En aquest article intentarem entendre el concepte bàsic d’un inversor solar i també com fer un circuit inversor solar senzill però potent.

L’energia solar està disponible per a nosaltres i és d’ús lliure, a més, és una font d’energia natural il·limitada i sense fi, fàcilment accessible per a tots nosaltres.

Què té de crucial en els inversors solars?

El fet és que no hi ha res crucial en els inversors solars. Podeu utilitzar qualsevol circuit inversor normal , connecteu-lo amb un panell solar i obteniu la sortida de corrent continu a corrent altern de l’inversor.

Dit això, potser haureu de seleccionar i configureu les especificacions correctament, en cas contrari, podeu córrer el risc de danyar el vostre inversor o provocar una conversió de potència ineficient.

Per què l’inversor solar

Ja hem comentat com utilitzar panells solars per generar electricitat a partir d’energia solar o solar, en aquest article anem a discutir una disposició senzilla que ens permetrà utilitzar l’energia solar per al funcionament dels nostres electrodomèstics.

Un panell solar és capaç de convertir els rajos solars en corrent continu a nivells de potencial més baixos. Per exemple, es pot especificar un panell solar per proporcionar 36 volts a 8 amperes en condicions òptimes.

Tot i això, no podem utilitzar aquesta magnitud de potència per fer funcionar els nostres electrodomèstics, ja que aquests aparells només poden funcionar a la xarxa elèctrica o a tensions compreses entre 120 i 230 V.

A més, el corrent hauria de ser un corrent altern i no un corrent continu com es rebia normalment d'un panell solar.

Hem trobat una sèrie de circuits inversors publicat en aquest bloc i hem estudiat el seu funcionament.

Els inversors s’utilitzen per convertir i augmentar la potència de la bateria de baix voltatge a nivells de xarxa de CA d’alta tensió.

Per tant, els inversors es poden utilitzar eficaçment per convertir el corrent continu d’un panell solar en sortides de xarxa que alimentin adequadament els nostres equips domèstics.

Bàsicament en inversors, la conversió d’un potencial baix a un nivell de xarxa elevat augmentat es fa possible a causa del corrent elevat que normalment es pot obtenir a les entrades de corrent continu, com ara una bateria o un panell solar. La potència general continua sent la mateixa.

Descripció de les especificacions del corrent de tensió

Per exemple, si subministrem una entrada de 36 volts @ 8 amperes a un inversor i obtenim una sortida de 220 V @ 1,2 amperes, significa que acabem de modificar una potència d’entrada de 36 × 8 = 288 watts en 220 × 1,2 = 264 watts.

Per tant, podem veure que no és cap màgia, només modificacions dels paràmetres respectius.

Si el panell solar és capaç de generar prou intensitat i corrent, la seva sortida es pot utilitzar per accionar directament un inversor i els electrodomèstics connectats i, alhora, per carregar una bateria.

Es pot utilitzar la bateria carregada alimentació de les càrregues mitjançant l’inversor , durant les hores nocturnes quan no hi ha energia solar.

Tanmateix, si el panell solar és més petit i no pot generar prou energia, es pot utilitzar només per carregar la bateria i esdevé útil per fer funcionar l’inversor només després de la posta de sol.

Funcionament del circuit

En referència al diagrama del circuit, podem presenciar una configuració senzilla mitjançant un panell solar, un inversor i una bateria.

Les tres unitats es connecten mitjançant un circuit regulador solar que distribueix l'energia a les unitats respectives després de la regulació adequada de l'energia rebuda del panell solar.

Suposant que el voltatge serà de 36 i el corrent de 10 amperes respecte al panell solar, l’inversor es selecciona amb una tensió de funcionament d’entrada de 24 volts a 6 amperes, que proporciona una potència total d’uns 120 watts.

Una fracció dels amplificadors de panells solars que equival a uns 3 amperes s’estalvia per carregar una bateria, destinada a ser utilitzada després de la posta de sol.

També suposem que el panell solar està muntat sobre un rastrejador solar de manera que sigui capaç de complir els requisits especificats sempre que el sol sigui visible sobre el cel.

La potència d'entrada de 36 volts s'aplica a l'entrada d'un regulador que la redueix fins a 24 volts.

La càrrega connectada a la sortida de l’inversor es selecciona de manera que no forci l’inversor a més de 6 amperis del panell solar. Dels 4 amperes restants, es subministren 2 amperis a la bateria per carregar-la.

Els 2 amperes restants no s’utilitzen per mantenir una millor eficiència de tot el sistema.

