Šiame straipsnyje mes pabandysime suprasti pagrindinę saulės keitiklio sampratą ir tai, kaip sukurti paprastą, bet galingą saulės keitiklio grandinę.

Saulės energija mums yra be galo prieinama ir laisvai naudojama, be to, tai yra neribotas, nesibaigiantis natūralus energijos šaltinis, lengvai prieinamas mums visiems.

Kas yra labai svarbu dėl saulės keitiklių?

Faktas yra tai, kad saulės inverteriuose nėra nieko svarbaus. Galite naudoti bet kurį įprasta keitiklio grandinė , prijunkite jį prie saulės kolektoriaus ir gaukite reikiamą keitiklio nuolatinės srovės ir kintamosios srovės išėjimą.

Tai pasakius, gali tekti pasirinkti ir konfigūruoti specifikacijas teisingai, kitaip galite rizikuoti sugadinti keitiklį arba sukelti neefektyvų galios keitimą.

Kodėl saulės keitiklis

Mes jau aptarėme, kaip naudoti saulės baterijas elektrai gaminti iš saulės ar saulės energijos, šiame straipsnyje aptarsime paprastą tvarką, kuri leis mums naudoti saulės energiją buitiniams prietaisams valdyti.

Saulės skydelis gali paversti saulės spindulius tiesiogine srove esant mažesniam potencialui. Pavyzdžiui, saulės kolektorius gali būti nurodytas 36 voltų įtampai esant 8 amperams optimaliomis sąlygomis.

Tačiau mes negalime naudoti tokio galingumo buitiniams prietaisams valdyti, nes šie prietaisai gali veikti tik esant tinklo galiai arba esant 120–230 V įtampai.

Be to, srovė turėtų būti kintama, o ne nuolatinė, kaip paprastai gaunama iš saulės kolektoriaus.

Mes susidūrėme su daugeliu keitiklio grandinės paskelbėme šiame tinklaraštyje ir mes ištyrėme, kaip jie veikia.

Inverteriai naudojami konvertuojant ir padidinant žemos įtampos akumuliatoriaus energiją į aukštos įtampos kintamosios srovės tinklo lygį.

Todėl keitikliai gali būti efektyviai naudojami nuolatinės srovės iš saulės kolektoriaus konvertuoti į elektros tiekimą, kuris tinkamai maitintų mūsų buitinę įrangą.

Iš esmės inverteriuose konversija iš mažo potencialo į padidintą aukštą tinklo lygį tampa įmanoma dėl didelės srovės, kurią paprastai galima gauti iš nuolatinės srovės įvadų, tokių kaip baterija ar saulės baterija. Bendras galingumas išlieka toks pats.

Suprasti įtampos srovės specifikacijas

Pvz., Jei mes tiekiame inverteriui 36 voltų @ 8 amperų įvestį ir gauname 220 V @ 1,2 amperų išėjimą, tai reikštų, kad mes ką tik pakeitėme 36 × 8 = 288 vatų įėjimo galią į 220 × 1,2 = 264 vatus.

Todėl galime pastebėti, kad tai nėra magija, o tik atitinkamų parametrų modifikavimas.

Jei saulės kolektorius sugeba sukurti pakankamai srovės ir įtampos, jo išvestis gali būti naudojama tiesiogiai valdant keitiklį ir prijungtus buitinius prietaisus, taip pat vienu metu įkraunant akumuliatorių.

Įkrauta baterija gali būti naudojama maitinant apkrovas per keitiklį , nakties metu, kai saulės energijos nėra.

Tačiau jei saulės skydelis yra mažesnio dydžio ir negali generuoti pakankamai energijos, jis gali būti naudojamas tik akumuliatoriaus įkrovimui ir tampa naudingas keitiklio valdymui tik saulei leidžiantis.

Grandinės valdymas

Remdamiesi grandinės schema, galime matyti paprastą nustatymą naudojant saulės kolektorių, keitiklį ir akumuliatorių.

Trys vienetai yra sujungti per a saulės reguliatoriaus grandinė kuris paskirsto galią atitinkamiems įrenginiams po atitinkamų saulės baterijos gaunamos galios nuostatų.

