მსოფლიოში ყველაზე ეფექტური Off-Grid მზის ინვერტორი: 3 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

მზის ენერგია არის მომავალი. პანელები შეიძლება გაგრძელდეს მრავალი ათეული წლის განმავლობაში. ვთქვათ, თქვენ გაქვთ მზის სისტემის გარეშე ქსელი. თქვენ გაქვთ მაცივარი/საყინულე და სხვა რამოდენიმე ნივთი თქვენს ულამაზეს დისტანციურ სალონში გასაშვებად. თქვენ არ შეგიძლიათ ენერგიის გადაყრა! ასე რომ, სირცხვილია, როდესაც შენი მზის 6000 ვატიანი ბატარეა დასრულდება, ვთქვათ, 5200 ვატი AC გამოსასვლელში მომდევნო 40 წლის განმავლობაში. რა მოხდება, თუ თქვენ შეძლებთ ყველა ტრანსფორმატორის აღმოფხვრას, ასე რომ 6000 ვატიანი სუფთა სინუსური ტალღის მზის ინვერტორი იწონის მხოლოდ რამდენიმე კილოგრამს? რა მოხდება, თუ თქვენ შეძლებთ პულსის სიგანის ყველა მოდულაციის აღმოფხვრას და ტრანზისტორების აბსოლუტურად მინიმალურ გადართვას, და მაინც უკიდურესად მცირე ტოტალური ჰარმონიული დამახინჯებას?

აპარატურა არ არის ძალიან რთული ამისათვის. თქვენ უბრალოდ გჭირდებათ წრე, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად გააკონტროლოს 3 ცალკეული H- ხიდი. მაქვს მასალები ჩემი წრედისთვის, ასევე პროგრამული უზრუნველყოფა და სქემატური/PCB ჩემი პირველი პროტოტიპისთვის. ეს თავისუფლად არის შესაძლებელი, თუ მომწერ ელფოსტაზე [email protected]. მე არ შემიძლია მათი აქ დადება, რადგან ისინი არ არიან საჭირო მონაცემთა ფორმატში.. Sch და.pcb ფაილების წასაკითხად, თქვენ უნდა ჩამოტვირთოთ Designspark PCB, რომელიც უფასოა.

ეს ინსტრუქცია ძირითადად ახსნის ოპერაციის თეორიას, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ეს გააკეთოთ მანამ, სანამ თქვენ შეძლებთ ამ H- ხიდების საჭირო თანმიმდევრობით გადართვას.

შენიშვნა: მე ზუსტად არ ვიცი ეს არის მსოფლიოში ყველაზე ეფექტური თუ არა, მაგრამ ეს შეიძლება იყოს (99.5% პიკი საკმაოდ კარგია) და ის მუშაობს.

მასალები:

13, ან 13*2, ან 13*3, ან 13*4,… 12 ვ ღრმა ციკლის ბატარეები

ძალიან ძირითადი ელექტრონული წრე, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად გააკონტროლოს 3 H- ხიდი. მე გავაკეთე პროტოტიპი და მოხარული ვარ, რომ გაგიზიარებთ PCB და სქემატურს, მაგრამ თქვენ ნამდვილად შეგიძლიათ ამის გაკეთება სხვაგვარად, ვიდრე მე გავაკეთე. მე ასევე ვაკეთებ PCB– ს ახალ ვერსიას, რომელიც იყიდება თუ ვინმეს უნდა.

ნაბიჯი 1: ოპერაციის თეორია

ოდესმე შენიშნეთ, რომ თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ მთელი რიცხვები -13, -12, -11,…, 11, 12, 13

A*1 + B*3 + C*9

სადაც A, B და C შეიძლება იყოს -1, 0 ან +1? მაგალითად, თუ A = +1, B = -1, C = 1, მიიღებთ

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

ასე რომ, ის, რაც ჩვენ გვჭირდება, არის ბატარეების 3 იზოლირებული კუნძულის დამზადება. პირველ კუნძულზე თქვენ გაქვთ 9 12 ვ ბატარეა. შემდეგ კუნძულზე გაქვთ 3 12 ვ ბატარეა. ბოლო კუნძულზე თქვენ გაქვთ 1 12 ვ ბატარეა. მზის კონფიგურაციაში, ეს იმას ნიშნავს, რომ ასევე აქვს 3 ცალკეული MPPT. (ძალიან მალე მექნება ინსტრუქცია იაფი MPPT ნებისმიერი ძაბვისთვის). ეს არის ამ მეთოდის კომპრომისი.

