Bagaimana Mendesain Sirkuit Solar Inverter

Bagaimana Mendesain Sirkuit Solar Inverter

Ketika inverter DC ke AC dioperasikan melalui panel surya, hal itu disebut inverter surya. Tenaga panel surya secara langsung digunakan untuk mengoperasikan inverter atau digunakan untuk mengisi daya baterai inverter. Dalam kedua kasus, inverter bekerja tanpa bergantung pada daya jaringan utilitas utama.



Merancang a inverter surya rangkaian pada dasarnya membutuhkan dua parameter untuk dapat dikonfigurasi dengan benar, yaitu rangkaian inverter dan spesifikasi panel surya. Tutorial berikut menjelaskan detailnya secara menyeluruh.

Membangun Solar Inverter

Jika Anda tertarik untuk buat inverter surya Anda sendiri Maka Anda harus memiliki pengetahuan yang mendalam tentang rangkaian inverter atau konverter, dan lainnya bagaimana memilih panel surya dengan benar .





Ada dua pilihan untuk dilakukan dari sini: Jika menurut Anda membuat inverter jauh lebih rumit, dalam hal ini Anda dapat memilih untuk membeli inverter yang sudah jadi yang saat ini banyak tersedia dalam berbagai bentuk, ukuran dan spesifikasi, dan kemudian belajar hanya tentang panel surya untuk integrasi / instalasi yang diperlukan.

Pilihan lainnya adalah mempelajari kedua rekannya dan kemudian menikmati membangun inverter surya DIY Anda sendiri dengan bijaksana.



Dalam kedua kasus belajar tentang panel surya menjadi bagian penting dari proses, jadi mari kita pelajari terlebih dahulu tentang perangkat penting ini.

Spesifikasi Panel Surya

Panel surya hanyalah suatu bentuk catu daya yang menghasilkan DC murni .

Karena DC ini bergantung pada intensitas sinar matahari, keluarannya biasanya tidak konsisten dan bervariasi dengan posisi cahaya matahari dan kondisi iklim.

Meskipun panel surya juga merupakan salah satu bentuk catu daya, namun sangat berbeda dari catu daya rumah biasa kami yang menggunakan transformator atau SMP. Perbedaannya terletak pada spesifikasi arus dan tegangan antara kedua varian ini.

Catu daya DC rumah kami dinilai menghasilkan jumlah arus yang lebih tinggi, dan dengan voltase yang sesuai dengan beban atau aplikasi tertentu.

Misalnya a pengisi daya ponsel mungkin dilengkapi untuk menghasilkan 5V pada 1 amp untuk mengisi daya ponsel pintar , di sini 1 amp cukup tinggi dan 5V sangat kompatibel, membuat segala sesuatunya sangat efisien untuk kebutuhan aplikasi.

Sedangkan panel surya mungkin justru sebaliknya, biasanya tidak memiliki arus dan dapat dinilai untuk menghasilkan tegangan yang jauh lebih tinggi, yang mungkin sangat tidak cocok untuk beban DC umum seperti inverter baterai 12V, pengisi daya seluler, dll.

Aspek ini membuat perancangan solar inverter sedikit sulit dan memerlukan beberapa perhitungan dan pemikiran untuk mendapatkan sistem yang benar dan efisien secara teknis.

Memilih Panel Surya Kanan

Untuk memilih panel surya yang tepat , hal mendasar yang harus diperhatikan adalah bahwa watt matahari rata-rata tidak boleh kurang dari pemakaian watt beban rata-rata.

Katakanlah baterai 12V perlu diisi daya pada kecepatan 10amp, maka panel surya harus memiliki daya minimum 12 x 10 = 120 watt setiap saat selama ada cukup sinar matahari.

Karena umumnya sulit untuk menemukan panel surya yang memiliki voltase lebih rendah dan spesifikasi arus lebih tinggi, kita harus melanjutkan dengan apa yang sudah tersedia di pasaran (dengan voltase tinggi, spesifikasi arus rendah), dan kemudian menyesuaikan kondisi yang sesuai.

Misalnya jika persyaratan beban Anda mengatakan 12V, 10 amp, dan Anda tidak bisa mendapatkan panel surya dengan spesifikasi ini, Anda mungkin terpaksa memilih pasangan yang tidak kompatibel seperti panel surya 48V, 3 amp yang terlihat lebih layak untuk digunakan. mendapatkan.

Di sini panel memberi kita keuntungan tegangan, tetapi kerugian arus.

Oleh karena itu, Anda tidak dapat menghubungkan panel 48V / 3amp secara langsung dengan beban 12V 10 amp Anda (seperti baterai 12V 100 AH) karena melakukan ini akan memaksa tegangan panel turun ke 12V, pada 3 amp membuat semuanya menjadi sangat tidak efisien.

Itu berarti membayar untuk panel 48 x 3 = 144 watt dan sebagai gantinya mendapatkan output 12 x 3 = 36 watt ... itu tidak baik.

Untuk memastikan efisiensi yang optimal, kami perlu memanfaatkan keuntungan tegangan panel dan mengubahnya menjadi arus yang setara untuk beban 'tidak kompatibel' kami.

