Visefektīvākais bezsaistes saules invertors pasaulē: 3 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Saules enerģija ir nākotne. Paneļi var kalpot daudzus gadu desmitus. Pieņemsim, ka jums ir Saules sistēma ārpus tīkla. Jums ir ledusskapis/saldētava un virkne citu lietu, lai palaistu savu skaisto attālo kajīti. Jūs nevarat atļauties izmest enerģiju! Tātad, ir kauns, kad jūsu 6000 vatu saules paneļi nākamos 40 gadus maiņstrāvas kontaktligzdā nonāk pie, teiksim, 5200 vatiem. Ko darīt, ja jūs varētu likvidēt visus transformatorus, tāpēc 6000 vatu tīrā sinusoidālā saules invertora svars būtu tikai dažas mārciņas? Ko darīt, ja jūs varētu novērst visu impulsa platuma modulāciju un minimāli pārslēgt tranzistorus un tomēr būtu ārkārtīgi mazs kopējais harmoniskais kropļojums?

Aparatūra šim nolūkam nav ļoti sarežģīta. Jums vienkārši nepieciešama ķēde, kas var patstāvīgi kontrolēt 3 atsevišķus H-tiltus. Man ir materiāli par manu ķēdi, kā arī programmatūra un shematisks/pcb manam pirmajam prototipam. Tie ir brīvi pieejami, ja rakstāt man e -pastu uz [email protected]. Es nevaru tos šeit pievienot, jo tie nav vajadzīgajā datu formātā. Lai lasītu.sch un.pcb failus, jums būs jālejupielādē bezmaksas Designspark PCB.

Šī pamācība galvenokārt izskaidros darbības teoriju, tāpēc jūs varat to izdarīt arī tad, ja varat pārslēgt šos H tiltus vajadzīgajās secībās.

Piezīme: Es nezinu, vai tas ir visefektīvākais pasaulē, bet tas varētu būt ļoti labi (99,5% maksimums ir diezgan labs), un tas darbojas.

Piegādes:

13, vai 13*2, vai 13*3, vai 13*4,… 12v dziļa cikla baterijas

Ļoti vienkārša elektroniskā shēma, kas var patstāvīgi kontrolēt 3 H-tiltus. Es izveidoju prototipu un labprāt dalos ar PCB un shēmu, taču jūs noteikti varat to darīt savādāk, nekā es to darīju. Es arī gatavoju jaunu PCB versiju, kas tiks pārdota, ja kāds to vēlēsies.

1. darbība: darbības teorija

Vai esat kādreiz pamanījuši, ka varat ģenerēt veselus skaitļus -13, -12, -11,…, 11, 12, 13 no

A*1 + B*3 + C*9

kur A, B un C var būt -1, 0 vai +1? Piemēram, ja A = +1, B = -1, C = 1, jūs saņemsiet

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

Tātad, mums ir jāizveido 3 izolētas bateriju salas. Pirmajā salā jums ir 9 12V baterijas. Nākamajā salā jums ir 3 12V baterijas. Pēdējā salā jums ir 1 12V akumulators. Saules sistēmā tas nozīmē arī 3 atsevišķu MPPT. (Man drīzumā būs instrukcija par lētu MPPT jebkuram spriegumam). Tas ir šīs metodes kompromiss.

Lai iegūtu +1 uz pilna tilta, izslēdziet 1L, ieslēdziet 1H, izslēdziet 2H un ieslēdziet 2L.

Lai uz pilna tilta iegūtu 0, izslēdziet 1L, ieslēdziet 1H, izslēdziet 2L un ieslēdziet 2H.

Lai uz pilna tilta iegūtu -1, izslēdziet 1H, ieslēdziet 1L, izslēdziet 2L un ieslēdziet 2H.

Ar 1H es domāju pirmo augsto sānu mosfetu, 1L ir pirmais zemās puses mosfets utt.

Tagad, lai radītu sinusoidālu vilni, vienkārši pārslēdziet savus H tiltus no -13 uz +13 un atkal uz leju līdz -13, līdz +13, atkal un atkal un atkal. Viss, kas jums jādara, ir jāpārliecinās, ka pārslēgšanās laiks ir iestatīts tā, lai jūs pārslēgtos no -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 1/60 sekundēs (Eiropā 1/50 sekundes!), Un jums vienkārši ir jāmaina valstis, lai tas faktiski atbilstu sinusa viļņa formai. Jūs būtībā veidojat sinusoīdu no 1. izmēra lego.

