המהפך הסולארי היעיל ביותר בעולם: 3 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

אנרגיה סולארית היא העתיד. לוחות יכולים להחזיק מעמד עשרות שנים רבות. נניח שיש לך מערכת סולארית מחוץ לרשת. יש לך מקרר/מקפיא ועוד המון דברים להפעיל בבקתה המרוחקת היפה שלך. אתה לא יכול להרשות לעצמך לזרוק אנרגיה! לכן, חבל כאשר 6000 וואט של פאנלים סולאריים שלך מסתיימים כמו, למשל, 5200 וואט בשקע החשמל במשך 40 השנים הבאות. מה אם היית יכול לחסל את כל השנאים, אז מהפך סולארי טהור בגודל 6000 ואט ישקול כמה קילוגרמים בלבד? מה אם היית יכול לחסל את כל אפנון רוחב הדופק, ולהחליף מינימום מוחלט של הטרנזיסטורים, ועדיין יש לך עיוות הרמוני קטן במיוחד?

החומרה לא מסובכת במיוחד בשביל זה. אתה רק צריך מעגל שיכול לשלוט באופן עצמאי על 3 גשרי H נפרדים. יש לי שטר חומרים עבור המעגל שלי, כמו גם את התוכנה ואת סכמטי/pcb עבור אב הטיפוס הראשון שלי. אלה זמינים באופן חופשי אם אתה שולח לי מייל לכתובת [email protected]. אני לא יכול לצרף אותם לכאן מכיוון שהם אינם בפורמט הנתונים הנדרש. על מנת לקרוא את קבצי.sch ו-.pcb, יהיה עליך להוריד את Designspark PCB, שהוא בחינם.

מדריך זה יסביר בעיקר את תורת הפעולה, כך שתוכל לעשות זאת גם כל עוד תוכל להחליף את גשרים ה- H ברצפים הדרושים.

הערה: אני לא יודע בוודאות אם זה היעיל ביותר בעולם, אבל יכול מאוד להיות (שיא של 99.5% די טוב), וזה אכן עובד.

אספקה:

13, או 13*2, או 13*3, או 13*4, … 12v סוללות במחזור עמוק

מעגל אלקטרוני בסיסי ביותר שיכול לשלוט באופן עצמאי על 3 גשרי H. יצרתי אב טיפוס, ואני שמח לשתף את ה- PCB ואת סכמטי, אבל אתה בהחלט יכול לעשות את זה אחרת מאשר איך שעשיתי את זה. אני גם מכין גרסה חדשה של ה- PCB שתהיה למכירה אם מישהו רוצה את זה.

שלב 1: תורת הפעולה

האם שמת לב שאתה יכול ליצור את המספרים השלמים -13, -12, -11, …, 11, 12, 13 מתוך

A*1 + B*3 + C*9

כאשר A, B ו- C יכולים להיות -1, 0 או +1? לדוגמה, אם A = +1, B = -1, C = 1, אתה מקבל

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

אז מה שאנחנו צריכים לעשות הוא להכין 3 איים בודדים של סוללות. באי הראשון יש לך 9 סוללות 12V. באי הבא יש לך 3 סוללות 12V. באי האחרון יש לך סוללה אחת של 12V. בהתקנה סולארית, זה אומר גם שיש 3 MPPT נפרדים. (בקרוב יהיה לי הוראה לגבי MPPT זול לכל מתח). זהו פשרה של שיטה זו.

כדי לעשות +1 על גשר מלא, אתה מכבה 1L, מדליק 1H, מכבה 2H ומפעיל 2L.

כדי לעשות 0 על גשר מלא, אתה מכבה 1L, מדליק 1H, מכבה 2L ומפעיל 2H.

כדי לעשות -1 על גשר מלא, אתה מכבה 1H, מדליק 1L, מכבה 2L ומפעיל 2H.

ב- 1H, אני מתכוון ל- mosfet הצד הגבוה הראשון, 1L הוא ה mosfet הצד הנמוך הראשון וכו '…

עכשיו, כדי ליצור גל סינוס, אתה פשוט מחליף את גשרי ה- H שלך מ -13 עד +13, וחוזר ל -13, עד +13, שוב ושוב ושוב. כל שעליך לעשות הוא לוודא שתזמון המעבר מתבצע כך שתעבור מ -13, -12,…, +12, +13, +12, +11,…, -11, -12, - 13 ב 1/60 שנייה (1/50 שנייה באירופה!), ואתה רק צריך לבצע את השינויים במצבים כך שהוא תואם למעשה את צורת גל הסינוס. אתה בעצם בונה גל סינוס מתוך לגו בגודל 1.