Darant prielaidą, kad įtampa yra 36, o srovė yra 10 amperų nuo saulės kolektoriaus, inverteris parenkamas 24 voltų @ 6 amperų įėjimo darbine įtampa, užtikrinant bendrą 120 vatų galią.

Saulės baterijų stiprintuvo dalis, kuri siekia apie 3 amperus, yra taupoma akumuliatoriui įkrauti, kurį numatyta naudoti po saulėlydžio.

Mes taip pat darome prielaidą, kad saulės kolektorius yra sumontuotas virš a saulės sekimo įrenginys kad jis galėtų įvykdyti nurodytus reikalavimus tol, kol virš dangaus matosi saulė.

36 voltų įėjimo galia yra naudojama reguliatoriaus įėjimui, kuris ją apkarpo iki 24 voltų.

Apkrova, prijungta prie keitiklio išvesties, parenkama taip, kad ji neprivers inverterio priversti daugiau nei 6 amperus nuo saulės kolektoriaus. Iš likusių 4 amperų į akumuliatorių tiekiami 2 amperai, kad jį įkrautumėte.

Likę 2 amperai nenaudojami siekiant išlaikyti geresnį visos sistemos efektyvumą.

Visos grandinės yra tos, kurios jau buvo aptartos mano tinklaraščiuose. Mes galime pamatyti, kaip jie yra protingai sukonfigūruoti vienas kitam reikalingų operacijų įgyvendinimui.

Norėdami gauti išsamią pamoką, žr. Šį straipsnį: Saulės keitiklio pamoka

LM338 įkroviklio skyriaus dalių sąrašas

Visi rezistoriai yra 1/4 vatų 5% CFR, jei nenurodyta.
R1 = 120 omų
P1 = 10K puodas (2K parodytas netinkamai)
R4 = pakeiskite iit nuoroda
R3 = 0,6 x 10 / Baterijos AH
Tranzistorius = BC547 (ne BC557, klaidingai parodytas)
Reguliatoriaus IC = LM338
Inverterio skyriaus dalių sąrašas
Visos dalys yra 1/4 vatų, jei nenurodyta
R1 = 100 tūkst. Puodo
R2 = 10K
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

Likusių dalių nereikia nurodyti, jas galima nukopijuoti, kaip parodyta diagramoje.

Skaičiuojant iki 250 Ah akumuliatorius

Anksčiau nurodytos grandinės įkroviklio skyrius gali būti tinkamai atnaujintas, kad būtų galima įkrauti didelės srovės baterijas nuo 100 AH iki 250 Ah.

Dėl 100Ah baterija LM338 galite tiesiog pakeisti LM196 kuri yra 10 amperų LM338 versija.

Užbortinis tranzistorius TIP36 yra tinkamai integruotas visoje IC 338 palengvinti reikiamą didelės srovės įkrovimas .

TIP36 spinduliuotės rezistorius turi būti tinkamai apskaičiuotas, nes kitaip tranzistorius gali tiesiog išsprogti, tai padaryti bandymų ir klaidų metodu, iš pradžių pradėti nuo 1 omo, tada palaipsniui jį mažinti, kol išėjime bus pasiekiamas reikalingas srovės kiekis.

didelės galios saulės keitiklis su didelės srovės akumuliatoriaus įkrovikliu

PWM funkcijos pridėjimas

Norint užtikrinti fiksuotą 220 V arba 120 V išėjimą, PWM valdiklis gali būti pridėtas prie pirmiau minėtų konstrukcijų, kaip parodyta šioje diagramoje. Kaip matyti, vartai N1, kurie iš esmės sukonfigūruoti kaip 50 arba 60 Hz osciliatoriai, yra patobulinti diodais ir puodu, leidžiančiu kintamą darbo ciklo parinktį.

Pakoregavę šį puodą, mes galime priversti osciliatorių kurti dažnius su skirtingais įjungimo / išjungimo laikotarpiais, kurie savo ruožtu įgalins mosfets įjungti ir išjungti ta pačia norma.

Pakoregavę „mosfet“ įjungimo / išjungimo laiką, mes galime proporcingai keisti srovės indukciją transformatoriuje, o tai galiausiai leis mums pakoreguoti keitiklio išėjimo RMS įtampą.

