Grid Tie Inverter: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ito ay isang mataba na proyekto kaya't mag-buckle up!

Pinapayagan ka ng mga inverter ng grid na itulak ang kapangyarihan sa isang mains socket na kung saan ay isang kahanga-hangang kakayahan. Nahanap ko ang mga electronics power and control system na kasangkot sa kanilang disenyo na kawili-wili kaya't itinayo ko ang sarili ko. Ibinabahagi ng ulat na ito ang aking natutunan at idokumento kung paano ako gumawa ng mga bagay. Gusto kong maging interesado sa anumang mga puna na mayroon ka (bukod sa mga tungkol sa hindi panggugulo sa pangunahing kuryente).

Ang lahat ng mga konsepto ay nasusukat ngunit ang pag-set up na ito ay may maximum na output na 40 watts bago magsimulang mababad ang mga filter inductor. Ang kasalukuyang output ay sinusoidal na may THD <5%.

Tingnan ang software sa aking GitHub

Mga gamit

• Ginamit ko ang board ng pag-unlad ng STM32F407. Ito ay tumatakbo sa 168MHz at mayroong 3 built-in na ADC na may kakayahang 12bit na resolusyon na higit sa 2.4MSPS (Milyong Mga Sample bawat Segundo) bawat isa. Grabe iyan!
• Ginamit ko ang DRV8301 development board. Naglalagay ito ng 60v H-Bridge kasama ang mga kinakailangang driver ng gate, kasalukuyang shunts at kasalukuyang shunt amplifiers. Sobrang bait!
• Gumamit ako ng isang 230-25v toroidal transpormer na may 2 output taps. Nangangahulugan ito na hindi ko kailangang direktang gumawa ng boltahe ng mains ngunit maaaring gumana sa tuktok na voltages na 40 volts sa halip. Mas ligtas!
• Ikinonekta ko ang isang pagkarga ng mga inductor at capacitor nang magkasama upang makuha ang mga halagang L at C na gusto ko para sa filter.
• Ang isang oscilloscope at kaugalian probe ay susi para sa isang proyekto tulad nito. Mayroon akong isang Picoscope

Hakbang 1: Ano ang Lakas ng Mains?

Ang nakukuha mo sa isang outlet ng kuryente (sa UK) ay isang 50Hz 230v RMS sinusoidal signal na may napakababang impedance. Ilang bagay na sasabihin tungkol doon:

50Hz - Ang dalas ng Mains ay tiyak na napapanatili sa 50Hz. Bahagyang nag-iiba ito ngunit 90% ng oras ay nasa pagitan ng 49.9-50.1Hz. Tingnan dito Maaari mong isipin ang lahat ng napakalaking mga generator sa mga istasyon ng kuryente pataas at pababa sa bansa na umiikot nang magkakasabay. Paikutin nila ang magkasabay na paggawa para sa amin ng isang 50Hz sinusoidal signal. Ang kanilang pinagsamang napakalaking paikot na pagkawalang-kilos ay tumatagal ng oras upang mabagal o mapabilis.

Sa teorya, kung ang isang MALAKING karga ay naka-attach sa grid ay magsisimulang mabagal ang mga tagabuo ng bansa. Gayunpaman, bilang tugon, ang mga lalaki sa tanggapan ng pagkontrol ng National Grid ay hihiling ng mga istasyon ng kuryente na pukawin ang kanilang mga boiler, palakasin ang init at pilitin ang mga generator na iyon upang masunod ang hiling. Sa gayon ang supply at demand ay nasa isang tuloy-tuloy na sayaw sa bawat isa.

Isa pang sasabihin tungkol sa 50Hz signal. Bagaman nag-iiba ito nang bahagya tungkol sa 50Hz, tinitiyak ng mga tao sa itaas na ang average na dalas sa buong araw ay eksaktong 50Hz. Kaya't kung ang grid ay nasa 49.95Hz sa loob ng 10 minuto, tiyakin nilang tatakbo ito sa 50.05Hz sa paglaon upang dalhin ang eksaktong bilang ng mga cycle sa 50Hz x 60seconds x 60minutes x 24hours = 4, 320, 000 / araw. Ganap na ginagawa nila ito nang wasto gamit ang International Atomic Time. Samakatuwid, ang mga gamit sa bahay, tanggapan at pang-industriya ay maaaring gumamit ng dalas ng grid upang mapanatili ang oras. Karaniwan itong ginagawa sa mga mechanical socket timer halimbawa.