სრულ ხიდზე +1 რომ გააკეთოთ, გამორთეთ 1 ლ, ჩართეთ 1H, გამორთეთ 2H და ჩართეთ 2L.

სრულ ხიდზე 0 რომ გახადოთ, გამორთეთ 1 ლ, ჩართეთ 1H, გამორთეთ 2L და ჩართეთ 2H.

იმისათვის, რომ -1 მიიღოთ სრულ ხიდზე, გამორთეთ 1H, ჩართეთ 1L, გამორთეთ 2L და ჩართეთ 2H.

1H– ით ვგულისხმობ პირველ მაღალ მხარეს mosfet- ს, 1L არის პირველ დაბალ მხარეს mosfet- ს და ა.შ.…

ახლა, სინუსური ტალღის შესაქმნელად, თქვენ უბრალოდ შეცვლით თქვენს H- ხიდებს -13 – დან +13– მდე, და უკან –13 – ზე, +13– მდე, ისევ და ისევ და ისევ. ყველაფერი რაც თქვენ უნდა გააკეთოთ არის დარწმუნდეთ, რომ გადართვის დრო კეთდება ისე, რომ -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 1/60 წამში (1/50 წამი ევროპაში!) და თქვენ უბრალოდ უნდა შეცვალოთ მდგომარეობა ისე, რომ ის რეალურად შეესაბამებოდეს სინუსური ტალღის ფორმას. თქვენ ძირითადად აშენებთ სინუსის ტალღას 1 ზომის ლეგოსგან.

ეს პროცესი რეალურად შეიძლება გაგრძელდეს ისე, რომ თქვენ გამოიმუშაოთ მთელი რიცხვები -40, -39,…, +39, +40

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

სადაც A, B, C და D შეიძლება იყოს -1, 0 ან +1. ამ შემთხვევაში, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ სულ, ვთქვათ, 40 Nissan Leaf ლითიუმის ბატარეა და გააკეთოთ 240vAC ვიდრე 120vAC. ამ შემთხვევაში, ლეგოს ზომები გაცილებით მცირეა. ამ შემთხვევაში თქვენ იღებთ 81 ნაბიჯს სინუს ტალღაში და არა მხოლოდ 27 (-40,…, +40 vs -13,…, +13).

ეს პარამეტრი მგრძნობიარეა სიმძლავრის ფაქტორზე. ძალაუფლების განაწილება 3 კუნძულს შორის დაკავშირებულია სიმძლავრის ფაქტორთან. ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს იმაზე, თუ რამდენი ვატი უნდა გამოყოთ თითოეული კუნძულის მზის პანელებისთვის. ასევე, თუ თქვენი სიმძლავრის ფაქტორი მართლაც ცუდია, შესაძლებელია კუნძულზე, საშუალოდ, უფრო მეტი დამუხტვა, ვიდრე განმუხტვა. ასე რომ, მნიშვნელოვანია დარწმუნდეთ, რომ თქვენი ძალის ფაქტორი არ არის საშინელი. ამის იდეალური მდგომარეობა იქნება უსასრულო ტევადობის 3 კუნძული.

ნაბიჯი 2: მაშ, რატომ არის ეს ასე სუნი ეფექტური ?

გადართვის სიხშირე სასაცილოდ ნელია. H- ხიდისთვის, რომელიც სერიულად ცვლის 9 ბატარეას, თქვენ მხოლოდ 4 მდგომარეობის ცვლილება გაქვთ 1/60 წამში. H-brirdge– ისთვის, რომელიც ცვლის 3 ბატარეას სერიაში, თქვენ გაქვთ მხოლოდ 16 მდგომარეობის ცვლილება 1/60 წამში. ბოლო H- ხიდისთვის, თქვენ გაქვთ 52 მდგომარეობის ცვლილება 1/60 წამში. ჩვეულებრივ, ინვერტორში, mosfets იცვლება ალბათ 100KHz ან კიდევ უფრო.