Kai išėjimo RMS bus fiksuota, keitiklis galės gaminti pastovų išėjimą, neatsižvelgiant į saulės įtampos svyravimus, kol, žinoma, įtampa nukris žemiau transformatoriaus pirminės apvijos įtampos.

Saulės keitiklis naudojant IC 4047

Kaip aprašyta anksčiau, galite prijungti bet kurį norimą keitiklį su saulės reguliatoriumi, kad galėtumėte lengvai atlikti saulės keitiklio funkciją.

Ši diagrama parodo, kaip paprasta IC 4047 keitiklis gali būti naudojamas su tuo pačiu saulės reguliatoriumi norint gauti 220 V AC arba 120 V AC iš saulės kolektoriaus.

Saulės keitiklis naudojant IC 555

Panašiai, jei norėtumėte pastatyti mažą saulės keitiklį naudodami IC 555, tai galite padaryti puikiai, integruodami IC 555 keitiklis su saulės kolektoriais reikalingam 220 V kintamajam srovei gauti.

Saulės keitiklis naudojant 2N3055 tranzistorių

The 2N3055 tranzistoriai yra labai populiarūs tarp visų elektronikos entuziastų. Šis nuostabus BJT leidžia jums sukurti gana galingus keitiklius su minimaliu dalių skaičiumi.

Jei esate vienas iš tų entuziastų, kurių šiukšlių dėžėje yra keli iš šių įrenginių, ir norėtumėte juos naudojant sukurti mažą šaunų saulės keitiklį, žemiau pateiktas paprastas dizainas gali padėti įgyvendinti jūsų svajonę.

Paprastas saulės keitiklis be įkroviklio valdiklio

Vartotojams, kurie nėra labai linkę įtraukti įkroviklio valdiklį LM338, paprastumo dėlei šis paprasčiausias PV keitiklio dizainas atrodo gerai.

Nepaisant to, kad akumuliatorius gali būti matomas be reguliatoriaus, baterija vis tiek bus įkrauta optimaliai, jei saulės kolektorius gauna reikiamą kiekį tiesioginės saulės.

Dizaino paprastumas taip pat rodo, kad švino rūgšties akumuliatoriai nėra taip sunku įkrauti.

Atminkite, kad visiškai išsikrovusiam akumuliatoriui (žemesniam nei 11 V) gali prireikti mažiausiai 8–10 valandų įkrovimo, kol inverterį bus galima įjungti reikalingam 12–220 V kintamosios srovės keitimui.

Paprastas saulės ir kintamosios srovės keitimas

Jei norite, kad jūsų saulės inverterio sistemoje būtų galima automatiškai pereiti nuo saulės kolektoriaus prie maitinimo tinklo AC, prie LM338 / LM196 reguliatoriaus įvesties galite pridėti šią relės modifikaciją:

12 V adapteris turėtų būti įvertintas taip, kad atitiktų akumuliatoriaus įtampą ir Ah specifikacijas. Pavyzdžiui, jei akumuliatoriaus galia yra 12 V 50 Ah, tada 12 V adapterį galima įvertinti nuo 15 V iki 20 V ir 5 A

Saulės keitiklis naudojant „Buck Converter“

Pirmiau pateiktoje diskusijoje mes sužinojome, kaip pagaminti paprastą saulės keitiklį su akumuliatoriaus įkrovikliu naudojant linijines IC, tokias kaip LM338, LM196 , kurie yra puikūs, kai saulės baterijų įtampa ir srovė yra tokie patys, kaip reikalaujama keitiklio.

Tokiais atvejais keitiklio galia yra maža ir ribota. Inverterių apkrovoms, kurių galia yra žymiai didesnė, saulės kolektorių išėjimo galia taip pat turės būti didelė ir atitikti reikalavimus.

Pagal šį scenarijų saulės baterijų srovė turės būti žymiai didelė. Kadangi saulės baterijas galima įsigyti su didele srove, neatrodo, kad žemos įtampos saulės energijos keitiklis, kurio galia yra nuo 200 iki 1 kva, yra labai galinga.

Tačiau aukštos įtampos, silpnos srovės saulės baterijos yra lengvai prieinamos. Ir kadangi galia yra W = V x I , saulės baterijos su didesne įtampa gali lengvai prisidėti prie didesnio galingumo saulės kolektorių.