230v - Ito ang RMS (Root Mean Square) boltahe ng 50Hz signal. Ang aktwal na signal swings hanggang sa isang 325v rurok. Mahalagang malaman ito sapagkat kung nagtatayo ka ng isang inverter kailangan mong gumawa ng mga boltahe na ito mataas kung makakakuha ka ng anumang kasalukuyang daloy sa mga plugs.

Sa katotohanan, ang mga voltages na nakikita sa isang plug sa iyong bahay ay medyo variable. Dahil iyon sa pagbagsak ng boltahe sa paglaban sa mga wire, konektor, piyus, transpormer atbp Mayroong paglaban saanman. Kung binuksan mo ang isang de-kuryenteng shower na kumukuha ng 11 kilowat (iyon ay ~ 50Amps) kung gayon kahit na 0.2ohms ng paglaban ay mahuhulog ka ng 10volts. Maaari mong makita ito habang ang mga ilaw ay nanlalabo. Ang mga malalaking motor, tulad ng mga nasa hoovers ay gumuhit ng malalaking alon habang ang motor ay nakakabilis. Kaya madalas mong nakikita ang isang bahagyang kisap-mata ng mga ilaw kapag binuksan mo ito.

Ang punto ko, ang boltahe ng mains ay mas variable. Dito sa UK dapat itong maging 230v na may +10% / - 6% tolerance. Maaari mong asahan na makita ang mga biglaang pagbabago at pagbabagu-bago bilang malalaking karga sa malapit na pag-on / off. Mag-isip ng mga dropper drier, takure, oven, hoover atbp.

Sinusoidal - Ang signal ay dapat na isang magandang malinis na alon ng sine ngunit sa katunayan ang ilang mga di-linear na kagamitan ay sumipsip ng kanilang lakas mula sa ilang mga punto sa siklo ng sine wave. Ipinakikilala nito ang pagbaluktot at iyon ang dahilan kung bakit ang signal ay hindi isang perpektong alon ng sine. Ang mga hindi linear na karga ay karaniwang may kasamang mga power supply ng computer, mga ilaw na fluorescent, charger, TV, atbp.

Ang kabuuan ng pagbaluktot ng harmonic (THD) ay binibilang ito sa form ng alon. Mayroong mga regulasyon kung gaano kalinis dapat ang output ng inverter. Kung hindi ito nakagawa ng isang malinis na sapat na signal kung gayon hindi ito maaaprubahan para ibenta. Ito ay mahalaga dahil ang maharmonya na nilalaman sa grid ay binabawasan ang kahusayan ng ilang mga aparato na konektado dito (lalo na ang mga kakaibang harmonika). Naniniwala ako na ang maximum na pinapayagang THD ay 8%

Mababang impedance - Kapag nag-iisip tungkol sa isang inverter ng grid tie ito ay magiging mahalagang pagsasaalang-alang. Mayroong lahat ng mga uri ng mga pag-load na nakakabit sa mains kasama ang inductive, resistive at paminsan-minsang capacitive load. Kaya't ang impedance ay hindi alam at nababago. Ang paglaban ay napakaliit na kahulugan kung ikinonekta mo ang isang mataas na kasalukuyang karga, ang boltahe ay hindi bababa sa lahat.

Hakbang 2: Paano Magtulak ng Lakas sa Grid

Upang maitulak ang kuryente sa grid kailangan naming mag-synthesise ng isang senyas na eksaktong tumutugma sa dalas at yugto ng mains ngunit may boltahe na medyo mas mataas.

Dahil sa mababang pagtutol ng grid mahirap malaman kung eksakto kung magkano ang mas mataas upang gawin ang boltahe na iyon. At habang nagbabagu-bago ang boltahe ng RMS kailangan nating matiyak na nagbabago tayo rito. Ang paggawa lamang ng isang nakapirming signal ng boltahe na 50Hz na bahagyang mas mataas kaysa sa boltahe ng mains ay hindi gagana!