Els circuits són tots els que ja he comentat als meus blocs, podem veure com es configuren de manera intel·ligent entre ells per implementar les operacions necessàries.

Per obtenir un tutorial complet, consulteu aquest article: Solar Inverter Tutorial

Llista de peces per a la secció del carregador LM338

Totes les resistències tenen 1/4 de vati al 5% de CFR tret que s’especifiqui
R1 = 120 ohms
P1 = 10K pot (es mostren 2K de manera errònia)
R4 = substituir iit per un enllaç
R3 = 0,6 x 10 / bateria AH
Transistor = BC547 (no BC557, es mostra per error)
Regulador IC = LM338
Llista de peces per a la secció d’inversors
Totes les peces fan 1/4 de watts tret que s’especifiqui
R1 = pot de 100k
R2 = 10.000
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = mosfer IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

No cal especificar les poques parts restants i es poden copiar tal com es mostra al diagrama.

Per carregar bateries de fins a 250 Ah

La secció del carregador del circuit anterior es pot actualitzar adequadament per permetre la càrrega de bateries de gran corrent de l’ordre de 100 AH a 250 Ah.

Per a Bateria de 100 Ah simplement podeu substituir el LM338 per LM196 que és una versió de 10 amp del LM338.

Un forabord transistor TIP36 s’integra adequadament a l’IC 338 per facilitar el requerit alta càrrega de corrent .

La resistència de l’emissor de TIP36 s’ha de calcular adequadament, en cas contrari, el transistor només podria esclatar, fer-ho per mètode d’assaig i error, començar amb 1 ohm inicialment i, a continuació, anar reduint-lo gradualment fins que la quantitat de corrent requerida es pugui aconseguir a la sortida.

inversor solar d’alta potència amb carregador de bateries d’alta intensitat

Addició d’una funció PWM

Per assegurar una sortida fixa de 220V o 120V, es podria afegir un control PWM als dissenys anteriors tal com es mostra al diagrama següent. Com es pot veure, la porta N1, que bàsicament es configura com un oscil·lador de 50 o 60Hz, està millorada amb díodes i un pot per habilitar una opció de cicle de treball variable.

Circuit inversor solar controlat per PWM

Ajustant aquest pot, podem forçar l’oscil·lador a crear freqüències amb diferents períodes ON / OFF que al seu torn permetran la mosfets per activar i desactivar amb la mateixa taxa.

Ajustant el temps d’activació / apagat del mosfet podem variar proporcionalment la inducció de corrent al transformador, cosa que ens permetrà ajustar la tensió RMS de sortida del convertidor.

Un cop fixada la sortida RMS, l’inversor serà capaç de produir una sortida constant independentment de les variacions de tensió solar, fins que, per descomptat, la tensió caigui per sota de l’especificació de tensió del bobinatge primari del transformador.

Inversor solar mitjançant IC 4047

Com es va descriure anteriorment, podeu connectar qualsevol inversor desitjat amb un regulador solar per implementar una funció fàcil d’inversor solar.

El següent diagrama mostra com és simple Inversor IC 4047 es pot utilitzar amb el mateix regulador solar per obtenir 220 V CA o 120 V CA del panell solar.

Inversor solar amb IC 555

De la mateixa manera, si esteu interessats en construir un petit inversor solar mitjançant IC 555, podeu fer-ho molt bé integrant un Inversor IC 555 amb panell solar per obtenir els 220V CA necessaris.

Inversor solar mitjançant transistor 2N3055

El 2N3055 transistors són molt populars entre tots els entusiastes de l'electrònica. I aquest sorprenent BJT us permet construir inversors força potents amb un nombre mínim de peces.

Si sou d'aquests entusiastes que tenen alguns d'aquests dispositius a la vostra escombrera i esteu interessats en crear un petit inversor solar que els utilitzi, el següent disseny senzill us pot ajudar a complir el vostre somni.

Inversor solar senzill sense controlador de carregador

Per als usuaris que no vulguin incloure el controlador de carregador LM338, per simplicitat, el següent disseny d’inversors fotovoltaics més senzill té bon aspecte.

Tot i que la bateria es pot veure sense un regulador, la bateria es carregarà de manera òptima, sempre que el panell solar obtingui la quantitat adequada de sol directe.

La simplicitat del disseny també indica el fet que bateries de plom àcid no són tan difícils de carregar al cap i a la fi.

Recordeu que una bateria completament descarregada (per sota d’11V) pot requerir de 8 a 10 hores de càrrega com a mínim fins que l’inversor es pugui engegar per a la conversió de 12V a 220V CA necessària.

