Wenn ein DC / AC-Wechselrichter über ein Solarpanel betrieben wird, spricht man von einem Solarwechselrichter. Die Solarpanel-Leistung wird entweder direkt zum Betrieb des Wechselrichters oder zum Laden der Wechselrichterbatterie verwendet. In beiden Fällen arbeitet der Wechselrichter ohne Abhängigkeit von der Netzstromversorgung.

Entwerfen eines Solar Wechselrichter Für die Schaltung müssen im Wesentlichen zwei Parameter korrekt konfiguriert werden, nämlich die Wechselrichterschaltung und die Solarpanel-Spezifikationen. Das folgende Tutorial erklärt die Details gründlich.

Bau eines Solarwechselrichters

Wenn Sie interessiert sind Bauen Sie Ihren eigenen Solarwechselrichter Dann sollten Sie gründliche Kenntnisse über Wechselrichter- oder Wandlerschaltungen und darüber haben wie man Sonnenkollektoren richtig auswählt .

Von hier aus gibt es zwei Möglichkeiten: Wenn Sie der Meinung sind, dass die Herstellung eines Wechselrichters sehr komplex ist, können Sie in diesem Fall lieber einen fertigen Wechselrichter kaufen, der heute in allen möglichen Formen, Größen und Spezifikationen erhältlich ist, und dann einfach lernen nur über Sonnenkollektoren für die erforderliche Integration / Installation.

Die andere Möglichkeit besteht darin, beide Gegenstücke zu lernen und dann Schritt für Schritt Ihren eigenen DIY-Solarwechselrichter zu bauen.

In beiden Fällen wird das Erlernen von Solarmodulen zum entscheidenden Teil des Verfahrens. Lassen Sie uns zunächst dieses wichtige Gerät kennenlernen.

Solarpanel-Spezifikation

Ein Solarpanel ist nichts anderes als eine Form von Stromversorgung, die einen reinen Gleichstrom erzeugt .

Da dieser Gleichstrom von der Intensität der Sonnenstrahlen abhängt, ist die Ausgabe normalerweise inkonsistent und variiert mit der Sonnenlichtposition und den klimatischen Bedingungen.

Obwohl Solarpanel auch eine Form der Stromversorgung ist, unterscheidet es sich erheblich von unseren üblichen Heimstromversorgungen mit Transformatoren oder SMPS. Der Unterschied besteht in den Strom- und Spannungsspezifikationen zwischen diesen beiden Varianten.

Unsere Gleichstromversorgungen für den Heimgebrauch sind für eine höhere Strommenge ausgelegt und weisen Spannungen auf, die perfekt zu einer bestimmten Last oder Anwendung passen.

Zum Beispiel a Das mobile Ladegerät kann so ausgestattet sein, dass es 5 V bei 1 Ampere zum Laden eines Smartphones erzeugt Hier ist der 1 Ampere ausreichend hoch und der 5V ist perfekt kompatibel, was die Dinge für die Anwendungsanforderungen äußerst effizient macht.

Während ein Solarpanel genau das Gegenteil sein kann, fehlt ihm normalerweise der Strom und es kann für die Erzeugung viel höherer Spannungen ausgelegt werden, was für allgemeine Gleichstromlasten wie einen 12-V-Batteriewechselrichter, ein mobiles Ladegerät usw. äußerst ungeeignet sein kann.

Dieser Aspekt macht das Entwerfen eines Solarwechselrichters etwas schwierig und erfordert einige Berechnungen und Überlegungen, um ein technisch korrektes und effizientes System zu erhalten.

Auswahl des richtigen Solarpanels

Zum Auswahl des richtigen Solarmoduls Grundsätzlich ist zu berücksichtigen, dass die durchschnittliche Solarleistung nicht unter dem durchschnittlichen Lastleistungsverbrauch liegen darf.

Angenommen, eine 12-V-Batterie muss mit einer Rate von 10 Ampere aufgeladen werden. Dann muss das Solarpanel so ausgelegt sein, dass es zu jedem Zeitpunkt mindestens 12 x 10 = 120 Watt liefert, solange eine angemessene Menge Sonnenschein vorhanden ist.