Tai reiškia, kad šios aukštos įtampos saulės baterijos negali būti naudojamos žemos įtampos, didelio galingumo keitiklio programoms, nes įtampa gali būti nesuderinama.

Pvz., Jei turime 60 V, 5 A stiprumo saulės kolektorių ir 12 V 300 vatų keitiklį, nors dviejų analogų galia gali būti panaši, jų negalima prijungti dėl įtampos / srovės skirtumų.

Čia yra a buck keitiklis yra labai patogu ir gali būti naudojamas pertvarkant saulės baterijos įtampą į perteklinę srovę ir sumažinant įtampą, kaip nurodyta keitiklio reikalavimuose.

300 W galios saulės keitiklio grandinės darymas

Tarkime, kad norime pagaminti 300 vatų 12 V keitiklio grandinę iš saulės kolektoriaus, kurio galia yra 32 V, 15 Amperų.

Tam mums reikės 300/12 = 25 amperų išėjimo srovės iš „buck“ keitiklio.

Šis paprastas „ti.com“ „buck“ keitiklis atrodo labai efektyvus užtikrinant reikiamą 300 vatų saulės keitiklio galią.

Mes nustatome svarbius „buck bucket“ keitiklio parametrus, pateiktus šiuose skaičiavimuose:

“aukšto dažnio filtro dažnio atsakas ”

Projektavimo reikalavimai
• Saulės skydo įtampa VI = 32 V
• Dėklo keitiklio išėjimas VO = 12 V
• „Buck Converter“ išėjimas IO = 25 A
• „Buck Converter“ veikimo dažnis fOSC = 20 kHz perjungimo dažnis
• VR = 20 mV nuo piko iki piko (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A induktoriaus srovės pokytis

d = darbo ciklas = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (projektavimo tikslas)
tona = įjungimo laikas (S1 uždarytas) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = laisvas laikas (S1 atidarytas) = (1 / f) - tona = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × t / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7,8 μs] / 1,5 A
≉ 104 μH

Tai pateikia mums bako keitiklio induktoriaus specifikacijas. Vielos SWG galima optimizuoti atliekant bandymus ir klaidas. 16 SWG super emaliuoto vario viela turėtų būti pakankamai gera, kad galėtų valdyti 25 amperų srovę.

„Buck Converter“ išvesties filtro kondensatoriaus apskaičiavimas

Nustačius išvesties kaupiklio induktorių, išvesties filtro kondensatoriaus vertę galima nustatyti taip, kad atitiktų išėjimo bangų specifikacijas. Elektrolitinį kondensatorių galima įsivaizduoti kaip nuoseklų induktyvumo, varžos ir talpos santykį. Norint pasiūlyti tinkamą pulsacijos filtravimą, pulsacijos dažnis turi būti daug mažesnis už tuos, kur nuoseklus induktyvumas tampa kritinis.

Todėl abu esminiai elementai yra talpa ir efektyvusis nuoseklusis atsparumas (ESR). didžiausia ESR apskaičiuojama atsižvelgiant į pasirinktos „nuo piko iki piko“ bangų įtampos ir „nuo piko iki piko“ bangų srovės santykį.

ESR = ΔVo (bangavimas) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 omai

Žemiausia C talpos vertė, rekomenduojama pasirūpinti VO pulsacijos įtampa, esant mažesnei nei 100 mV projektiniam reikalavimui, yra išreikšta šiais skaičiavimais.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , nors didesnis nei tai tik padės pagerinti „buck“ keitiklio išėjimo bangų atsaką.

Saulės keitiklio kaupimo išvesties nustatymas

Norėdami tiksliai nustatyti 12 V, 25 amperų išėjimą, turime apskaičiuoti rezistorius R8, R9 ir R13.

R8 / R9 nusprendžia išėjimo įtampą, kurią galima pakoreguoti atsitiktinai naudojant 10K R8 ir 10k pot R9. Tada sureguliuokite 10K puodą, kad gautumėte tikslią keitiklio išėjimo įtampą.

R13 tampa srovės jutiklio rezistoriumi, keliančiu keitiklio keitiklį, ir užtikrina, kad keitiklis niekada negalės iš skydo paimti daugiau nei 25 A srovės, ir tokiu atveju jis yra išjungtas.