Canvi principal de Solar a CA principal

Si voleu que el vostre sistema inversor solar tingui la possibilitat d’un canvi automàtic de panell solar a xarxa elèctrica CA, podeu afegir la següent modificació del relé a l’entrada del regulador LM338 / LM196:

L'adaptador de 12 V s'ha de classificar per adaptar-se al voltatge de la bateria i a les especificacions d'Ah. Per exemple, si la bateria té 12 V 50 Ah, l'adaptador de 12 V es pot classificar entre 15 V i 20 V i 5 amperes

Inversor solar mitjançant convertidor Buck

A la discussió anterior vam aprendre a fer inversors solars simples amb carregador de bateria mitjançant circuits integrats lineals com LM338, LM196 , que són excel·lents quan el voltatge i el corrent del panell solar són els mateixos que els requerits per l’inversor.

En aquests casos, la potència de l’inversor és reduïda i reduïda. Per a càrregues d'inversors amb una potència significativament superior, la potència de sortida del panell solar també haurà de ser gran i al mateix nivell que els requisits.

En aquest escenari, el corrent del panell solar haurà de ser significativament alt. Però, atès que els panells solars estan disponibles amb un alt corrent, el convertidor solar d’alta potència de baixa tensió de l’ordre de 200 watts a 1 kva no sembla fàcilment factible.

No obstant això, els panells solars d’alta tensió i baix corrent estan fàcilment disponibles. I ja que la potència és W = V x I , els panells solars amb tensions més altes poden contribuir fàcilment a un panell solar de més potència.

Dit això, aquests panells solars d'alta tensió no es poden utilitzar per a aplicacions d'inversors de baixa tensió i alta potència, ja que és possible que les tensions no siguin compatibles.

Per exemple, si tenim un panell solar de 60 V, 5 Amp i un inversor de 12 V de 300 watts, tot i que la potència nominal de les dues contraparts pot ser similar, no es poden connectar a causa de les diferències de tensió / corrent.

Aquí és on convertidor de dòlars és molt útil i es pot aplicar per convertir l'excés de tensió del panell solar en excés de corrent i reduir l'excés de tensió, segons els requisits de l'inversor.

Realització d’un circuit d’inversors solars de 300 watts

Suposem que volem fer un circuit inverter de 300 watts de 12 V a partir d’un panell solar de 32 V i 15 Amperes.

Per a això, necessitarem un corrent de sortida de 300/12 = 25 amperes del convertidor buck.

El següent convertidor senzill de ti.com sembla extremadament eficient en proporcionar la potència necessària per al nostre inversor solar de 300 watts.

Arreglem els paràmetres importants del convertidor de dòlars tal com es dóna en els càlculs següents:

Requisits de disseny
• Voltatge del panell solar VI = 32 V
• Sortida del convertidor Buck VO = 12 V
• IO de sortida del convertidor Buck = 25 A
• Freqüència de funcionament del convertidor Buck fOSC = freqüència de commutació de 20 kHz
• VR = 20-mV pic a pic (VRIPPLE)
• ΔIL = 1,5-A canvi de corrent d’inductor

d = cicle de treball = VO / VI = 12 V / 32 V = 0,375
f = 20 kHz (objectiu de disseny)
tona = temps activat (S1 tancat) = (1 / f) × d = 7,8 μs
toff = temps lliure (S1 obert) = (1 / f) - tona = 42,2 μs
L ≉ (VI - VO) × ton / ΔIL
≉ [(32 V - 12 V) × 7.8 μs] /1.5 A
≉ 104 μH

Això ens proporciona les especificacions de l’inductor del convertidor buck. El cable SWG es pot optimitzar mitjançant proves i errors. Un filferro de coure super esmaltat de 16 SWG hauria de ser prou bo per manejar corrent de 25 A.

Càlcul del condensador de filtre de sortida per al convertidor Buck

Després de determinar l’inductor de sortida de buck, el valor del condensador de filtre de sortida es pot determinar per coincidir amb les especificacions de l’ondulació de sortida. Un condensador electrolític es podria imaginar com una relació en sèrie d'una inductància, una resistència i una capacitat. Per oferir un filtratge d’ondulació decent, la freqüència d’ondulació ha de ser molt inferior a les freqüències en què la inductància de la sèrie esdevé crítica.

Per tant, tots dos elements crucials són la capacitat i la resistència efectiva en sèrie (ESR). l'ESR més alt es calcula d'acord amb la relació entre la tensió d'ondulació de pic a pic escollida i el corrent d'ondulació de pic a pic.