Pagkontrol ng PI ng kasalukuyang output

Ang kailangan namin ay isang control loop kung saan sinusukat namin ang instant na kasalukuyang pinipilit namin sa grid at awtomatikong inaayos ang aming boltahe ng output upang himukin ang kasalukuyang nais namin. Mabisa nitong ibabago ang aming output sa isang kasalukuyang mapagkukunan (sa halip na isang mapagkukunan ng boltahe) na mas angkop para sa pagmamaneho ng mababang mga impedance. Maaari nating makamit ito sa pamamagitan ng paggamit ng isang PI (Proportional Integral) control loop:

Ang mga loop control ng PI ay kamangha-manghang! Mayroong 3 bahagi sa kanila:

• Ang sinusukat na halaga - Ang kasalukuyang inilalagay namin sa mains
• Ang setpoint - Ang kasalukuyang nais naming itulak sa mains
• Ang output - Ang boltahe ng signal upang makabuo

Sa tuwing tatawag kami ng PID algorithm, ipinapasa namin ang pinakabagong kasalukuyang pagsukat at ang setpoint na gusto namin. Ibabalik nito ang isang di-makatwirang numero (proporsyonal sa output boltahe upang makabuo).

Pinapayagan kami ng aming PID control algorithm na pumili ng kasalukuyang output na nais namin sa anumang naibigay na sandali. Upang makagawa ng isang 50Hz sinusoidal output kasalukuyang kailangan namin upang patuloy na baguhin ang aming hiniling na kasalukuyang sa isang sinusoidal fashion.

Ang PID algorithm ay tinatawag na bawat 100us (tumutugma sa 200 beses bawat 50Hz cycle). Sa tuwing tatawagin ito ay makakagawa ng direktang pagsasaayos sa output boltahe at samakatuwid ay hindi direktang ayusin ang kasalukuyang output. Bilang isang resulta gumawa kami ng isang stepped kasalukuyang output katulad ng na ipinakita sa larawan sa bawat hakbang na nagaganap tuwing 100us. Nagbibigay iyon ng sapat na resolusyon.

Pagkontrol sa feedforward

Masidhi naming mabawasan ang workload ng PI controller sa pamamagitan ng pagdaragdag din ng isang feedforward controller. Madali ito! Alam namin ang tinatayang boltahe ng output na kakailanganin namin upang makabuo (kapareho ng madalian na boltahe ng grid). Pagkatapos ay maiiwan ang PI controller upang maidagdag ang maliit na labis na boltahe na kinakailangan upang makapagmaneho ng isang kasalukuyang output.

Sa pamamagitan ng kanyang sarili ang feedforward controller ay tumutugma sa boltahe ng output ng inverter sa boltahe ng grid. Walang kasalukuyang dapat dumaloy kung tugma tayo ng sapat. Samakatuwid ang kontrol ng feedforward ay gumagawa ng 99% ng output control.

Dahil sa mababang pagtutol ng grid, ang anumang pagkakaiba sa aming boltahe ng output ng FF at ang boltahe ng grid ay magreresulta sa isang malaking kasalukuyang. Samakatuwid nagdagdag ako ng isang 1ohm buffer paglaban sa pagitan ng inverter at ang grid. Ipinakikilala nito ang pagkalugi, ngunit ang mga ito ay medyo maliit sa grand scheme.

Hakbang 3: Paggawa ng Boltahe ng Output Paggamit ng PWM

Bagaman hindi namin direktang kinokontrol ang kasalukuyang output, ito ay isang output boltahe na binubuo namin sa anumang naibigay na sandali. Gumagamit kami ng PWM (Pulse Width Modulation) upang makagawa ng aming boltahe ng output. Ang mga signal ng PWM ay madaling maisagawa ng mga microcontroller at maaari silang palakasin gamit ang isang H-Bridge. Ang mga ito ay simpleng mga form ng alon na nailalarawan sa pamamagitan ng 2 mga parameter, ang dalas F, at ang cycle ng tungkulin D.

