Inverteri diellor më efikas jashtë rrjetit në botë: 3 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Energjia diellore është e ardhmja. Panelet mund të zgjasin për shumë dekada. Le të themi se keni një sistem diellor jashtë rrjetit. Ju keni një frigorifer/frigorifer dhe një mori gjërash të tjera për të punuar në kabinën tuaj të bukur të largët. Ju nuk mund të përballoni të hidhni energji! Pra, është turp kur 6000 vat panelet tuaja diellore përfundojnë si, të themi, 5200 vat në prizë AC për 40 vitet e ardhshme. Po sikur të mund të eliminonit të gjithë transformatorët, kështu që një inverter diellor me valë sinus të pastër 6000 Watt do të peshonte vetëm disa kilogramë? Po sikur të mund të eliminonit të gjithë modulimin e gjerësisë së pulsit, dhe të kishit ndërrim absolutisht minimal të transistorëve, dhe akoma të kishit një shtrembërim jashtëzakonisht të vogël harmonik total?

Pajisja nuk është shumë e komplikuar për këtë. Thjesht keni nevojë për një qark që mund të kontrollojë në mënyrë të pavarur 3 ura të veçanta H. Unë kam një faturë të materialeve për qarkun tim, si dhe softuer dhe skematik/pcb për prototipin tim të parë. Ato janë lirisht të disponueshme nëse më dërgoni me email në [email protected]. Unë nuk jam në gjendje t'i bashkoj ato pasi nuk janë në formatin e kërkuar të të dhënave. Për të lexuar skedarët.sch dhe.pcb, do t'ju duhet të shkarkoni PCB Designspark, e cila është falas.

Ky udhëzues do të shpjegojë kryesisht teorinë e funksionimit, kështu që ju mund ta bëni këtë për aq kohë sa mund t'i ndërroni ato ura H në sekuencat e nevojshme.

Shënim: Unë nuk e di me siguri nëse kjo është më efikasja në botë, por mund të jetë shumë mirë (kulmi 99.5% është mjaft i mirë), dhe funksionon.

Furnizimet:

Bateri me cikël të thellë 13, ose 13*2, ose 13*3, ose 13*4,… 12v

Një qark elektronik shumë themelor që mund të kontrollojë në mënyrë të pavarur 3 ura H. Kam bërë një prototip, dhe jam i lumtur që ndaj PCB dhe Schematic, por ju me siguri mund ta bëni ndryshe nga sa e bëra unë. Unë gjithashtu jam duke bërë një version të ri të PCB që do të jetë në shitje nëse dikush e dëshiron atë.

Hapi 1: Teoria e Operacionit

A keni vënë re ndonjëherë se mund të gjeneroni numrat e plotë -13, -12, -11,…, 11, 12, 13 nga

A*1 + B*3 + C*9

ku A, B dhe C mund të jenë -1, 0, ose +1? Për shembull, nëse A = +1, B = -1, C = 1, ju merrni

+1*1 + -1*3 + 1*9 = 1 - 3 + 9 = +7

Pra, ajo që duhet të bëjmë është të bëjmë 3 ishuj të izoluar të baterive. Në ishullin e parë, keni 9 bateri 12v. Në ishullin tjetër keni 3 bateri 12v. Në ishullin përfundimtar keni 1 bateri 12v. Në një sistem diellor, kjo do të thotë gjithashtu të kesh 3 MPPT të veçanta. (Unë do të kem një udhëzues në një MPPT të lirë për çdo tension shumë shpejt). Ky është një kompromis i kësaj metode.

Për të bërë +1 në një urë të plotë, fikni 1L, ndizni 1H, fikni 2H dhe ndizni 2L.

Për të bërë 0 në një urë të plotë, fikni 1L, ndizni 1H, fikni 2L dhe ndizni 2H.

Për të bërë -1 në një urë të plotë, fikni 1H, ndizni 1L, fikni 2L dhe ndizni 2H.

Me 1H, dua të them mosfetin e parë të lartë anësor, 1L është mosfetin e parë anësor të ulët, etj…

Tani, për të bërë një valë sinus, thjesht ndërroni urat tuaja H nga -13 në +13, dhe kthehuni në -13, deri në +13, pa pushim dhe pa pushim. E tëra çfarë ju duhet të bëni është të siguroheni që koha e ndërrimit të bëhet në mënyrë që të shkoni nga -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 në 1/60 sekondë (1/50 sekondë në Evropë!), Dhe ju vetëm duhet të bëni ndryshimet e gjendjeve në mënyrë që të përputhet në të vërtetë me formën e një valë sinusiale. Ju në thelb po ndërtoni një valë sinus nga legos të madhësisë 1.