ESR = ΔVo (ondulació) / ΔIL = V / 1,5 = 0,067 Ohms

El valor de capacitància C més baix recomanat per tenir cura del voltatge d’ondulació VO a un nivell inferior al requisit de disseny de 100 mV s’expressa en els càlculs següents.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1,5 / 8 x 20 x 10³x 0,1 V = 94 uF , tot i que més alt que això només ajudarà a millorar la resposta de l'ondulació de sortida del convertidor de dòlars.

Configuració de la sortida Buck per al inversor solar

Per configurar amb precisió la sortida de 12 V, 25 Amps, hem de calcular les resistències R8, R9 i R13.

R8 / R9 decideix el voltatge de sortida que es pot modificar utilitzant aleatòriament un 10K per a R8 i un pot de 10k per a R9. A continuació, ajusteu el pot de 10K per obtenir la tensió de sortida exacta de l’inversor.

R13 es converteix en la resistència de detecció de corrent per al convertidor de dòlars i garanteix que l’inversor mai sigui capaç de treure més de 25 Amp de corrent del panell i que s’apagui en aquest cas.

Els resistors R1 i R2 estableixen la referència d’aproximadament 1 V per a l’entrada inversora de l’ampli operatiu intern que limita el corrent TL404. La resistència R13, que es connecta en sèrie amb la càrrega, lliura 1 V al terminal no inversor de l’amplificador operatiu d’error que limita el corrent tan aviat com el corrent de l’inversor s’estén a 25 A. El PWM dels BJTs queda restringit controlar la ingesta de corrent. El valor R13 es calcula tal com s’indica a:

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

Potència = 1 x 25 = 25 watts

Una vegada que es construeix i converteix el convertidor de dòlars anterior per comprovar la conversió necessària de l'excés de tensió del panell a l'excés de corrent de sortida, és hora de connectar qualsevol bona qualitat Inversor de 300 watts amb el convertidor Buck, amb l'ajut del següent diagrama de blocs:

“filtres de pas baix i alt ”

Inversor / carregador solar per a projecte científic

El següent article següent explica un senzill circuit d’inversors solars per a principiants o estudiants de l’escola.

Aquí la bateria es connecta directament amb el panell per simplificar-la, i un sistema de relé de canvi automàtic per canviar la bateria a l’inversor en absència d’energia solar.

El circuit va ser sol·licitat per la Sra. Swati Ojha.

Les Etapes del Circuit

El circuit consta principalment de dues etapes: a inversor simple , i el canvi automàtic de relés.

Durant el dia durant tant de temps, la llum del sol es manté raonablement forta, la tensió del panell s’utilitza per carregar la bateria i també per alimentació de l’inversor mitjançant els contactes de canvi de relé.

La configuració del circuit de commutació automàtica està configurada de manera que el relé associat es desactivi quan la tensió del panell cau per sota de 13 volts.

L'acció anterior desconnecta el panell solar de l'inversor i connecta la bateria carregada amb l'inversor de manera que les càrregues de sortida continuen funcionant utilitzant l'energia de la bateria.

Funcionament del circuit:

Les resistències R1, R2, R3, R4 juntament amb T1, T2 i el transformador formen la secció de l’inversor. S'apliquen 12 volts a l'aixeta central i el sòl arrenca l'inversor immediatament, però aquí no connectem la bateria directament en aquests punts, sinó a través d'una etapa de canvi de relé.

El transistor T3 amb els components i el relé associats forma el canvi de relé al llarg de l’etapa. El LDR es manté fora de casa o en una posició on pot percebre la llum del dia.

El preajust P1 s’ajusta de manera que T3 només deixi de conduir-lo i talli el relé en cas que la llum ambiental caigui per sota d’un determinat nivell, o simplement quan el voltatge baixi de 13 volts.

Evidentment, això passa quan la llum solar es fa massa feble i ja no és capaç de mantenir els nivells de tensió especificats.

Tanmateix, mentre la llum del sol quedi brillant, el relé es manté activat, connectant la tensió del panell solar directament a l’inversor (aixeta central del transformador) a través dels contactes N / O. Així, el convertidor es pot utilitzar a través del panell solar durant el dia.

El panell solar també s'utilitza simultàniament per carregar la bateria mitjançant D2 durant el dia, de manera que es carrega completament quan es fa de nit.

El panell solar es selecciona de manera que mai no generi més de 15 volts, fins i tot amb els nivells màxims de llum solar.
La potència màxima d’aquest inversor no superarà els 60 watts.

Llista de peces per a l’inversor solar amb circuit de carregador proposat per a projectes científics.