Como projetar um circuito inversor solar »WikiUtil

Quando um inversor de CC para CA funciona através de um painel solar, é chamado de inversor solar. A energia do painel solar é usada diretamente para operar o inversor ou carregar a bateria do inversor. Nos dois casos, o inversor funciona sem depender da rede elétrica.

O projeto de um circuito inversor solar requer essencialmente dois parâmetros para serem configurados corretamente, a saber, o circuito inversor e as especificações do painel solar. O tutorial a seguir explica os detalhes completamente.

Construindo um inversor solar

Se você estiver interessado em construir seu próprio inversor solar, precisará conhecer profundamente os circuitos do inversor ou do conversor e como selecionar os painéis solares corretamente.

A partir daqui, existem duas opções: se você acha que fazer um inversor é muito complexo, nesse caso, você pode preferir comprar um inversor pronto que está disponível hoje em todos os tipos de formas, tamanhos e especificações e depois aprender apenas sobre painéis solares para a integração / instalação necessária.

A outra opção é aprender as duas contrapartes e depois aproveitar a construção de seu próprio inversor solar passo a passo de bricolage.

De qualquer forma, aprender sobre o painel solar se torna a parte crucial dos procedimentos, então vamos aprender primeiro sobre esse importante dispositivo.

Especificação do painel solar

Um painel solar nada mais é do que uma forma de fonte de alimentação que produz DC pura.

Como essa CD depende da intensidade dos raios solares, a saída geralmente é inconsistente e varia com a posição da luz solar e das condições climáticas.

Embora o painel solar também seja uma forma de fonte de alimentação, ele difere significativamente das fontes de alimentação domésticas comuns que usam transformadores ou SMPS. A diferença está nas especificações de corrente e tensão entre essas duas variantes.

Nossas fontes de alimentação CC domésticas são classificadas para produzir maiores quantidades de corrente e com tensões que correspondem perfeitamente a uma determinada carga ou aplicação.

Por exemplo, um carregador móvel pode ser equipado para produzir 5 V em 1 amp para carregar um smartphone, aqui o 1 amp é muito alto e o 5 V é perfeitamente compatível, tornando os aplicativos extremamente eficientes.

Embora um painel solar possa ser exatamente o oposto, geralmente falta corrente e pode ser classificado para produzir tensões muito mais altas, o que pode ser muito inadequado para cargas CC gerais, como um inversor de bateria de 12V, um carregador móvel, etc.

Esse aspecto dificulta um pouco o projeto de um inversor solar e requer alguns cálculos e considerações para obter um sistema tecnicamente correto e eficiente.

Selecionando o painel solar correto

Para selecionar o painel solar correto, o básico a considerar é que a energia solar média não deve ser menor que o consumo médio de energia da carga.

Digamos que uma bateria de 12V deve ser carregada a uma taxa de 10 amperes, então o painel solar deve ser classificado para fornecer um mínimo de 12 x 10 = 120 watts a qualquer momento, desde que haja uma quantidade razoável de brilho solar.

Como geralmente é difícil encontrar painéis solares com baixa voltagem e especificações de corrente mais altas, precisamos prosseguir com o que é facilmente acessível no mercado (com especificações de alta voltagem e baixa corrente) e depois mitigar as condições em consequência.

Por exemplo, se o seu requisito de carga for de 12V, 10 amperes e você não puder obter um painel solar com essas especificações, poderá ser forçado a optar por uma combinação incompatível, como um painel solar de 48 A 3 A , que parece muito mais viável de obter.

Aqui, o painel nos dá uma vantagem de tensão, mas uma desvantagem atual.

Portanto, você não pode conectar um painel de 48V / 3amp diretamente à carga de 12V e 10 A (como uma bateria de 12V a 100 AH), pois isso forçaria a tensão do painel a cair para 12V, a 3 A, causando as coisas são muito ineficientes.

Isso significaria pagar por um painel de 48 x 3 = 144 watts e, em troca, obter uma saída de 12 x 3 = 36 watts … isso não é uma coisa boa.

Para garantir a eficiência ideal, precisaríamos aproveitar a vantagem da tensão do painel e convertê-la em uma corrente equivalente para nossa carga “incompatível”.