Ini dapat dilakukan dengan sangat mudah menggunakan konverter uang.

Anda akan Membutuhkan Buck-Converter untuk Membuat Solar Inverter

Konverter uang secara efektif akan mengubah file kelebihan tegangan dari panel surya Anda menjadi jumlah arus yang setara (amp) memastikan rasio output / input = 1 yang optimal.

Ada beberapa aspek di sini yang perlu dipertimbangkan. Jika Anda bermaksud untuk mengisi baterai bertegangan lebih rendah untuk digunakan nanti dengan inveter maka konverter uang akan sesuai dengan aplikasi Anda.

Namun jika Anda berniat untuk menggunakan inverter dengan keluaran panel surya pada siang hari secara bersamaan sambil menghasilkan daya, maka konverter uang tidak akan diperlukan, melainkan Anda dapat menghubungkan inverter langsung dengan panel. Kami akan membahas kedua opsi ini secara terpisah.

Untuk kasus pertama di mana Anda mungkin perlu mengisi baterai untuk digunakan nanti dengan inverter terutama ketika tegangan baterai jauh lebih rendah dari tegangan panel, maka konverter uang mungkin diperlukan.

Saya telah membahas beberapa artikel terkait konverter uang dan saya telah mendapatkan persamaan terakhir yang dapat langsung diterapkan saat merancang konverter uang untuk aplikasi inverter surya, Anda dapat membaca dua artikel berikut untuk mendapatkan pemahaman yang mudah tentang konsep tersebut.

Cara Kerja Pengonversi Buck

Menghitung Tegangan, Arus dalam Induktor Buck

Setelah membaca posting di atas, Anda mungkin telah memahami secara kasar tentang cara menerapkan konverter uang saat merancang rangkaian inverter surya.

Jika Anda merasa tidak nyaman dengan rumus dan perhitungan, pendekatan praktis berikut dapat digunakan untuk mendapatkan hasil desain konverter uang yang paling disukai untuk panel surya Anda:

Sirkuit Buck-Converter paling sederhana

Sirkuit Buck-Converter paling sederhana

Diagram di atas menunjukkan rangkaian konverter buck berbasis IC 555 sederhana.

Kita dapat melihat dua pot, pot atas mengoptimalkan frekuensi buck, dan pot bawah mengoptimalkan PWM, kedua penyesuaian ini dapat disesuaikan untuk mendapatkan respons optimal di seluruh C.

Transistor BC557 dan resistor 0,6 ohm membentuk pembatas arus untuk melindungi TIP127 (transistor driver) dari arus berlebih selama proses penyesuaian, nantinya nilai resistansi ini dapat disesuaikan untuk keluaran arus yang lebih tinggi bersama dengan transistor driver dengan nilai lebih tinggi.

Memilih induktor bisa jadi rumit .....

1) Frekuensi mungkin terkait dengan induktor diameter, diameter bawah akan memanggil frekuensi yang lebih tinggi dan sebaliknya,

dua) Jumlah belokan akan mempengaruhi tegangan keluaran dan juga arus keluaran dan parameter ini akan terkait dengan penyesuaian PWM.

3) Ketebalan kawat akan menentukan batas arus untuk keluaran, semua ini perlu dioptimalkan dengan beberapa trial and error.

Sebagai aturan praktis, mulailah dengan diameter 1/2 inci dan jumlah putaran yang sama dengan tegangan suplai .... gunakan ferit sebagai inti, dan setelah ini Anda dapat memulai proses pengoptimalan yang disarankan di atas.

Ini menangani konverter uang yang dapat digunakan dengan panel surya tegangan tinggi / arus rendah yang diberikan untuk mendapatkan tegangan rendah yang dioptimalkan / keluaran arus yang lebih tinggi, sesuai spesifikasi beban, memenuhi persamaan:

(o / p watt) dibagi (i / p watt) = Dekat dengan 1

Jika pengoptimalan buck converter di atas tampak sulit, Anda mungkin dapat melakukan pengujian berikut ini Sirkuit konverter buck charger surya PWM pilihan:

Di sini R8, R9 dapat diatur untuk mengatur tegangan keluaran, dan R13 untuk mengoptimalkan keluaran arus.

Setelah membangun dan mengkonfigurasi konverter uang dengan panel surya yang sesuai, output yang dioptimalkan dengan sempurna dapat diharapkan untuk mengisi daya baterai tertentu.

Sekarang, karena konverter di atas tidak difasilitasi dengan pemutusan muatan penuh, rangkaian cut-off berbasis opamp eksternal mungkin diperlukan tambahan untuk mengaktifkan fitur pengisian otomatis seperti gambar dibawah.