Ang isang PWM waveform ay lumilipat sa pagitan ng 2 voltages, sa aming kaso na 0v at Vsupply

• Sa D = 1.0 ang PWM waveform ay simpleng DC sa Vsupply
• Sa D = 0.5, nakakakuha kami ng isang square wave na may average boltahe na 0.5 x Vsupply, (ie D x Vsupply)
• Sa D = 0.1, nakakakuha kami ng isang pulsed waveform na may average na panahon na 0.1 x Vsupply
• Sa D = 0.0, ang output ay isang flatline (DC sa 0v)

Ang average na boltahe ay kung ano ang susi. Sa pamamagitan ng isang mababang-pass na filter maaari naming alisin ang lahat ngunit ang DC average na bahagi. Kaya sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng PWM duty cycle D, nagagawa namin ang anumang nais na boltahe ng DC. Ang sweet!

Gumagamit ng isang H-Bridge

Ang isang H-Bridge ay binubuo ng 4 na mga elemento ng paglipat. Maaari itong maging mga BJT, MOSFET o IGBT. Upang makagawa ng unang kalahati (0 - 180 degree) ng sine wave, itinakda namin ang phase B na mababa sa pamamagitan ng pag-on ng Q3 at Q4 sa (ibig sabihin. Paglalapat ng PWM na may D = 0). Ginagawa namin ang aming PWMing sa phase A. Para sa pangalawang kalahati, kung saan negatibo ang VAB itinakda namin ang Phase A na mababa at inilalapat ang aming PWM sa phase B. Kilala ito bilang bipolar switching.

Ang MOSFETs sa H-tulay ay dapat na hinimok ng isang driver ng gate. Ito ay isang paksa ng kanyang sarili ngunit ang isang simpleng maliit na tilad ay maaaring pangalagaan ito. Ang DRV8301 dev board ay maginhawang naglalagay ng H-Bridge, mga driver ng gate at kasalukuyang mga shunts para sa amin na ginagawang mas impiyerno ang proyektong ito.

Hakbang 4: Pagsukat sa Kasalukuyan

Ang bawat binti ng H-Bridge ay may shunt resistor at isang kaugalian na amplifier. Ang aming mga shunts ay 0.01ohms at ang aming mga amplifier ay nakatakda para sa pagkakaroon ng 40. Samakatuwid ang 1 Amp ay bubuo ng 10mV sa kabuuan ng shunt na kasunod na pinalakas sa 400mV.

Ang mga output mula sa shunt amplifiers ay nababasa ng 12bit ADCs sa STM32F407 na tumatakbo sa tuluy-tuloy na mode ng conversion. Ang mga ADC ay nakatakda upang mai-sample ang bawat paglilipat sa 110KSPS at awtomatikong isusulat ng tagontrol ng DMA ang mga conversion sa isang 11 salita na bilog na buffer sa RAM. Kapag nais ang isang kasalukuyang pagsukat tumatawag kami ng isang pagpapaandar na nagbabalik ng panggitna halaga ng 11 salitang buffer na ito.

Dahil humihiling kami ng kasalukuyang mga sukat sa bawat pag-ulit ng PID (sa 10KHz) ngunit pinupunan ang aming 11 salitang mga buffer ng ADC sa rate na 110KHz, dapat naming makuha ang ganap na sariwang data sa bawat pag-ulit ng PID. Ang dahilan para sa paggamit ng isang panggitna na filter, ay dahil ang paglipat ng PWM ay maaaring ipakilala ang mga spike sa halo at ang mga median na filter ay puksain ang mga maling halimbawa ng ADC na napaka epektibo.

Isang mahalagang punto na dapat gawin dito: Aling binti ng H-Bridge ang ginagamit namin para sa kasalukuyang mga sukat? Kaya nakasalalay ito sa aling binti ang kasalukuyang PWMing namin at kung alin ang gaganapin lamang. Ang binti na gaganapin mababa ay ang isa na nais naming masukat ang aming kasalukuyang mula dahil kasalukuyang ay palaging umaagos sa pamamagitan ng shunt risistor sa gilid na iyon. Sa paghahambing, sa gilid na PWMed, kapag ang high-side MOSFET ay nakabukas at ang low-side ay naka-off walang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng low-side shunt. Kaya, binabago namin kung aling binti ang sinusukat namin ng kasalukuyang batay sa output polarity ng inverter. Malinaw mong makikita ito sa larawan, ipinapakita ang output mula sa isa sa mga shunt amplifier sa loob ng isang panahon. Malinaw na nais naming kumuha ng mga pagbabasa sa panahon ng makinis.