Da es im Allgemeinen schwierig ist, Solarmodule mit niedrigeren Spannungs- und höheren Stromspezifikationen zu finden, müssen wir mit dem fortfahren, was auf dem Markt leicht zugänglich ist (mit Hochspannungs- und Niedrigstromspezifikationen), und dann die Bedingungen entsprechend abwerten.

Wenn Ihre Last beispielsweise 12 V, 10 Ampere beträgt und Sie kein Solarpanel mit diesen Spezifikationen erhalten können, müssen Sie sich möglicherweise für ein inkompatibles Match entscheiden, z. B. ein 48V, 3 Ampere-Solarpanel, das für viel machbar erscheint besorgen.

Hier bietet uns das Panel einen Spannungsvorteil, aber einen Stromnachteil.

Daher können Sie ein 48-V / 3-Ampere-Panel nicht direkt an Ihre 12-V-10-Ampere-Last (z. B. eine 12-V-100-AH-Batterie) anschließen, da dies dazu führen würde, dass die Panel-Spannung bei 3 Ampere auf 12 V abfällt, was die Sache sehr ineffizient macht.

Es würde bedeuten, für ein 48 x 3 = 144 Watt Panel zu bezahlen und im Gegenzug 12 x 3 = 36 Watt Leistung zu erhalten ... das ist nicht gut.

Um einen optimalen Wirkungsgrad zu gewährleisten, müssten wir den Spannungsvorteil des Panels nutzen und ihn für unsere 'inkompatible' Last in einen äquivalenten Strom umwandeln.

Dies kann sehr einfach mit einem Tiefsetzsteller durchgeführt werden.

Für die Herstellung eines Solarwechselrichters benötigen Sie einen Abwärtswandler

Ein Abwärtswandler wandelt das effektiv um Überschuss Spannung von Ihrem Solarpanel in eine äquivalente Strommenge (Ampere), um ein optimales Verhältnis von Ausgang / Eingang = 1 zu gewährleisten.

Hier sind einige Aspekte zu berücksichtigen. Wenn Sie beabsichtigen, eine Batterie mit niedrigerer Nennspannung für die spätere Verwendung mit einem Inveter aufzuladen, ist ein Abwärtswandler für Ihre Anwendung geeignet.

Wenn Sie jedoch beabsichtigen, den Wechselrichter tagsüber gleichzeitig mit dem Solarpanel-Ausgang zu verwenden, während er Strom erzeugt, ist ein Abwärtswandler nicht unbedingt erforderlich, sondern Sie können den Wechselrichter direkt mit dem Panel verbinden. Wir werden diese beiden Optionen separat diskutieren.

Für den ersten Fall, in dem Sie möglicherweise eine Batterie für die spätere Verwendung mit einem Wechselrichter aufladen müssen, insbesondere wenn die Batteriespannung viel niedriger als die Schaltflächenspannung ist, ist möglicherweise ein Abwärtswandler erforderlich.

Ich habe bereits einige Artikel zum Thema Buck-Konverter besprochen und die endgültigen Gleichungen abgeleitet, die beim Entwurf eines Buck-Konvektors für eine Solarwechselrichter-Anwendung direkt implementiert werden können. Sie können die folgenden beiden Artikel durchgehen, um ein einfaches Verständnis des Konzepts zu erhalten.

So funktionieren Buck-Konverter

Berechnung von Spannung und Strom in einer Buck-Induktivität

Nachdem Sie die obigen Beiträge gelesen haben, haben Sie möglicherweise grob verstanden, wie ein Tiefsetzsteller beim Entwurf einer Solarwechselrichterschaltung implementiert wird.

Wenn Sie mit Formeln und Berechnungen nicht vertraut sind, können Sie den folgenden praktischen Ansatz anwenden, um die günstigste Ausgangsleistung für den Abwärtswandler für Ihr Solarpanel zu erzielen:

Einfachste Buck-Converter-Schaltung

Das obige Diagramm zeigt eine einfache Abwärtswandlerschaltung auf IC 555-Basis.

