100Ah baterija lahko preprosto zamenjate LM338 z LM196 ki je različica LM338 z 10 amp.

Izvenkrmni motor tranzistor TIP36 je ustrezno integriran v IC 338 za olajšanje potrebnega visokotokovno polnjenje .

Upor oddajnika TIP36 je treba izračunati ustrezno, sicer se tranzistor lahko samo izpuhti, in sicer s poskusi in napakami, najprej začnite z 1 ohmom, nato pa postopoma znižujte, dokler na izhodu ne dosežete zahtevane količine toka.

močan sončni pretvornik z visokotokovnim polnilnikom baterij

Dodajanje funkcije PWM

Za zagotovitev fiksne izhodne napetosti 220 V ali 120 V bi lahko zgornji izvedbi dodali PWM krmilnik, kot je prikazano na spodnjem diagramu. Kot je razvidno, so vrata N1, ki so v osnovi konfigurirana kot 50 ali 60 Hz oscilator, ojačana z diodami in loncem, ki omogočajo možnost spremenljivega delovnega cikla.

PWM krmiljeno vezje sončnega pretvornika

S prilagoditvijo tega lonca lahko oscilator prisilimo, da ustvari frekvence z različnimi obdobji vklopa / izklopa, kar bo nato omogočilo MOSFETI za vklop in izklop z enako stopnjo.

S prilagoditvijo časa vklopa / izklopa MOSFET lahko sorazmerno spremenimo trenutno indukcijo v transformatorju, kar nam bo sčasoma omogočilo prilagoditev izhodne efektivne napetosti pretvornika.

Ko je izhodna efektivna efektivna vrednost fiksna, bo pretvornik lahko proizvajal konstanten izhod ne glede na spremembe sončne napetosti, dokler seveda napetost ne pade pod specifikacijo napetosti primarnega navitja transformatorja.

Sončni pretvornik z uporabo IC 4047

Kot smo že opisali, lahko kateri koli želeni pretvornik pritrdite s solarnim regulatorjem za enostavno uporabo solarnega pretvornika.

Naslednji diagram prikazuje, kako preprost Pretvornik IC 4047 se lahko uporablja z istim solarnim regulatorjem za pridobivanje 220 V AC ali 120 V AC od sončne celice.

Solarni pretvornik z uporabo IC 555

Popolnoma podobno, če želite zgraditi majhen sončni pretvornik z uporabo IC 555, lahko to zelo dobro storite z vključitvijo Pretvornik IC 555 s sončno ploščo za doseganje potrebnih 220V AC.

Solarni pretvornik s tranzistorjem 2N3055

The Tranzistorji 2N3055 so zelo priljubljeni med vsemi ljubitelji elektronike. In ta neverjetni BJT vam omogoča izdelavo precej zmogljivih pretvornikov z minimalnim številom delov.

Če ste eden izmed tistih navdušencev, ki imajo nekaj teh naprav v vaši smeti in želite z njimi ustvariti hladen sončni pretvornik, vam lahko naslednja preprosta zasnova pomaga izpolniti vaše sanje.

Preprost sončni pretvornik brez krmilnika polnilnika

Za uporabnike, ki niso preveč navdušeni nad vključitvijo krmilnika polnilnika LM338, je zaradi poenostavitve videti naslednja najpreprostejša zasnova pretvornika PV.

Čeprav baterijo lahko vidimo brez regulatorja, se bo baterija še vedno napolnila optimalno, pod pogojem, da sončna plošča dobi potrebno količino neposrednega sonca.

Enostavnost zasnove kaže tudi na dejstvo, da svinčeve baterije kljub vsemu ni tako težko polniti.

Ne pozabite, da lahko popolnoma izpraznjena baterija (pod 11V) zahteva vsaj 8 ur do 10 ur polnjenja, dokler se pretvornik ne vklopi za zahtevano pretvorbo 12V v 220V AC.