Upang matulungan ang pag-debug ng aming kasalukuyang mga pagbabasa. In-set up ko ang Digital-to-analogue converter sa STM32F407. Sinulat ko ang kasalukuyang mga pagbabasa na nakukuha ko at sinukat ang output. Maaari mong makita ito sa huling imahe, ang asul ay ang boltahe sa paglabas ng resistor ng buffer ng output (ibig sabihin, ang kasalukuyang output / 1.1ohms) at ang pulang signal ay ang aming output ng DAC.

Hakbang 5: Pag-filter ng Output

Ang filter ng output ay isang pangunahing bahagi ng disenyo. Kailangan natin ang mga katangiang ito mula dito:

1. I-block ang lahat ng paglipat ng mataas na dalas ngunit pumasa sa isang 50Hz signal
2. Mababang pagkalugi
3. Hindi upang tumunog!
4. Upang makayanan ang mga alon na kasangkot at boltahe na kasangkot

Ang ikaapat na pagbabago ng isang PWM signal ng dalas F, Duty cycle D, sa pagitan ng 0 - Vsupply volts ay: (D x Vsupply) + Sine waves sa pangunahing dalas F, at mga harmonika pagkatapos.

Ito ay napakatalino! Nangangahulugan ito kung inilalagay namin ang aming signal ng PWM sa pamamagitan ng isang mababang pass filter na humahadlang sa PWM na pangunahing at lahat sa itaas. Naiwan lang kami sa term ng boltahe ng DC. Sa pamamagitan ng pag-iiba ng siklo ng tungkulin madali nating makakagawa ng anumang boltahe na nais namin sa pagitan ng 0 - Vsupply tulad ng ipinaliwanag.

Batay sa nais na mga katangiang nabanggit sa itaas maaari naming idisenyo ang output filter. Kailangan namin ng isang mababang pass filter na ginawa na may kaunting paglaban upang maiwasan ang pagkalugi. Samakatuwid gumagamit lamang kami ng mga inductor at capacitor. Kung pipiliin namin ang isang resonant frequency sa pagitan ng 1 - 2KHz maiiwasan namin ang resonance dahil hindi kami nag-iiniksyon ng anumang mga signal malapit sa dalas na iyon. Narito ang aming disenyo ng filter. Kinukuha namin ang aming output bilang boltahe sa buong C1.

Sa pamamagitan ng pagpili ng L1 = L2 = 440uH, C1 = 8.4uF kinakalkula namin ang isang resonant frequency na 1.85KHz. Ito ay mga makatotohanang halaga ng sangkap din.

Napakahalaga upang matiyak na ang aming mga inductors ay hindi magsisimulang magbabad sa mga inaasahan naming alon. Ang mga inductor na ginamit ko ay may kasalukuyang saturation na 3A. Ito ang magiging limiting factor sa output power ng aming circuit. Mahalaga ring isaalang-alang ang rating ng boltahe ng capacitor. Gumagamit ako ng ilang 450v na keramika na labis na labis sa kasong ito!

Ang balangkas ng bode (para sa bahagyang magkakaibang mga halaga ng L / C) ay nabuo gamit ang LTspice. Ipinapakita nito sa amin ang pagpapalambing na ipinataw sa iba't ibang mga frequency ng pag-input. Malinaw naming nakikita ang resonant frequency sa 1.8KHz. Ipinapakita nito na ang isang 50Hz signal ay halos ganap na walang pagbabago samantalang masasabi ko sa iyo ang isang 45 KHz signal ay pinalambing ng 54dB!