Šo procesu faktiski var pagarināt, lai jūs varētu ģenerēt veselus skaitļus -40, -39,…, +39, +40 no

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

kur A, B, C un D var būt -1, 0 vai +1. Tādā gadījumā jūs varētu izmantot kopā, teiksim, 40 Nissan Leaf litija baterijas un izgatavot 240 voltu, nevis 120 voltu. Un tādā gadījumā lego izmēri ir daudz mazāki. Šajā gadījumā kopā ar sinusa vilni jūs veicat 81 soli, nevis tikai 27 (-40,…, +40 pret -13,…, +13).

Šī iestatīšana ir jutīga pret jaudas koeficientu. Jaudas sadalījums starp 3 salām ir saistīts ar jaudas koeficientu. Tas var ietekmēt to, cik vatu jums vajadzētu atvēlēt katram no 3 salu saules paneļiem. Turklāt, ja jūsu jaudas koeficients ir patiešām slikts, iespējams, ka sala vidēji uzlādēs vairāk nekā izlādēsies. Tāpēc ir svarīgi pārliecināties, ka jūsu jaudas koeficients nav briesmīgs. Ideāla situācija tam būtu 3 bezgalīgas ietilpības salas.

2. solis: Tātad, kāpēc tas ir tik smirdoši?

Pārslēgšanās biežums ir smieklīgi lēns. H-tiltam, kas sērijveidā maina 9 baterijas, 1/60 sekundēs tiek veiktas tikai 4 stāvokļa izmaiņas. H-brirdge, kas sērijveidā maina 3 baterijas, jums ir tikai 16 stāvokļa izmaiņas 1/60 sekundēs. Pēdējā H tilta gadījumā jums ir 52 stāvokļa izmaiņas 1/60 sekundēs. Parasti invertorā mosfets pārslēdzas pie varbūt 100KHz vai pat vairāk.

Tālāk jums ir nepieciešami tikai tādi mosfeti, kuriem ir atbilstošās baterijas. Tātad, ar viena akumulatora H tiltu 40 voltu mosfets būtu vairāk nekā drošs. Ir 40 V MOSFET, kuru ON pretestība ir mazāka par 0,001 omi. Trīs akumulatoru H-tiltam varat droši izmantot 60V mosfetus. 9 akumulatora H-tiltam varat izmantot 150 V mosfetus. Izrādās, ka augstākā sprieguma tilts pārslēdzas visretāk, kas ir ļoti nenozīmīgs zaudējumu ziņā.

Turklāt nav lielu filtru induktoru, transformatoru un ar tiem saistīto kodolu zudumu utt.

3. solis: prototips

Savā prototipā es izmantoju mikrokontrolleri dsPIC30F4011. Būtībā tas tikai pārslēdz ostas, kas kontrolē H-tiltus atbilstošā laikā. Dota sprieguma ģenerēšanai nav kavēšanās. Jebkurš vēlamais spriegums ir pieejams aptuveni 100 nanosekundēs. MOSFET barošanas avotu pārslēgšanai varat izmantot 12 1 vatu izolētus DC/DC. Kopējā jauda ir aptuveni 10 kW maksimālā, un varbūt 6 vai 7 kW nepārtraukta. Kopējās izmaksas ir daži simti dolāru par visu.

Patiesībā ir iespējams regulēt arī spriegumu. Pieņemsim, ka, darbinot 3 H tiltus virknē no -13 līdz +13, maiņstrāvas viļņu forma kļūst pārāk liela. Jūs varat vienkārši izvēlēties palaist no -12 līdz +12, vai no -11 līdz +11 vai ko citu.

Viena programmatūras lieta, ko es mainītu, ir, kā redzams no osciloskopa attēla, ka izvēlētais stāvokļa maiņas laiks nepadara sinusa vilni pilnīgi simetrisku. Es tikai nedaudz pielāgotu laiku viļņu formas augšdaļā. Šīs pieejas skaistums ir tāds, ka jūs varat izveidot jebkuras formas maiņstrāvas viļņu formu.

Var arī nebūt slikta ideja, ja katrai 2 maiņstrāvas līniju izejai ir mazs induktors un, iespējams, neliela kapacitāte no vienas maiņstrāvas līnijas uz otru pēc diviem induktoriem. Induktori ļautu pašreizējai izejai mainīties nedaudz lēnāk, dodot iespēju aparatūras pārslodzes aizsardzībai iedarbināt īssavienojuma gadījumā.

Ievērojiet, ka vienā no attēliem ir 6 smagi vadi. Tie dodas uz 3 atsevišķām akumulatoru salām. Tad ir 2 smagi vadi, kas paredzēti 120 VAC jaudai.