შემდეგი, თქვენ გჭირდებათ მხოლოდ mosfets, რომლებიც შეფასებულია მათი შესაბამისი ბატარეებისთვის. ასე რომ, ერთი ბატარეის H- ხიდისთვის, 40v mosfet იქნება უფრო მეტი ვიდრე უსაფრთხო. არსებობს 40v MOSFET, რომელსაც აქვს წინააღმდეგობა 0.001 Ohms- ზე ნაკლები. 3 ბატარეის H- ხიდისთვის შეგიძლიათ უსაფრთხოდ გამოიყენოთ 60v mosfets. 9 ბატარეის H- ხიდისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ 150v mosfets. გამოდის, რომ უფრო მაღალი ძაბვის ხიდი ყველაზე ხშირად იცვლება, რაც დანაკარგების თვალსაზრისით ძალზედ სახარბიელოა.

უფრო მეტიც, არ არსებობს დიდი ფილტრის ინდუქტორები, არც ტრანსფორმატორები და მასთან დაკავშირებული ძირითადი დანაკარგები და ა.

ნაბიჯი 3: პროტოტიპი

ჩემს პროტოტიპზე გამოვიყენე dsPIC30F4011 მიკროკონტროლერი. ის ძირითადად ცვლის პორტებს, რომლებიც აკონტროლებენ H- ხიდებს შესაბამის დროს. არ არსებობს ჩამორჩენა მოცემული ძაბვის წარმოქმნაში. როგორი ძაბვაც გინდათ ხელმისაწვდომია დაახლოებით 100 ნანოწამში. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ 12 1 ვატიანი იზოლირებული DC/DC– ები MOSFET– ის მარაგების გადასართავად. მთლიანი სიმძლავრე არის 10 კვტ პიკი, და შესაძლოა 6 ან 7 კვტ უწყვეტი. საერთო ღირებულება რამდენიმე ასეული დოლარია ყველაფრისთვის.

რეალურად შესაძლებელია ძაბვის რეგულირებაც. ვთქვათ, რომ 3 H- ხიდი სერიულად -13 -დან +13 -მდე ხდის AC ტალღის ფორმას ძალიან დიდს. თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ გაუშვათ –12 – დან +12 – მდე, ან –11 – დან +11 –მდე, ან რაც არ უნდა იყოს.

ერთი პროგრამული უზრუნველყოფა, რასაც მე შევცვლიდი არის ის, როგორც ხედავთ ოსცილოსკოპის სურათიდან, მდგომარეობის შეცვლის დრო, რომელიც მე ავირჩიე, სინუსური ტალღა არ იყო მთლიანად სიმეტრიული. მე ცოტათი შევასწორებდი დროს ტალღის ფორმის ზედა ნაწილთან ახლოს. ამ მიდგომის სილამაზე ის არის, რომ თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ AC ტალღის ფორმა ნებისმიერი ფორმის.

ასევე შეიძლება არ იყოს ცუდი იდეა, რომ იყოს მცირე ინდუქტორი თითოეული 2 AC ხაზის გამომავალზე და შესაძლოა მცირე ტევადობა ერთი AC ხაზიდან მეორეზე, 2 ინდუქტორის შემდეგ. ინდუქტორები საშუალებას მისცემს მიმდინარე გამომავალს შეცვალოს ცოტა უფრო ნელა, რაც აპარატურის ზედმეტი დენის დაცვას მისცემს შანსს გამოიწვიოს მოკლე ჩართვის შემთხვევაში.

გაითვალისწინეთ, რომ ერთ -ერთ სურათზე არის 6 მძიმე მავთული. ისინი მიდიან 3 ცალკეულ ბატარეის კუნძულზე. შემდეგ არის 2 მძიმე მავთული, რომელიც განკუთვნილია 120vAC სიმძლავრისთვის.