Wir können zwei Töpfe sehen, der obere Topf optimiert die Buck-Frequenz und der untere Topf optimiert die PWM. Beide Einstellungen könnten optimiert werden, um eine optimale Reaktion über C zu erhalten.

Der BC557-Transistor und der 0,6-Ohm-Widerstand bilden einen Strombegrenzer, um den TIP127 (Treibertransistor) während des Einstellvorgangs vor Überstrom zu schützen. Später könnte dieser Widerstandswert für höhere Stromausgänge zusammen mit einem Treibertransistor mit höherer Nennleistung eingestellt werden.

Die Auswahl des Induktors kann schwierig sein .....

1) Die Frequenz kann sich auf die beziehen Induktor Durchmesser, niedrigerer Durchmesser erfordert höhere Frequenz und umgekehrt,

zwei) Anzahl der Züge wirkt sich auf die Ausgangsspannung und auch auf den Ausgangsstrom aus, und dieser Parameter hängt mit den PWM-Einstellungen zusammen.

3) Die Dicke des Drahtes würde die Strombegrenzung für den Ausgang bestimmen. All dies muss durch einige Versuche und Irrtümer optimiert werden.

Als Faustregel beginnen Sie mit einem Durchmesser von 1/2 Zoll und einer Anzahl von Windungen, die der Versorgungsspannung entsprechen. Verwenden Sie Ferrit als Kern. Danach können Sie mit dem oben vorgeschlagenen Optimierungsprozess beginnen.

Dies kümmert sich um den Tiefsetzsteller, der mit einem gegebenen Solarmodul mit höherer Spannung / niedrigem Strom verwendet werden kann, um eine äquivalent optimierte Leistung mit niedrigerer Spannung / höherem Strom gemäß den Lastspezifikationen zu erhalten, die die folgende Gleichung erfüllt:

(o / p Watt) geteilt durch (i / p Watt) = nahe 1

Wenn die obige Buck-Converter-Optimierung schwierig aussieht, können Sie wahrscheinlich die folgenden Tests durchführen PWM-Solarladegerät-Abwärtswandlerschaltung Möglichkeit:

Hier können R8, R9 zum Einstellen der Ausgangsspannung und R13 zum Optimieren des Stromausgangs optimiert werden.

Nach dem Bau und der Konfiguration des Abwärtswandlers mit einem geeigneten Solarpanel kann eine perfekt optimierte Leistung zum Laden einer bestimmten Batterie erwartet werden.

Da die obigen Wandler nicht mit einer vollständigen Ladungsabschaltung erleichtert werden, kann nun zusätzlich eine externe Abschaltschaltung auf Opamp-Basis erforderlich sein, um eine zu ermöglichen vollautomatische Ladefunktion Wie nachfolgend dargestellt.

Hinzufügen einer vollständigen Ladungsabschaltung zum Ausgang des Abwärtswandlers

Die gezeigte einfache Abschaltschaltung für volle Ladung kann mit jedem der Abwärtswandler hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass der Akku niemals überladen wird, sobald er den angegebenen vollen Ladezustand erreicht hat.
Das obige Buck-Konverter-Design ermöglicht es Ihnen, den angeschlossenen Akku einigermaßen effizient und optimal aufzuladen.
Obwohl dieser Abwärtswandler gute Ergebnisse liefern würde, könnte sich der Wirkungsgrad bei Sonnenuntergang verschlechtern.
Um dies anzugehen, könnte man sich vorstellen, eine MPPT-Ladeschaltung zu verwenden, um die optimalste Leistung von der Schaltung zu erhalten.
Eine Buck-Schaltung in Verbindung mit einer selbstoptimierenden MPPT-Schaltung könnte also dazu beitragen, das Maximum aus dem verfügbaren Sonnenlicht herauszuholen.
Ich habe schon a erklärt verwandter Beitrag In einem meiner vorherigen Beiträge konnte das Gleiche bei einem Solarwechselrichter-Schaltkreis angewendet werden

Solar Wechselrichter ohne Buck Converter oder MPPT

Im vorherigen Abschnitt haben wir gelernt, einen Solarwechselrichter mit einem Tiefsetzsteller für Wechselrichter mit einer niedrigeren Batteriespannung als das Panel zu entwerfen, die nachts betrieben werden sollen, wobei dieselbe Batterie verwendet wird, die tagsüber geladen wurde.