Isso pode ser feito com muita facilidade usando um conversor de dinheiro.

Você precisará de um conversor de dinheiro para fazer um inversor solar

Um conversor de dinheiro converterá efetivamente o excesso tensão do seu painel solar para uma quantidade equivalente de corrente (amperes), garantindo uma relação ótima de saída / entrada = 1.

Aqui estão algumas coisas a considerar. Se você pretende carregar uma bateria de baixa voltagem para uso posterior com um inveter, um conversor buck será adequado à sua aplicação.

No entanto, se você pretende usar o inversor com a saída do painel solar durante o dia simultaneamente enquanto gera energia, um conversor buck não seria essencial, mas poderia conectar o inversor diretamente ao painel. Discutiremos ambas as opções separadamente.

No primeiro caso em que você pode precisar carregar uma bateria para uso posterior com um inversor, especialmente quando a tensão da bateria é muito menor que a tensão do painel, um conversor buck pode ser um imperativo.

Eu já discuti alguns artigos relacionados ao conversor buck e deduzi as equações finais que podem ser implementadas diretamente ao projetar um convector buck para uma aplicação de inversor solar. Você pode consultar os dois artigos a seguir para entender facilmente o conceito.

Como funcionam os conversores Buck

Cálculo de tensão, corrente em um indutor Buck

Depois de ler as postagens anteriores, você pode ter compreendido aproximadamente como implementar um conversor buck ao projetar um circuito de inversor solar.

Se você não se sentir confortável com fórmulas e cálculos, a seguinte abordagem prática pode ser empregada para obter a saída de projeto de conversor de investimento mais favorável para o seu painel solar:

Circuito conversor de buck mais simples

Circuito conversor de buck mais simples

O diagrama acima mostra um circuito conversor de buck simples baseado em IC 555.

Podemos ver dois potes, o potenciômetro superior otimiza a frequência de inversão e o potenciômetro inferior otimiza o PWM; ambos os ajustes podem ser ajustados para obter uma resposta ótima por C.

O transistor BC557 e o resistor de 0,6 ohm formam um limitador de corrente para proteger o TIP127 (transistor de controle) contra sobrecorrente durante o processo de ajuste, posteriormente esse valor de resistência pode ser ajustado para saídas de corrente mais altas, juntamente com um transistor mais controlador Alto.

Selecionar o indutor pode ser difícil …..

1) A frequência pode estar relacionada ao diâmetro do indutor, o diâmetro mais baixo exigirá uma frequência mais alta e vice-versa,

2) O número de voltas afetará a tensão de saída e também a corrente de saída, e este parâmetro estaria relacionado às configurações de PWM.

3) A espessura do cabo determinaria o limite de corrente para a saída, tudo isso deve ser otimizado através de algumas tentativas e erros.

Como regra geral, comece com um diâmetro de 1/2 polegada e um número de voltas igual à tensão de alimentação … use ferrita como núcleo e, depois disso, o processo de otimização sugerido acima pode começar.

Isso cuida do conversor buck que pode ser usado com um painel solar de alta tensão / baixa corrente para obter uma saída otimizada de baixa tensão / corrente mais alta, com base nas especificações de carga, satisfazendo a equação:

(o / p watt) dividido por (i / p watt) = cerca de 1

Se a otimização do conversor buck acima parecer difícil, provavelmente você pode optar pela seguinte opção de circuito testada do conversor solar buck do carregador PWM:

1590376069 810 como projetar um circuito inversor solar wikiutil

Aqui, o R8, R9 pode ser ajustado para ajustar a tensão de saída e o R13 para otimizar a saída de corrente.

Depois de montar e configurar o conversor buck com um painel solar apropriado, você pode esperar uma saída perfeitamente otimizada para carregar uma determinada bateria.

Agora, como os conversores acima não possuem um corte de carga total, um circuito de corte externo baseado em opamp pode ser adicionalmente necessário para ativar uma função de carga totalmente automática, como mostrado abaixo.