Preprosto preklapljanje med glavnim in sončnim tokom

Če želite, da ima vaš sistem solarnega pretvornika možnost samodejnega preklopa s sončne celice na omrežje AC, lahko vhodu regulatorja LM338 / LM196 dodate naslednjo spremembo releja:

12V adapter mora biti ocenjen tako, da ustreza napetosti akumulatorja in tehničnim podatkom Ah. Na primer, če je baterija ocenjena na 12 V 50 Ah, lahko 12 V adapter nastavite na 15 V do 20 V in 5 amp

Solarni pretvornik z uporabo pretvornika Buck

V zgornji razpravi smo se naučili, kako narediti preprost sončni pretvornik s polnilnikom baterij z uporabo linearnih IC, kot je LM338, LM196 , ki so odlični, če sta napetost in tok sončne celice enaka zahtevam pretvornika.

V takih primerih je moč pretvornika majhna in omejena. Pri obremenitvah pretvornikov z bistveno večjo močjo mora biti izhodna moč sončne celice prav tako velika in enaka zahtevam.

V tem primeru mora biti tok sončne celice znatno visok. Ker pa so sončni kolektorji na voljo z visokim tokom, nizkonapetostni sončni pretvornik z visoko močjo približno 200 vatov na 1 kva ni videti enostavno izvedljiv.

So pa visokonapetostni in nizkotokovni sončni kolektorji enostavno dostopni. In ker je moč Š = V x I , sončne celice z višjimi napetostmi lahko zlahka prispevajo k večji moči sončne celice.

Kljub temu teh visokonapetostnih sončnih kolektorjev ni mogoče uporabiti za nizkonapetostne visokonapetostne pretvornike, saj napetosti morda niso združljive.

Če imamo na primer 60 V, 5 A sončno ploščo in 12 V 300 vatni pretvornik, čeprav je moč moči obeh primerkov podobna, ju ni mogoče priključiti zaradi različnosti napetosti / toka.

Tu je a pretvornik je zelo priročen in se lahko uporablja za pretvorbo presežne napetosti sončne celice v presežni tok in znižanje presežne napetosti v skladu z zahtevami pretvornika.

Izdelava 300 W moči sončnega pretvornika

Recimo, da želimo iz solarnega panela z 32 V, 15 amperov narediti 300-vatno 12 V pretvorniško vezje.

Za to bomo potrebovali izhodni tok 300/12 = 25 amperov iz pretvornika dolarjev.

Naslednji preprosti pretvornik dolarjev iz podjetja ti.com je videti izjemno učinkovit pri zagotavljanju potrebne moči za naš 300-vatni solarni pretvornik.

V naslednjih izračunih popravimo pomembne parametre pretvornika dolarjev:

Zahteve glede zasnove
• Napetost sončne celice VI = 32 V
• Izhod pretvornika Buck VO = 12 V
• Izhod IO pretvornika Buck = 25 A
• Delovna frekvenca pretvornika Buck fOSC = preklopna frekvenca 20 kHz
• VR = 20 mV od vrha do vrha (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A sprememba toka induktorja

d = delovni cikel = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (projektni cilj)
ton = čas vklopa (S1 zaprt) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = čas odmora (S1 odprt) = (1 / f) - ton = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × tona / ΔIL
≉ [(32 V - 12V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

To nam zagotavlja specifikacije induktorja pretvornika dolarja. SWG žice je mogoče optimizirati s pomočjo nekaterih poskusov in napak. Super emajlirana bakrena žica 16 SWG bi morala biti dovolj dobra za obratovanje toka 25 amperov.

Izračun kondenzatorja izhodnega filtra za pretvornik Buck

Po določitvi izhodne dovodne induktivnosti lahko določimo vrednost kondenzatorja izhodnega filtra, da ustreza specifikacijam izhodnega valovanja. Elektrolitski kondenzator si lahko predstavljamo kot serijsko razmerje induktivnosti, upora in kapacitivnosti. Da bi zagotovili dostojno filtriranje valovanja, mora biti frekvenca valovanja precej nižja od frekvenc, pri katerih serijska induktivnost postane kritična.

Zato sta oba ključna elementa kapacitivnost in efektivna serijska upornost (ESR). najvišji ESR se izračuna v skladu z razmerjem med izbrano napetostjo vrha do vrha in tokom valovanja.

ESR = ΔVo (valovanje) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 ohmov

Najnižja vrednost kapacitivnosti C, ki se priporoča za oskrbo z napetostjo valovanja VO pri manjši od konstrukcijske zahteve 100 mV, je izražena v naslednjih izračunih.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10^3.x 0,1 V = 94 uF , čeprav bo višja od tega le pripomogla k izboljšanju odziva valovanja pretvornika.

