Kõige tõhusam võrguväline päikeseenergia inverter maailmas: 3 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:45

Päikeseenergia on tulevik. Paneelid võivad kesta mitu aastakümmet. Oletame, et teil on võrgust väljas päikesesüsteem. Teil on oma ilusas kaugkabiinis jooksmiseks külmkapp/sügavkülmik ja hunnik muud kraami. Sa ei saa endale lubada energia äraviskamist! Niisiis, on kahju, kui teie 6000 vatti päikesepaneele jõuavad järgmise 40 aasta jooksul vahelduvvoolu pistikupesasse näiteks 5200 vatti. Mis oleks, kui saaksite kõrvaldada kõik trafod, nii et 6000 -vatine siinuslaine päikeseinverter kaaluks vaid paar kilo? Mis siis, kui saaksite kõrvaldada igasuguse impulsi laiuse modulatsiooni ja transistoride minimaalse lülitamise ning minimaalse harmoonilise moonutuse?

Riistvara pole selle jaoks eriti keeruline. Teil on vaja ainult vooluringi, mis suudab iseseisvalt juhtida 3 eraldi H-silda. Mul on oma vooluringi jaoks materjalide arve, samuti tarkvara ja skeem/PCB minu esimese prototüübi jaoks. Need on vabalt saadaval, kui saadate mulle e -posti aadressil [email protected]. Ma ei saa neid siia lisada, kuna need ei ole nõutavas andmevormingus. Failide.sch ja.pcb lugemiseks peate alla laadima Designsparki PCB, mis on tasuta.

See juhend annab peamiselt selgituseks toimimisteooria, nii et saate seda teha ka seni, kuni saate neid H-sildu vajalikes järjestustes vahetada.

Märkus. Ma ei tea kindlalt, kas see on maailma kõige tõhusam, kuid see võib väga hästi olla (99,5% tipp on päris hea) ja see toimib.

Tarvikud:

13 või 13*2 või 13*3 või 13*4,… 12v sügava tsükliga akud

Väga lihtne elektrooniline ahel, mis suudab iseseisvalt juhtida 3 H-silda. Tegin prototüübi ja jagan hea meelega trükkplaati ja skeemi, kuid kindlasti saate seda teha teisiti kui mina. Teen ka PCB uue versiooni, mis müüakse, kui keegi seda soovib.

1. samm: toimimise teooria

Kas olete kunagi märganud, et saate luua täisarvu -13, -12, -11,…, 11, 12, 13

A*1 + B*3 + C*9

kus A, B ja C võivad olla -1, 0 või +1? Näiteks kui A = +1, B = -1, C = 1, saate

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

Niisiis, me peame tegema kolm isoleeritud patareisaart. Esimesel saarel on teil 9 12V patareid. Järgmisel saarel on teil 3 12v patareid. Lõplikul saarel on teil 1 12V aku. Päikeseenergia seadistuses tähendab see ka kolme eraldi MPPT olemasolu. (Varsti on mul juhised odava MPPT kohta mis tahes pinge jaoks). See on selle meetodi kompromiss.

Täissillal +1 tegemiseks lülitage 1L välja, lülitage 1H sisse, lülitage 2H välja ja lülitage 2L sisse.

Täissillal 0 tegemiseks lülitage 1L välja, lülitage 1H sisse, lülitage 2L välja ja lülitage 2H sisse.

Täissillal -1 tegemiseks lülitage 1H välja, lülitage 1L sisse, lülitage 2L välja ja lülitage 2H sisse.

1H all pean silmas esimest kõrge küljega mosfetti, 1L on esimene madala küljega mosfet jne …

Siinuslaine tekitamiseks lülitage lihtsalt oma H -sillad -13 -lt +13 -le ja tagasi -13 -le, kuni +13, ikka ja jälle. Kõik, mida peate tegema, on veenduda, et lülitamise ajastamine on tehtud nii, et lähete vahemikku -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 1/60 sekundiga (Euroopas 1/50 sekundit!) Ja sa pead lihtsalt muutma olekuid nii, et see vastaks siinuslaine kujule. Põhimõtteliselt ehitate siinuslainet suurusega 1 legodest.

