Efektyviausias saulės keitiklis be tinklelio pasaulyje: 3 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Saulės energija yra ateitis. Plokštės gali tarnauti daugelį dešimtmečių. Tarkime, kad turite saulės sistemą, kuri nėra tinkle. Jūs turite šaldytuvą/šaldiklį ir daugybę kitų daiktų, kuriuos galėsite paleisti gražioje nuotolinėje salone. Jūs negalite sau leisti išmesti energijos! Taigi, gaila, kai jūsų 6000 vatų saulės kolektorių kintamosios srovės lizde ateinančius 40 metų baigsis 5200 vatai. O kas, jei galėtumėte pašalinti visus transformatorius, taigi 6000 vatų grynos sinusinės bangos saulės keitiklis svertų tik kelis svarus? Ką daryti, jei pašalintumėte visą impulsų pločio moduliaciją ir minimaliai perjungtumėte tranzistorius ir vis dėlto turėtumėte labai mažą harmoninį iškraipymą?

Techninė įranga tam nėra labai sudėtinga. Jums tereikia grandinės, kuri galėtų savarankiškai valdyti 3 atskirus H tiltus. Turiu daugybę medžiagų savo grandinei, taip pat programinę įrangą ir schemą/pcb mano pirmajam prototipui. Jie yra laisvai prieinami, jei atsiųsite man el. Laišką adresu [email protected]. Negaliu jų čia pridėti, nes jie nėra reikiamo duomenų formato. Norėdami skaityti.sch ir.pcb failus, turėsite atsisiųsti nemokamą „Designspark“PCB.

Ši instrukcija iš esmės paaiškins veikimo teoriją, todėl jūs taip pat galite tai padaryti tol, kol galėsite perjungti tuos H tiltus reikiamose sekose.

Pastaba: tikrai nežinau, ar tai yra efektyviausia pasaulyje, bet tai gali būti labai gerai (99,5% smailė yra gana gera), ir tai veikia.

Priedai:

13, arba 13*2, arba 13*3, arba 13*4,… 12 voltų gilaus ciklo baterijos

Labai paprasta elektroninė grandinė, galinti savarankiškai valdyti 3 H tiltus. Aš sukūriau prototipą ir džiaugiuosi galėdamas pasidalinti PCB ir schema, bet jūs tikrai galite tai padaryti kitaip nei aš. Taip pat kuriu naują PCB versiją, kuri bus parduodama, jei kas nors to norės.

1 žingsnis: veikimo teorija

Ar kada pastebėjote, kad sveikus skaičius -13, -12, -11, …, 11, 12, 13 galite generuoti iš

A*1 + B*3 + C*9

kur A, B ir C gali būti -1, 0 arba +1? Pavyzdžiui, jei A = +1, B = -1, C = 1, gausite

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

Taigi, mes turime padaryti 3 izoliuotas baterijų salas. Pirmoje saloje turite 9 12V baterijas. Kitoje saloje turite 3 12V baterijas. Paskutinėje saloje turite 1 12 V bateriją. Saulės sistemoje tai reiškia, kad taip pat turite 3 atskirus MPPT. (Netrukus turėsiu instrukciją pigiam MPPT bet kuriai įtampai). Tai yra šio metodo kompromisas.

Norėdami padaryti +1 ant viso tilto, išjunkite 1L, įjunkite 1H, išjunkite 2H ir įjunkite 2L.

Norėdami padaryti 0 ant viso tilto, išjunkite 1L, įjunkite 1H, išjunkite 2L ir įjunkite 2H.

Norėdami padaryti -1 ant viso tilto, išjunkite 1H, įjunkite 1L, išjunkite 2L ir įjunkite 2H.

Turėdamas omenyje 1H, turiu omenyje pirmąjį aukštą šoninį mosfetą, 1L yra pirmasis žemos pusės mosfetas ir tt …

Dabar, norėdami padaryti sinusinę bangą, tiesiog perjunkite savo H tiltus nuo -13 iki +13 ir atgal iki -13, iki +13, vėl ir vėl. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai įsitikinti, kad perjungimo laikas nustatytas taip, kad pereitumėte nuo -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 per 1/60 sekundės (1/50 sekundės Europoje!), Ir jūs tiesiog turite pakeisti būsenas, kad jis iš tikrųjų atitiktų sinusinės bangos formą. Jūs iš esmės kuriate sinusinę bangą iš 1 dydžio lego.