Ky proces mund të zgjatet në mënyrë që të mund të gjeneroni numrat e plotë -40, -39,…, +39, +40 nga

A*1 + B*3 + C*9 + D*27

ku A, B, C dhe D mund të jenë -1, 0, ose +1. Në atë rast, mund të përdorni gjithsej, të themi, 40 bateri litiumi Nissan Leaf dhe të bëni 240vAC në vend të 120vAC. Dhe në atë rast, madhësitë e legos janë shumë më të vogla. Ju merrni gjithsej 81 hapa në valën tuaj sinus në këtë rast dhe jo vetëm 27 (-40,…, +40 vs -13,…, +13).

Ky konfigurim është i ndjeshëm ndaj faktorit të fuqisë. Si ndahet fuqia midis 3 ishujve lidhet me faktorin e fuqisë. Kjo mund të ndikojë në sa vat duhet të lini mënjanë për secilin nga 3 panelet diellore të ishullit. Gjithashtu, nëse faktori juaj i fuqisë është vërtet i keq, është e mundur që një ishull të ngarkohet mesatarisht më shumë sesa të shkarkohet. Pra, është e rëndësishme të siguroheni që faktori juaj i fuqisë të mos jetë i tmerrshëm. Situata ideale për këtë do të ishin 3 ishuj me kapacitet të pafund.

Hapi 2: Pra, pse është kaq erë e keqe?

Frekuenca e ndërrimit është qesharake e ngadaltë. Për urën H që ndërron 9 bateri në seri, ju keni vetëm 4 ndryshime të gjendjes në 1/60 sekondë. Për H-brirdge që kalon 3 bateri në seri, ju keni vetëm 16 ndryshime të gjendjes në 1/60 sekondë. Për urën e fundit H, keni 52 ndryshime të gjendjes në 1/60 sekondë. Zakonisht, në një inverter, mosfetë po kalojnë në ndoshta 100KHz ose edhe më shumë.

Tjetra, ju nevojiten vetëm mosfetë që janë vlerësuar për bateritë e tyre përkatëse. Pra, për urën H me bateri të vetme, një mosfet 40v do të ishte më se i sigurt. Ka 40V MOSFET atje që kanë një rezistencë ON më pak se 0.001 Ohms. Për urën H me 3 bateri, mund të përdorni me siguri mosfetë 60v. Për urën H me 9 bateri, mund të përdorni mosfetë 150v. Rezulton se ura e tensionit më të lartë kalon më rrallë, gjë që është shumë e rëndë për sa i përket humbjeve.

Për më tepër, nuk ka induktorë të mëdhenj të filtrit, asnjë transformator dhe humbjet e lidhura me të, etj…

Hapi 3: Prototipi

Në prototipin tim, kam përdorur mikrokontrolluesin dsPIC30F4011. Në thelb thjesht ndërron portet që kontrollojnë urat H në kohën e duhur. Nuk ka vonesë për gjenerimin e një tensioni të caktuar. Çfarëdo tensioni që dëshironi është i disponueshëm në rreth 100 nanosekonda. Ju mund të përdorni 12 DC/DC të izoluar 1 vat për ndërrimin e furnizimeve të MOSFET. Vlerësimi i përgjithshëm i energjisë është rreth 10 kW kulm, dhe ndoshta 6 ose 7 kw i vazhdueshëm. Kostoja totale është disa qindra dollarë për gjithçka.

Në të vërtetë është e mundur të rregullohet edhe tensioni. Le të themi se drejtimi i 3 urave H në seri nga -13 në +13 e bën formën e valës AC shumë të madhe. Ju thjesht mund të zgjidhni të ekzekutoni nga -12 në +12 në vend, ose -11 në +11, ose çfarëdo.

Një gjë softueri që do të ndryshoja është, siç mund ta shihni nga fotografia e oshiloskopit, koha e ndryshimit të gjendjes që zgjodha nuk e bëri valën sinusale plotësisht simetrike. Unë thjesht do të rregulloja kohën pranë pjesës së sipërme të formës së valës pak. Bukuria e kësaj qasjeje është, ju mund të bëni një valë AC të çdo forme që dëshironi.

Gjithashtu nuk mund të jetë një ide e keqe të kesh një induktor të vogël në daljen e secilës prej 2 linjave AC, dhe ndoshta një kapacitet të vogël nga njëra nga linjat AC në tjetrën, pas 2 induktorëve. Induktorët do të lejonin që dalja aktuale të ndryshonte pak më ngadalë, duke i dhënë një mbrojtje të tepërt harduerike një mundësi për të shkaktuar në rast të një qarku të shkurtër.

Vini re se ka 6 tela të rëndë në njërën nga fotografitë. Ata shkojnë në 3 ishujt e veçantë të baterive. Pastaj ka 2 tela të rëndë që janë për fuqinë 120vAC.