Karamihan Mahusay na Off-Grid Solar Inverter sa Mundo: 3 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Solar power ang hinaharap. Ang mga panel ay maaaring tumagal ng maraming mga dekada. Sabihin nating mayroon kang isang off-grid solar system. Mayroon kang isang refrigerator / freezer, at isang pangkat ng iba pang mga bagay upang tumakbo sa iyong magandang remote cabin. Hindi mo kayang itapon ang lakas! Kaya, isang kahihiyan kapag ang iyong 6000 watts ng mga solar panel ay natapos bilang, halimbawa, 5200 watts sa AC outlet para sa susunod na 40 taon. Paano kung maaari mong alisin ang lahat ng mga transformer, kaya ang isang 6000 Watt purong sine wave solar inverter ay timbangin lamang ng ilang pounds? Paano kung maaari mong alisin ang lahat ng modulate ng lapad ng pulso, at magkaroon ng ganap na hubad na minimum na paglipat ng mga transistor, at mayroon pa ring isang napakaliit na kabuuang pagbaluktot na maharmonya?

Ang hardware ay hindi masyadong kumplikado para dito. Kailangan mo lamang ng isang circuit na maaaring malayang makontrol ang 3 magkakahiwalay na mga H-tulay. Mayroon akong isang bayarin ng mga materyales para sa aking circuit, pati na rin ang software at eskematiko / pcb para sa aking unang prototype. Malayang magagamit ang mga iyon kung i-email mo ako sa [email protected]. Hindi ko ma-attach ang mga ito dito dahil wala sila sa kinakailangang format ng data. Upang mabasa ang mga.sch at.pcb file, kakailanganin mong i-download ang Designspark PCB, na libre.

Ang itinuturo na ito ay pangunahing ipaliwanag ang teorya ng pagpapatakbo, kaya maaari mo rin itong gawin hangga't maaari mong ilipat ang mga H-tulay sa mga kinakailangang pagkakasunud-sunod.

Tandaan: Hindi ko alam sigurado kung ito ang pinaka mahusay sa mundo, ngunit maaaring ito ay (99.5% na rurok ay medyo mabuti), at gumagana ito.

Mga Pantustos:

13, o 13 * 2, o 13 * 3, o 13 * 4,… 12v malalim na mga baterya ng pag-ikot

Isang napaka-pangunahing electronic circuit na maaaring malayang makontrol ang 3 H-tulay. Gumawa ako ng isang prototype, at masaya akong ibahagi ang PCB at Schematic, ngunit tiyak na magagawa mo itong naiiba kaysa sa kung paano ko ito nagawa. Gumagawa rin ako ng isang bagong bersyon ng PCB na ibebenta kung nais ito ng sinuman.

Hakbang 1: Teorya ng Pagpapatakbo

Napansin mo ba na makakabuo ka ng mga integer -13, -12, -11,…, 11, 12, 13 mula sa

A * 1 + B * 3 + C * 9

kung saan ang A, B, at C ay maaaring maging -1, 0, o +1? Halimbawa, kung A = +1, B = -1, C = 1, makukuha mo

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

Kaya, ang kailangan nating gawin ay gumawa ng 3 nakahiwalay na mga isla ng baterya. Sa unang isla, mayroon kang 9 12v na baterya. Sa susunod na isla mayroon kang 3 12v na baterya. Sa huling isla mayroon kang 1 12v na baterya. Sa isang pag-setup ng solar, nangangahulugan iyon na mayroon ding 3 magkakahiwalay na MPPTs. (Magkakaroon ako ng isang itinuturo sa isang murang MPPT para sa anumang boltahe sa lalong madaling panahon). Iyon ay isang tradeoff ng pamamaraang ito.

Upang makagawa ng +1 sa isang buong tulay, patayin mo ang 1L, i-on ang 1H, i-off ang 2H, at i-on ang 2L.

Upang makagawa ng 0 sa isang buong tulay, patayin mo ang 1L, i-on ang 1H, i-off ang 2L, at i-on ang 2H.

Upang makagawa ng -1 sa isang buong tulay, patayin mo ang 1H, i-on ang 1L, i-off ang 2L, at i-on ang 2H.

Sa pamamagitan ng 1H, ibig sabihin ko ang unang mataas na gilid na mosfet, ang 1L ay ang unang mababang bahagi ng mosfet, atbp…

Ngayon, upang makagawa ng isang alon ng sine, lilipat mo lamang ang iyong mga H-tulay mula -13 hanggang sa +13, at bumalik sa -13, hanggang sa +13, paulit-ulit at paulit-ulit. Ang kailangan mo lang gawin ay tiyakin na ang tiyempo ng paglipat ay tapos na upang pumunta ka mula sa -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 sa 1/60 segundo (1/50 segundo sa Europa!), At kailangan mo lamang gawin ang mga pagbabago ng mga estado upang ito ay talagang sumunod sa hugis ng isang alon ng sine. Karaniwan kang nagtatayo ng isang sine wave mula sa mga lego na laki ng 1.