Šis procesas iš tikrųjų gali būti pratęstas, kad galėtumėte generuoti sveikus skaičius -40, -39,…, +39, +40 iš

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

kur A, B, C ir D gali būti -1, 0 arba +1. Tokiu atveju galite iš viso naudoti, tarkime, 40 „Nissan Leaf“ličio baterijų ir pagaminti 240 voltų, o ne 120 voltų. Ir tokiu atveju lego dydžiai yra daug mažesni. Šiuo atveju jūs atliksite 81 žingsnį savo sinusine banga, o ne tik 27 (-40,…, +40 prieš -13,…, +13).

Ši sąranka yra jautri galios koeficientui. Galios pasiskirstymas tarp 3 salų yra susijęs su galios koeficientu. Tai gali turėti įtakos tam, kiek vatų turėtumėte skirti kiekvienai iš 3 salų saulės kolektorių. Be to, jei jūsų galios koeficientas yra tikrai blogas, gali būti, kad sala vidutiniškai įkrauna daugiau nei išsikrauna. Taigi, svarbu įsitikinti, kad jūsų galios faktorius nėra baisus. Ideali situacija tam būtų 3 begalinio pajėgumo salos.

2 žingsnis: Taigi, kodėl tai toks smirdantis efektyvus ?

Perjungimo dažnis yra juokingai lėtas. H-tiltas, kuris nuosekliai perjungia 9 baterijas, per 1/60 sekundės pakeičia tik 4 būsenas. „H-brirdge“, kuris serijiniu būdu perjungia 3 baterijas, per 16 sekundžių turite tik 16 būsenos pakeitimų. Paskutinio H tilto atveju jūs per 52 sekundes pakeisite 52 būsenas. Paprastai keitiklyje „mosfets“perjungia gal 100KHz ar net daugiau.

Be to, jums reikia tik „mosfets“, atitinkančių jų baterijas. Taigi vieno akumuliatoriaus H tiltui 40 voltų „mosfet“būtų daugiau nei saugus. Yra 40 V MOSFET, kurių ON atsparumas yra mažesnis nei 0,001 omo. 3 akumuliatorių H-tilteliui galite saugiai naudoti 60 V įtampą. 9 akumuliatorių H-tilteliui galite naudoti 150 V įtampą. Pasirodo, kad aukščiausios įtampos tiltas jungiasi rečiausiai, o tai yra labai nenuspėjama nuostolių požiūriu.

Be to, nėra didelių filtrų induktorių, nėra transformatorių ir su tuo susijusių branduolio nuostolių ir kt.

3 žingsnis: prototipas

Savo prototipe aš naudoju dsPIC30F4011 mikrovaldiklį. Iš esmės tai tik perjungia prievadus, valdančius H tiltus tinkamu laiku. Nėra delsos generuoti tam tikrą įtampą. Bet kokia norima įtampa pasiekiama maždaug per 100 nanosekundžių. Norėdami perjungti MOSFET tiekimą, galite naudoti 12 1 vatų izoliuotų DC/DC. Bendra galia yra apie 10 kW, o gal ir 6 ar 7 kW nuolat. Bendra kaina yra keli šimtai dolerių už viską.

Iš tikrųjų galima reguliuoti ir įtampą. Tarkime, kad paleidus 3 H tiltus nuosekliai nuo -13 iki +13, kintamosios srovės bangos forma tampa per didelė. Galite tiesiog paleisti nuo -12 iki +12 arba nuo -11 iki +11 ar bet ką.

Vienas programinės įrangos dalykas, kurį norėčiau pakeisti, yra, kaip matote iš osciloskopo paveikslėlio, kad pasirinktas būsenos keitimo laikas nepadarė sinusinės bangos visiškai simetriškos. Aš tik šiek tiek pakoreguosiu laiką šalia bangos formos viršaus. Šio požiūrio grožis yra tas, kad galite sukurti bet kokios formos AC bangos formą.

Taip pat gali būti nebloga idėja turėti mažą induktorių kiekvienos iš 2 kintamosios srovės linijų išvestyje ir galbūt mažą talpą iš vienos iš kintamosios srovės linijų į kitą po dviejų induktorių. Induktoriai leistų srovės išėjimui keistis šiek tiek lėčiau, taip suteikiant aparatinės įrangos apsaugą nuo viršsrovių trumpojo jungimo atveju.

Atkreipkite dėmesį, kad vienoje iš nuotraukų yra 6 sunkūs laidai. Jie eina į 3 atskiras baterijų salas. Tada yra 2 sunkūs laidai, skirti 120 VAC galiai.