Kaya pumili tayo ng dalas ng PWM carrier upang maging ~ 45KHz. Sa pamamagitan ng pagpili ng mas mataas na mga frequency ng PWM carrier, ang dalas ng filter ay maaaring gawing mas mataas. Mabuti iyon sapagkat ginagawang mas maliit ang mga halagang L at C. Nangangahulugan iyon ng mas maliit at mas murang mga sangkap. Ang downside ay, mas mataas na frequency ng paglipat ng PWM ay nagpapakilala ng higit na pagkalugi sa mga switch ng transistor.

Hakbang 6: Pagsasabay sa Phase at Frequency

Ang pagsasabay sa yugto ng mains at dalas ay ang gumagawa ng isang inverter na grid tie. Gumagamit kami ng isang digital na pagpapatupad ng isang PLL (Phase Locked Loop) upang makamit ang tumpak na pagsubaybay sa yugto ng signal ng mains. Ginagawa namin ito sa pamamagitan ng:

1. Pag-sample ng boltahe ng mains
2. Gumagawa ng isang lokal na 50Hz sinusoidal signal ng aming sarili
3. Paghahambing ng yugto sa pagitan ng aming lokal na signal at signal ng mains
4. Ang pag-aayos ng dalas ng lokal na signal hanggang sa ang pagkakaiba ng phase sa pagitan ng 2 signal ay zero

1) Pag-sample ng boltahe ng mains

I-configure namin ang isang ika-3 na ADC channel upang mabasa ang boltahe ng linya. Nakukuha namin ito sa pamamagitan ng paghihiwalay ng boltahe ng isang tap ng transpormer tulad ng ipinakita. Nagbibigay ito ng isang na-scale na boltahe na nag-iiba tungkol sa 1.65v na eksaktong kumakatawan sa boltahe ng grid.

2) Ang paggawa ng isang lokal na 50Hz sinusoidal signal Ang paggawa ng aming sariling lokal na 50Hz sine wave ay madali. Nag-iimbak kami ng isang talahanayan ng paghahanap ng 256 na halaga ng sine. Ang aming simulate na halaga ng sine ay madaling makuha gamit ang isang index ng lookup na paikut-ikot na incrementally sa pamamagitan ng talahanayan.

Dapat nating dagdagan ang aming index nang eksakto sa tamang rate upang makakuha ng isang 50Hz signal. Namela 256 x 50Hz = 12, 800 / s. Ginagawa namin ito sa pamamagitan ng paggamit ng timer9 na naka-orasan sa 168MHz. Sa pamamagitan ng paghihintay ng 168MHz / 12800 = 13125 mga pag-tick sa orasan ay aakma namin ang aming index sa tamang rate.

3) Paghahambing ng yugto sa pagitan ng aming lokal na signal at signal ng mains Ito ang cool na bahagi! Kung isasama mo ang produkto ng cos (wt) x sin (wt) sa loob ng 1 panahon ang resulta ay zero. Kung ang pagkakaiba ng phase ay anumang iba sa 90 degree makakakuha ka ng isang nonzero na numero. Matematika:

Integral [Asin (t) x Bsin (t + φ)] = Ccos (φ)

Ito ay kahanga-hanga! Pinapayagan kaming ihambing ang signal ng mains, sin (ωt) sa aming lokal na signal, sin (⍵t + φ) at makakuha ng isang halaga.

Gayunpaman mayroong isang isyu na kailangang tugunan: Kung nais naming magkaroon ng aming mga signal na manatili sa yugto kailangan naming ayusin ang aming lokal na dalas upang mapanatili ang term na Ccos (φ) na pinakamataas. Hindi ito gagana nang maayos at makakakuha kami ng hindi magandang pagsubaybay sa yugto. Ito ay dahil ang d / dφ ng ɑcos (φ) ay 0 sa φ = 0. Nangangahulugan ito na ang terminong Ccos (φ) ay hindi magkakaiba-iba sa mga pagbabago sa yugto. May katuturan ba iyon?

Mas mahusay na ilipat ang phase ang signal ng sampol na signal ng 90 degree upang ito ay maging cos (+t + φ). Pagkatapos mayroon kami nito:

Integral [Asin (t) Bcos (t + φ)] = Csin (φ)

Ang pagpapakilala ng isang 90 degree phase shift ay madali, ipinapasok lamang namin ang aming mga sample ng ADC boltahe na pangunahing sa isang dulo ng isang buffer at inilabas ang mga ito ng isang bilang ng mga sample sa paglaon, na tumutugma sa isang phase shift na 90 degree. Dahil ang dalas ng grid ay halos hindi nag-iiba mula sa 50Hz isang simpleng diskarte sa pagkaantala ng oras ay gumagana nang mahusay.