Dies bedeutet umgekehrt, dass ein Abwärtswandler vermieden werden könnte, wenn die Batteriespannung irgendwie so angehoben wird, dass sie ungefähr mit der der Plattenspannung übereinstimmt.

Dies kann auch für einen Wechselrichter gelten, der tagsüber LIVE betrieben werden kann, dh gleichzeitig, während das Panel Strom aus Sonnenlicht erzeugt.

Für den gleichzeitigen Tagesbetrieb kann der entsprechend ausgelegte Wechselrichter direkt mit einem berechneten Solarpanel mit den korrekten Spezifikationen wie unten gezeigt konfiguriert werden.

Auch hier müssen wir sicherstellen, dass die durchschnittliche Leistung des Panels höher ist als der maximal erforderliche Leistungsverbrauch der Wechselrichterlast.

Nehmen wir an, wir haben eine Wechselrichter für eine Leistung von 200 Watt Dann muss das Panel für eine gleichmäßige Reaktion auf 250 Watt ausgelegt sein.

“Schaltplan 4-poliger Wechselschalter ”

Daher könnte das Panel eine 60V, 5 Ampere Nennspannung und die sein Der Wechselrichter kann für ca. 48 V, 4 A ausgelegt werden , wie im folgenden Diagramm gezeigt:

Solar Wechselrichter ohne Buck Converter oder MPPT

Bei diesem Solarwechselrichter ist das Panel direkt mit dem Wechselrichterkreis verbunden und der Wechselrichter kann die erforderliche Leistung erzeugen, solange die Sonnenstrahlen optimal auf das Panel fallen.

Der Wechselrichter würde so lange mit einer einigermaßen guten Ausgangsleistung weiterlaufen, solange das Panel eine Spannung über 45 V erzeugt, dh 60 V in der Spitze und wahrscheinlich bis 45 V, wahrscheinlich am Nachmittag.

Aus der oben gezeigten 48-V-Wechselrichterschaltung ist ersichtlich, dass ein Solarwechselrichterdesign mit seinen Merkmalen und Spezifikationen nicht zu entscheidend sein muss.

Sie können jede Art von Wechselrichter mit jedem Solarpanel verbinden, um die erforderlichen Ergebnisse zu erzielen.

Es bedeutet, dass Sie können Wählen Sie einen beliebigen Wechselrichterstromkreis aus der Liste aus und konfigurieren Sie es mit einem beschafften Solarpanel und ernten Sie nach Belieben freien Strom.

Die einzigen entscheidenden, aber einfach zu implementierenden Parameter sind die Spannungs- und Stromspezifikationen des Wechselrichters und des Solarpanels, die sich nicht wesentlich unterscheiden dürfen, wie in unserer früheren Diskussion erläutert.

Sinus-Solar-Wechselrichterschaltung

Alle Entwürfe, die bisher diskutiert wurden, sollen eine Rechteckwellenausgabe erzeugen, jedoch könnte für einige Anwendungen eine Rechteckwelle unerwünscht sein und eine verbesserte Wellenform erfordern, die einer Sinuswelle äquivalent ist, für solche Anforderungen könnte eine PWM-gespeiste Schaltung wie gezeigt implementiert werden unten:

Hinweis: Der SD-Pin Nr. 5 ist fälschlicherweise mit Ct verbunden. Stellen Sie sicher, dass er mit der Erdungsleitung und nicht mit Ct verbunden ist.

Die obige Solarwechselrichterschaltung unter Verwendung von PWM-Sinuswellen kann im Artikel mit dem Titel ausführlich untersucht werden 1,5 Tonnen Wechselstrom-Solarwechselrichter

Aus dem obigen Tutorial geht nun hervor, dass das Entwerfen eines Solarwechselrichters nicht so schwierig ist und effizient implementiert werden kann, wenn Sie über Grundkenntnisse in elektronischen Konzepten wie Buck-Konverter, Solarpanel und Wechselrichter verfügen.

Eine Sinuswellenversion des oben genannten kann sein hier gesehen ::