Seda protsessi saab tegelikult laiendada nii, et saate genereerida täisarvu -40, -39,…, +39, +40

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

kus A, B, C ja D võivad olla -1, 0 või +1. Sellisel juhul võiksite kasutada kokku näiteks 40 Nissan Leafi liitiumakut ja teha 240vAC, mitte 120vAC. Ja sel juhul on lego suurused palju väiksemad. Sel juhul saate siinuslaines kokku 81 sammu, mitte ainult 27 (-40,…, +40 vs -13,…, +13).

See seade on võimsusteguri suhtes tundlik. Võimsuse jagunemine kolme saare vahel on seotud võimsusteguriga. See võib mõjutada seda, mitu vatti peaksite iga kolme saare päikesepaneeli jaoks eraldama. Samuti, kui teie võimsustegur on tõesti halb, on võimalik, et saar laadib keskmiselt rohkem kui tühjendab. Seega on oluline veenduda, et teie võimsustegur pole kohutav. Ideaalne olukord selleks oleks 3 lõpmatu võimsusega saart.

2. samm: miks see nii haisev on?

Lülitussagedus on naeruväärselt aeglane. H-silla puhul, mis vahetab 9 patareid järjestikku, saate 1/60 sekundi jooksul muuta ainult 4 olekut. H-brirdge'i puhul, mis vahetab järjestikku kolme akut, on 1/60 sekundi jooksul ainult 16 oleku muutust. Viimase H-silla puhul on teil 1/60 sekundi jooksul 52 oleku muutust. Tavaliselt lülituvad muundurid muunduris 100kHz või isegi rohkem.

Järgmisena vajate ainult neid akusid, mis on hinnatud nende akude jaoks. Niisiis, ühe akuga H-silla jaoks oleks 40v mosfet rohkem kui ohutu. Seal on 40v MOSFET -sid, mille ON -takistus on alla 0,001 oomi. Kolme patareiga H-silla jaoks saate ohutult kasutada 60 V võrku. Üheksa akuga H-silla jaoks saate kasutada 150 V võrku. Selgub, et kõrgema pinge sild lülitub kõige harvemini, mis on kadude osas väga juhuslik.

Veelgi enam, puuduvad suured filtrite induktiivpoolid, trafod ja nendega seotud südamikukad jne …

3. samm: prototüüp

Oma prototüübil kasutasin dsPIC30F4011 mikrokontrollerit. Põhimõtteliselt lülitab see lihtsalt sobival ajal sisse H-sildu juhtivad pordid. Antud pinge tekitamisel pole viivitust. Ükskõik milline pinge, mida soovite, on saadaval umbes 100 nanosekundi jooksul. MOSFET-toiteallikate vahetamiseks saate kasutada 12 1-vatist isoleeritud alalisvoolu/alalisvoolu. Koguvõimsus on umbes 10 kW ja maksimaalselt 6 või 7 kW. Kogumaksumus on mõnisada dollarit kõige eest.

Tegelikult on võimalik reguleerida ka pinget. Oletame, et 3 H -silla jooksmine järjestikku vahemikus -13 kuni +13 muudab vahelduvvoolu lainekuju liiga suureks. Võite lihtsalt valida, kas joosta vahemikus -12 kuni +12 või -11 kuni +11 või mis iganes.

Üks tarkvara asi, mida ma muudaksin, on ostsilloskoobi pildilt näha, et minu valitud oleku muutmise ajastus ei muutnud siinuslainet täiesti sümmeetriliseks. Ma lihtsalt reguleeriksin natuke aega lainekuju ülaosas. Selle lähenemisviisi ilu on see, et saate teha soovitud kujuga AC -lainekuju.

Samuti ei pruugi olla halb mõte, kui mõlema kahe vahelduvvooluliini väljundis on väike induktiivpool ja võib -olla väike mahtuvus ühe vahelduvvooluliini vahel pärast kahte induktiivpooli. Induktiivpoolid võimaldaksid praegusel väljundil veidi aeglasemalt muutuda, andes riistvara ülevoolu kaitsele võimaluse lühise korral vallanduda.

Pange tähele, et ühel pildil on 6 rasket traati. Need lähevad kolmele eraldi akusaarele. Siis on 2 rasket juhet, mis on mõeldud 120vAC toite jaoks.