Menambahkan Cut-off Pengisian Penuh ke Output Konverter Buck

Menambahkan Cut-off Pengisian Penuh ke Output Konverter Buck
  • Sirkuit cut-off muatan penuh sederhana yang ditunjukkan dapat ditambahkan dengan konverter buck untuk memastikan bahwa baterai tidak pernah terisi penuh setelah mencapai tingkat pengisian penuh yang ditentukan.
  • Desain konverter uang di atas akan memungkinkan Anda mendapatkan pengisian daya yang cukup efisien dan optimal untuk baterai yang terhubung.
  • Meskipun konverter uang ini akan memberikan hasil yang baik, efisiensinya dapat memburuk saat matahari terbenam.
  • Untuk mengatasi ini, orang dapat berpikir untuk menggunakan rangkaian pengisi daya MPPT untuk memperoleh keluaran paling optimal dari rangkaian buckcircuit.
  • Jadi sirkuit Buck dalam hubungannya dengan sirkuit MPPT yang mengoptimalkan diri dapat membantu menghasilkan hasil maksimal dari cahaya matahari yang tersedia.
  • Saya sudah menjelaskan a posting terkait di salah satu posting saya sebelumnya, hal yang sama bisa diterapkan saat merancang rangkaian inverter surya

Tenaga surya Inverter tanpa Buck Converter atau MPPT

Pada bagian sebelumnya kita telah belajar merancang inverter surya menggunakan konverter uang untuk inverter dengan tegangan baterai lebih rendah dari panel dan yang dimaksudkan untuk dioperasikan pada malam hari, menggunakan baterai yang sama yang diisi pada siang hari.

Ini sebaliknya berarti bahwa jika voltase baterai ditingkatkan entah bagaimana mendekati kira-kira dengan voltase panel maka konverter uang dapat dihindari.

Ini mungkin juga berlaku untuk inverter yang mungkin dimaksudkan untuk dioperasikan LANGSUNG selama siang hari, yang berarti secara bersamaan saat panel menghasilkan listrik dari sinar matahari.

Untuk operasi waktu siang hari secara simultan, inverter yang dirancang sesuai dapat langsung dikonfigurasi dengan panel surya terhitung yang memiliki spesifikasi yang benar seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Sekali lagi kita harus memastikan bahwa watt rata-rata panel lebih tinggi dari konsumsi watt maksimum yang dibutuhkan dari beban inverter.

Katakanlah kita memiliki file inverter dinilai bekerja dengan beban 200 watt , maka panel harus diberi nilai 250 watt untuk respons yang konsisten.

Oleh karena itu panel bisa menjadi 60V, 5 amp, dan inverter dapat dinilai sekitar 48V, 4amp , seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut:

Solar Inverter tanpa Buck Converter atau MPPT

Pada inverter surya ini, panel dapat dilihat langsung terpasang pada rangkaian inverter dan inverter mampu menghasilkan daya yang dibutuhkan selama sinar matahari masuk secara optimal pada panel.

Inverter akan terus bekerja pada tingkat keluaran daya yang cukup baik selama panel menghasilkan tegangan di atas 45V ...... yaitu 60V pada puncak dan mungkin turun menjadi 45V pada sore hari.

Dari rangkaian inverter 48V yang ditampilkan di atas terbukti bahwa desain inverter surya tidak perlu terlalu krusial dengan fitur dan spesifikasinya.

Anda dapat menghubungkan segala bentuk inverter dengan panel surya apa pun untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.

Ini menyiratkan bahwa Anda bisa pilih rangkaian inverter apa saja dari daftar , dan konfigurasikan dengan panel surya yang diperoleh, dan mulai menuai listrik gratis sesuka hati.

Satu-satunya parameter penting tetapi mudah untuk diterapkan adalah tegangan dan spesifikasi inverter dan panel surya saat ini yang tidak boleh berbeda jauh, seperti yang dijelaskan dalam pembahasan kita sebelumnya.

Rangkaian Inverter Surya Gelombang Sinus

Semua desain yang dibahas sejauh ini dimaksudkan untuk menghasilkan output gelombang persegi, namun untuk beberapa aplikasi, gelombang persegi mungkin tidak diinginkan dan mungkin memerlukan bentuk gelombang yang ditingkatkan setara dengan gelombang sinus, untuk persyaratan seperti itu, rangkaian pengumpanan PWM dapat diterapkan seperti yang ditunjukkan di bawah:

Rangkaian Inverter Surya Gelombang Sinus

Catatan: Pin SD # 5 salah ditampilkan terhubung dengan Ct, pastikan untuk menghubungkannya dengan garis ground dan bukan dengan Ct.

Rangkaian inverter surya di atas dengan menggunakan gelombang sinus PWM dapat dipelajari secara lengkap pada artikel yang berjudul Rangkaian inverter surya 1,5 ton AC

Dari tutorial di atas sekarang jelas bahwa merancang inverter surya ternyata tidak begitu sulit dan dapat diimplementasikan secara efisien jika Anda dilengkapi dengan beberapa pengetahuan dasar tentang konsep elektronik seperti konversi uang, panel surya dan inverter.

Versi sinewave di atas bisa jadi terlihat di sini :

Masih bingung? Jangan ragu untuk menggunakan kotak komentar untuk mengungkapkan pemikiran Anda yang berharga.




Sepasang: Cara Menambahkan Fasilitas Dimmer ke Bohlam LED Berikutnya: Sirkuit Pintu Elektronik untuk Hewan Peliharaan - Dibuka saat Hewan Peliharaan Mendekati Pintu