Nastavitev izhoda za sončni pretvornik

Za natančno nastavitev izhoda 12 V, 25 amperov moramo izračunati upore R8, R9 in R13.

R8 / R9 odloča o izhodni napetosti, ki bi jo bilo mogoče prilagoditi z naključno uporabo 10K za R8 in 10k lonec za R9. Nato prilagodite lonec 10K, da dobite natančno izhodno napetost pretvornika.

R13 postane trenutni zaznavni upor za pretvornik in zagotavlja, da pretvornik nikoli ne more črpati toka več kot 25 A iz plošče in je v takem primeru izklopljen.

Upori R1 in R2 vzpostavijo referenco približno 1 V za invertirni vhod notranjega opcijskega ojačevalnika TL404. Upor R13, ki je zaporedno povezan z obremenitvijo, odda 1 V na neinvertirajoči terminal napetostnega omejevalnika napajalnega ojačevalnika takoj, ko se tok pretvornika razširi na 25 A. PWM za BJT je tako ustrezno omejen na nadzor nadaljnjega vnosa toka. Vrednost R13 se izračuna, kot je navedeno pod:

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

Moč = 1 x 25 = 25 vatov

Ko je zgornji pretvornik buck zgrajen in preizkušen za potrebno pretvorbo presežne napetosti plošče v presežni izhodni tok, je čas, da priključite kateri koli kvaliteten 300 vatni pretvornik s pomočjo pretvornika dolarjev s pomočjo naslednjega blokovnega diagrama:

Sončni pretvornik / polnilnik za znanstveni projekt

V naslednjem članku je razloženo preprosto vezje sončnega pretvornika za začetnike ali učence.

Tu je baterija zaradi enostavnosti neposredno povezana s ploščo in sistem samodejnega preklopnega releja za preklop baterije na pretvornik v odsotnosti sončne energije.

Krog je zahtevala gospa Swati Ojha.

Vezje

Vezje je v glavnem sestavljeno iz dveh stopenj, in sicer: a preprost pretvornik in samodejni preklop releja.

“kako prepoznati kondenzator ”

Čez dan tako dolgo ostane sončna svetloba razmeroma močna, napetost plošče se uporablja za polnjenje baterije in tudi za napajanje pretvornika preko kontaktov za preklop releja.

Prednastavitev samodejnega preklopnega vezja je nastavljena tako, da pripadajoči rele izklopi, ko napetost plošče pade pod 13 voltov.

Zgornji postopek odklopi sončno ploščo od pretvornika in napolnjeno baterijo poveže z pretvornikom, tako da izhodne obremenitve še naprej delujejo z uporabo akumulatorja.

Delovanje vezja:

Upori R1, R2, R3, R4 skupaj s T1, T2 in transformatorjem tvorijo pretvorniški odsek. 12 voltov deluje na sredinsko pipo in tla takoj pretvorijo pretvornik, vendar tukaj baterije ne priključimo neposredno na te točke, temveč prek faze prehoda releja.

Tranzistor T3 s pripadajočimi komponentami in relejem tvori spremembo releja v fazi. LDR je zunaj hiše ali na položaju, kjer lahko zazna dnevno svetlobo.

Prednastavitev P1 je nastavljena tako, da T3 samo preneha voditi in prekine rele, če okoljska svetloba pade pod določeno raven ali preprosto, ko napetost pade pod 13 voltov.

To se očitno zgodi, ko sončna svetloba postane prešibka in ne more več vzdrževati določenih napetostnih ravni.

Dokler je sončna svetloba še vedno svetla, rele ostane sprožen in napetost sončne celice poveže neposredno z razsmernikom (sredinsko pipo transformatorja) prek N / O kontaktov. Tako pretvornik postane podnevi uporaben skozi sončno ploščo.

Solarna plošča se hkrati uporablja tudi za polnjenje akumulatorja prek D2 podnevi, tako da se do mraka popolnoma napolni.

Sončna plošča je izbrana tako, da nikoli ne ustvari več kot 15 voltov niti pri najvišji ravni sončne svetlobe.
Največja moč tega pretvornika ne bo večja od 60 vatov.

Seznam delov predlaganega solarnega pretvornika s polnilnim vezjem, namenjenim znanstvenim projektom.