Adicione um limite de carga total à saída do conversor Buck

Adicione um limite de carga total à saída do conversor Buck

O circuito simples de corte de carga completa mostrado pode ser adicionado a qualquer um dos conversores buck para garantir que a bateria nunca seja sobrecarregada quando atingir o nível de carga total especificado.
O design do conversor buck acima permitirá que você obtenha uma carga razoavelmente eficiente e ideal para a bateria conectada.
Embora esse conversor de dólar proporcionasse bons resultados, a eficiência poderia se deteriorar à medida que o sol se punha.
Para resolver isso, pode-se considerar o emprego de um circuito de carregador MPPT para obter a melhor saída possível do circuito buck.
Portanto, um circuito Buck, juntamente com um circuito MPPT auto-otimizador, pode ajudar a produzir o máximo de luz solar disponível.
Já expliquei um post relacionado em um dos meus posts anteriores, que poderia ser aplicado ao projetar um circuito inversor solar

Solar Inversor sem conversor Buck ou MPPT

Na seção anterior, aprendemos como projetar um inversor solar com conversor buck para inversores com voltagem da bateria menor que o painel e que devem operar à noite, usando a mesma bateria que foi carregada durante o dia.

Pelo contrário, isso significa que, se a tensão da bateria for de alguma forma atualizada para corresponder aproximadamente à tensão do painel, um conversor buck poderá ser evitado.

Isso também pode ser verdade para um inversor projetado para operar LIVE durante o dia, ou seja, simultaneamente, enquanto o painel gera eletricidade da luz solar.

Para operação diurna simultânea, o inversor adequadamente projetado pode ser configurado diretamente com um painel solar calculado com as especificações corretas, conforme mostrado abaixo.

Novamente, devemos garantir que a potência média do painel seja maior que o consumo máximo de energia necessário da carga do inversor.

Digamos que tenhamos um inversor classificado para funcionar com uma carga de 200 watts, portanto o painel deve ter uma classificação de 250 watts para obter uma resposta consistente.

Portanto, o painel pode ter uma potência nominal de 60 V, 5 A e o inversor pode ter uma potência em torno de 48 V, 4 A, conforme demonstrado no diagrama a seguir:

Inversor solar sem conversor Buck ou MPPT

Neste inversor solar, o painel pode ser visto diretamente conectado ao circuito do inversor e o inversor pode produzir a energia necessária, desde que os raios solares atinjam o painel da maneira ideal.

O inversor continuará operando a uma taxa de saída de energia razoavelmente boa, desde que o painel produza uma tensão acima de 45V … que é de 60V no pico e provavelmente até 45V durante a tarde.

Pelo circuito do inversor de 48V mostrado acima, não é preciso dizer que um projeto de inversor solar não precisa ser muito crucial com suas características e especificações.

Você pode conectar qualquer forma de inversor a qualquer painel solar para obter os resultados necessários.

Isso implica que você pode selecione qualquer circuito inversor da lista, e configure-o com um painel solar adquirido e comece a coletar eletricidade gratuitamente à vontade.

Os únicos parâmetros cruciais, mas fáceis de implementar, são as especificações de tensão e corrente do inversor e do painel solar, que não devem diferir muito, conforme explicado em nossa discussão anterior.

Circuito solar do inversor da onda de seno

Todos os projetos discutidos até agora pretendem produzir uma saída de onda quadrada; no entanto, para algumas aplicações, uma onda quadrada pode ser indesejável e exigir uma forma de onda aprimorada equivalente a uma onda senoidal, para tais requisitos. O circuito alimentado por PWM pode ser implementado como mostrado abaixo:

Circuito solar do inversor da onda de seno

Nota: O pino SD nº 5 é mostrado conectado incorretamente ao Ct, certifique-se de conectá-lo à linha de aterramento e não ao Ct.

O circuito inversor solar acima, usando a onda senoidal PWM, pode ser estudado em detalhes no artigo intitulado Circuito inversor solar de 1,5 toneladas CA. A partir do tutorial anterior, agora está claro que projetar um inversor solar não é tão difícil assim e pode ser implementado com eficiência se você estiver equipado com algum conhecimento básico de conceitos eletrônicos, como inversores, painéis solares e inversores.

Uma versão de onda senoidal acima pode ser vista aqui:

3 melhores circuitos inversores sem transformador projetos de circuitos

Ainda estou confuso? Sinta-se livre para usar a caixa de comentários para expressar seus pensamentos valiosos.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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