Ang prosesong ito ay maaaring talagang mapalawak upang makabuo ka ng mga integer -40, -39,…, +39, +40 mula sa

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

kung saan ang A, B, C, at D ay maaaring maging -1, 0, o +1. Sa kasong iyon, maaari mong gamitin ang isang kabuuang, sabihin nating, 40 baterya ng lithium ng Nissan Leaf at gumawa ng 240vAC kaysa sa 120vAC. At sa kasong iyon, ang mga laki ng lego ay mas maliit. Makakakuha ka ng isang kabuuang 81 mga hakbang sa iyong sine wave sa kasong ito kaysa sa 27 lamang (-40,…, +40 vs -13,…, +13).

Ang setup na ito ay sensitibo sa power factor. Kung paano nahahati ang lakas sa gitna ng 3 mga isla ay nauugnay sa factor ng kuryente. Maaari itong makaapekto sa kung gaano karaming mga watts ang dapat mong itabi para sa bawat isa sa 3 mga solar panel ng isla. Gayundin, kung ang iyong kadahilanan ng kuryente ay talagang masama, posible na ang isang isla ay maging, sa average, singilin nang higit pa kaysa sa pagpapalabas. Kaya, mahalagang tiyakin na ang iyong kadahilanan ng kuryente ay hindi kakila-kilabot. Ang perpektong sitwasyon para dito ay magiging 3 mga isla ng walang hangganang kakayahan.

Hakbang 2: Kaya, Bakit Ito Mabuting Mabaho ?

Ang dalas ng paglipat ay katawa-tawa mabagal. Para sa H-tulay na lumilipat ng 9 na baterya sa serye, mayroon ka lamang 4 na mga pagbabago sa estado sa 1/60 segundo. Para sa H-brirdge na lumilipat ng 3 baterya sa serye, mayroon ka lamang 16 mga pagbabago sa estado sa 1/60 segundo. Para sa huling H-tulay, mayroon kang 52 mga pagbabago sa estado sa 1/60 segundo. Karaniwan, sa isang inverter, ang mga mosfet ay lumilipat sa marahil 100KHz o higit pa.

Susunod, kailangan mo lamang ng mga mosfet na na-rate para sa kani-kanilang mga baterya. Kaya, para sa solong baterya na H-tulay, ang isang 40v mosfet ay magiging higit sa ligtas. Mayroong 40v MOSFET diyan na mayroong ON paglaban na mas mababa sa 0.001 Ohms. Para sa 3 baterya H-tulay, maaari mong ligtas na magamit ang 60v mosfets. Para sa 9 na baterya H-tulay, maaari mong gamitin ang 150v mosfets. Ito ay lumalabas na ang mas mataas na tulay ng boltahe ay lumilipat ng madalas, na kung saan ay napaka-serendipitous sa mga tuntunin ng pagkalugi.

Ano pa, walang mga malalaking filter na inductor, walang mga transpormer, at mga nauugnay na pangunahing pagkawala, atbp…

Hakbang 3: Ang Prototype

Sa aking prototype, ginamit ko ang dsPIC30F4011 microcontroller. Karaniwan itong pinapalitan lamang ang mga port na kumokontrol sa mga H-tulay sa naaangkop na oras. Walang lag para sa pagbuo ng isang naibigay na boltahe. Anumang boltahe na nais mo ay magagamit sa halos 100 nanoseconds. Maaari mong gamitin ang 12 1-watt na nakahiwalay na DC / DC para sa paglipat ng mga supply ng MOSFET. Ang kabuuang rating ng kuryente ay nasa paligid ng 10kW na rurok, at marahil ay 6 o 7kw na tuloy-tuloy. Ang kabuuang gastos ay ilang daang dolyar para sa lahat.

Posible talagang upang makontrol ang boltahe din. Sabihin nating ang pagpapatakbo ng 3 H-tulay sa serye mula -13 hanggang +13 ay napakalaki ng AC waveform. Maaari mo lamang piliing tumakbo mula -12 hanggang +12 sa halip, o -11 hanggang +11, o kung ano pa man.

Ang isang bagay na babaguhin ko sa software ay, tulad ng nakikita mo mula sa larawan ng oscilloscope, ang oras na pinili ng pagbabago ng estado na hindi ko ginawang ganap na symmetric ang sine wave. Inaayos ko lang ang tiyempo na malapit sa tuktok ng waveform nang kaunti. Ang kagandahan ng pamamaraang ito ay, maaari kang gumawa ng isang AC waveform ng anumang hugis na nais mo.

Maaaring hindi rin ito isang masamang ideya na magkaroon ng isang maliit na inductor sa output ng bawat isa sa 2 mga linya ng AC, at marahil isang maliit na kapasidad mula sa isa sa mga linya ng AC papunta sa isa pa, pagkatapos ng 2 inductors. Papayagan ng mga inductor ang kasalukuyang output na magbago nang kaunti nang mabagal, na nagbibigay sa hardware ng overcurrent na proteksyon ng isang pagkakataon upang ma-trigger sa kaganapan ng isang maikling circuit.

Pansinin na mayroong 6 mabibigat na mga wire sa isa sa mga larawan. Ang mga pumunta sa 3 magkakahiwalay na mga isla ng baterya. Pagkatapos ay mayroong 2 mabibigat na mga wire na para sa lakas na 120vAC.