Rezistoriai R1 ir R2 nustato apytiksliai 1 V atskaitos vertę TL404 vidinę srovę ribojančio veikimo stiprintuvo invertuojančiam įėjimui. Rezistorius R13, nuosekliai sujungtas su apkrova, tiekia 1 V įtampą į srovės ribojimo klaidos veikimo stiprintuvo neinvertuojančią gnybtą, kai tik keitiklio srovė išsiplėtė iki 25 A. Taigi BJT PWM yra tinkamai apribotas kontroliuoti tolesnį srovės įsiurbimą. R13 vertė apskaičiuojama taip:

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

Galia = 1 x 25 = 25 vatai

Sukūrus ir išbandžius aukščiau pateiktą „buck“ keitiklį, reikiamas perteklinės skydo įtampos konversija į perteklinę išėjimo srovę, laikas prijungti bet kokią gerą kokybę 300 vatų keitiklis naudojant „buck“ keitiklį, naudojant šią blokinę schemą:

Saulės keitiklis / įkroviklis mokslo projektui

Kitame žemiau esančiame straipsnyje paaiškinta paprasta saulės keitiklio grandinė pradedantiesiems ar mokyklos mokiniams.

Čia paprastumo dėlei akumuliatorius yra tiesiogiai sujungtas su skydeliu, o automatinės perjungimo relės sistema - baterijai perjungti į keitiklį, jei nėra saulės energijos.

Grandinės paprašė ponia Swati Ojha.

Grandinės etapai

Grandinė daugiausia susideda iš dviejų pakopų: a paprastas keitiklis , ir automatinis relės perjungimas.

Dieną taip ilgai saulės šviesa išlieka pakankamai stipri, baterijos įkrovimui naudojama ir skydo įtampa maitinant keitiklį per relės perjungimo kontaktus.

Iš anksto nustatytas automatinio perjungimo grandinės nustatymas yra toks, kad susijusi relė išsijungtų, kai skydo įtampa nukrinta žemiau 13 voltų.

Pirmiau minėtas veiksmas atjungia saulės kolektorių nuo keitiklio ir prijungia įkrautą akumuliatorių su keitikliu, kad išėjimo apkrovos ir toliau veiktų naudojant baterijos energiją.

Grandinės veikimas:

Rezistoriai R1, R2, R3, R4 kartu su T1, T2 ir transformatoriumi sudaro keitiklio sekciją. 12 voltų, nukreiptų per centrinį čiaupą, ir žemė nedelsiant paleidžia keitiklį, tačiau čia mes ne tiesiogiai prijungiame akumuliatorių šiuose taškuose, o per relės perjungimo etapą.

Transistorius T3 su susijusiais komponentais ir relė sudaro relės pokyčius per etapą. LDR laikoma už namo ribų arba tokioje vietoje, kur ji gali pajusti dienos šviesą.

P1 išankstinis nustatymas yra sureguliuotas taip, kad T3 tiesiog nustoja veikti ir nutraukia relę tuo atveju, jei aplinkos šviesa nukrinta žemiau tam tikro lygio arba tiesiog tada, kai įtampa žemesnė nei 13 voltų.

Tai akivaizdžiai atsitinka, kai saulės šviesa tampa per silpna ir nebepajėgia palaikyti nurodytų įtampos lygių.

Tačiau kol saulės šviesa išlieka ryški, relė lieka įjungta, jungdama saulės kolektoriaus įtampą tiesiai prie keitiklio (transformatoriaus centrinio čiaupo) per N / O kontaktus. Taigi inverteris tampa tinkamas naudoti per saulės kolektorių dienos metu.

Saulės skydelis taip pat naudojamas įkrauti akumuliatorių per D2 dienos metu, kad sutemus jis visiškai įkrautų.

Saulės skydelis parenkamas taip, kad jis niekada nesukurtų daugiau kaip 15 voltų, net esant didžiausiai saulės šviesai.
Didžiausia šio keitiklio galia bus ne didesnė kaip 60 vatų.

Siūlomo saulės keitiklio su įkroviklio grandine, skirtas mokslo projektams, dalių sąrašas.