ניתן למעשה להרחיב תהליך זה כך שתוכל ליצור את המספרים השלמים -40, -39, …, +39, +40 מתוך

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

כאשר A, B, C ו- D יכולים להיות -1, 0 או +1. במקרה זה, תוכל להשתמש בסך הכל ב -40 סוללות ליתיום של ניסאן ליף ולייצר 240 וולט ולא 120 וולט. ובמקרה כזה, גדלי הלגו קטנים בהרבה. אתה מקבל סך הכל 81 צעדים בגל הסינוס שלך במקרה זה ולא רק 27 (-40,…, +40 לעומת -13,…, +13).

התקנה זו רגישה לגורם הספק. האופן שבו הכוח מתחלק בין 3 האיים קשור לגורם הכוח. זה יכול להשפיע על כמה וואטים שאתה צריך להפריש לכל אחד משלושת הפאנלים הסולאריים של האי. כמו כן, אם גורם הכוח שלך הוא ממש גרוע, אי יכול לגבות בממוצע יותר מאשר פריקה. לכן, חשוב לוודא שגורם הכוח שלך אינו נורא. המצב האידיאלי לכך יהיה 3 איים בעלי יכולת אינסופית.

שלב 2: אז למה זה כל כך מסריח?

תדירות ההחלפה איטית עד כדי גיחוך. לגשר ה- H המחליף את 9 הסוללות בסדרה, יש לך רק 4 שינויי מצב תוך 1/60 שנייה. עבור ה- H-brirdge שמחליף את 3 הסוללות בסדרה, יש לך רק 16 שינויי מצב תוך 1/60 שנייה. עבור גשר ה- H האחרון, יש לך 52 שינויי מצב תוך 1/60 שנייה. בדרך כלל, בממיר, המוספות עוברות אולי על 100KHz ואפילו יותר.

לאחר מכן, אתה רק צריך mosfets המדורגים עבור הסוללות שלהם. אם כן, עבור גשר H הסוללה היחיד, מסכת 40V תהיה בטוחה יותר. יש שם 40v MOSFET עם התנגדות ON של פחות מ 0.001 אוהם. עבור H-bridge 3 הסוללות, אתה יכול להשתמש בבטחה 60v mosfets. עבור H-bridge 9 הסוללות, אתה יכול להשתמש בפילפסים של 150V. מסתבר שגשר המתח הגבוה יותר עובר בתדירות הפחות גבוהה, וזה מאוד סרנדי מבחינת הפסדים.

יתר על כן, אין משרני מסנן גדולים, אין שנאים והפסדי הליבה הנלווים אליהם וכו '…

שלב 3: אב הטיפוס

באב טיפוס שלי השתמשתי במיקרו בקר dsPIC30F4011. זה בעצם רק מחליף את היציאות השולטות בגשרים H בזמן המתאים. אין פיגור ליצירת מתח נתון. כל מתח שתרצו זמין בכ -100 ננו -שניות. תוכל להשתמש ב -12 DC/DC מבודדים של 1 וואט להחלפת חומרי הציוד של MOSFET. דירוג ההספק הכולל הוא סביב 10kW שיא, ואולי 6 או 7kw רציף. העלות הכוללת היא כמה מאות דולרים לכל דבר.

אפשר למעשה גם לווסת מתח. נניח שהפעלת 3 גשרים H בסדרות מ -13 עד +13 הופכת את צורת גל AC גדולה מדי. אתה יכול פשוט לבחור להריץ בין -12 ל- +12 במקום זאת, או -11 ל- +11, או מה שזה לא יהיה.

דבר אחד בתוכנה שהייתי משנה הוא, כפי שניתן לראות מתמונת האוסילוסקופ, תזמון שינוי המצב שבחרתי לא הפך את גל הסינוס לסימטרי לחלוטין. הייתי פשוט להתאים קצת את התזמון ליד החלק העליון של צורת הגל. היופי בגישה זו הוא שאתה יכול ליצור צורת גל AC בכל צורה שתרצה.

יתכן גם שזה לא רעיון רע שיש משרן קטן על הפלט של כל אחד משני קווי AC, ואולי קיבול קטן מאחד מקווי AC לשני, לאחר 2 המשרנים. המשרנים יאפשרו לתפוקה הנוכחית להשתנות מעט לאט יותר, ולתת להגנה על זרם יתר החומרה הזדמנות להפעיל במקרה של קצר.

שימו לב שיש באחת התמונות 6 חוטים כבדים. אלה הולכים ל -3 איי הסוללות הנפרדים. לאחר מכן ישנם 2 חוטים כבדים המיועדים לספק 120 וולט.