Pinarami namin ngayon ang aming 90 degree phase shifted mains signal sa aming lokal na signal at pinapanatili ang pagpapatakbo ng integral ng produkto sa huling panahon (ibig sabihin, sa huling 256 na halaga).

Ang nalalaman naming resulta ay magiging zero kung ang 2 signal ay tumpak na pinapanatili ng 90 degree na hiwalay. Kamangha-mangha ito sapagkat tinatanggal nito ang paglilipat ng yugto na inilapat lamang namin sa signal ng mains. Linawin lamang, sa halip na i-maximize ang integral na term ay sinusubukan naming panatilihin itong zero at binabago namin ang phase ng aming signal ng mains. Ang 90 degree phase shift na ipinakilala ng 2 pagbabago na ito ay nakansela ang bawat isa.

Kaya't Kung ang Integral_Result <0 alam namin na dapat nating taasan ang ating lokal na dalas ng oscillator upang maibalik ito sa phase kasama ang mains, at vice versa.

4) Pag-aayos ng dalas ng lokal na signalMadali ang bit na ito. Inaayos lang namin ang panahon sa pagitan ng pagtaas sa pamamagitan ng aming index. Pinipigilan namin kung gaano kabilis na maitatama namin ang pagkakaiba ng yugto na mahalagang sinala ang mga maling spate. Ginagawa namin ito gamit ang isang PI control na may napakaliit kong term.

At iyon lang. Na-lock namin ang aming lokal na oscillator ng sine wave (na nagtatakda ng kasalukuyang setpoint ng output) na nasa phase na may boltahe ng mains. Nagpatupad kami ng isang PLL algorithm at gumagana ito tulad ng isang panaginip!

Ang pagdaragdag ng dalas ng aming lokal na oscillator ay binabawasan din ang paglipat ng phase sa signal ng mains. Dahil pinipigilan namin ang pagsasaayos ng dalas sa +/- 131 mga tick (+/- ~ 1%) maaapektuhan namin ang shift ng phase ng +/- 1 ° nang higit pa. Hindi ito magiging mahalaga kahit na ang mga phase ay nag-synchronize.

Teoretikal kung ang dalas ng mains ay lumihis ng higit sa 0.5Hz mawawala ang aming phase lock. Ito ay dahil sa aming pagpilit sa itaas sa kung magkano ang maaari naming ayusin ang aming lokal na dalas ng oscillator. Gayunpaman hindi iyon mangyayari maliban kung ang grid ay malapit nang mabigo. Ang aming proteksyon laban sa isla ay magsisimula pa rin sa puntong ito.

Gumagawa kami ng isang zero na pagtuklas ng tawiran sa pagsisimula upang subukan ang aming makakaya sa pagsisimula ng mga signal inphase mula sa offset.

Hakbang 7: Anti-isla

Ang Wikipedia ay may kasindak-sindak na artikulo tungkol sa mga diskarte sa isla at kontra-isla. Ipinapahiwatig din nito na ang mga tao ay sumisitsit at mag-flap nang higit pa sa kinakailangan pagdating sa paksang ito. "Oh, hindi ka makakagawa ng iyong sariling grid tie inverter, papatayin mo ang isang tao atbp atbp."

Tulad ng ipinaliwanag nang mas mahusay sa artikulo ng wikipedia gumagamit kami ng isang pag-iingat sa kaligtasan na magkakasamang nagbibigay ng sapat na proteksyon (sa aking palagay):

1. Sa ilalim / Sa paglipas ng boltahe
2. Sa ilalim / Sa paglipas ng dalas

Maaari naming makita ang mga sitwasyong ito sa pamamagitan ng simpleng pagsusuri ng aming na-sample na boltahe na na-scale na mains. Kung may mawawala, paganahin ang H-tulay at maghintay para sa mga bagay na bumalik sa normal.