Die doeltreffendste sonnet-omvormer ter wêreld: 3 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Sonkrag is die toekoms. Panele kan dekades lank duur. Gestel u het 'n sonnestelsel wat nie van die netwerk af is nie. U het 'n yskas/vrieskas en 'n klomp ander goed om by u pragtige afgeleë kajuit te loop. Jy kan nie bekostig om energie weg te gooi nie! Dit is dus jammer dat u 6000 watt sonpanele die komende 40 jaar by die wisselstroomaansluiting 5200 watt beloop. Wat as u alle transformators kan uitskakel, sodat 'n suiwer sinusgolf -omvormer van 6000 Watt slegs 'n paar pond weeg? Wat as u alle modulasie van die pulswydte kon uitskakel en die transistors absoluut minimaal kon skakel, en steeds 'n uiters klein totale harmoniese vervorming het?

Die hardeware is nie baie ingewikkeld hiervoor nie. U benodig net 'n stroombaan wat onafhanklik 3 afsonderlike H-brûe kan beheer. Ek het 'n stuk materiaal vir my kring, sowel as die sagteware en skematiese/pcb vir my eerste prototipe. Dit is vrylik beskikbaar as u my 'n e -pos stuur na [email protected]. Ek kan dit nie hier aanheg nie, aangesien dit nie in die vereiste dataformaat is nie. Om die.sch- en.pcb -lêers te lees, moet u Designspark PCB aflaai, wat gratis is.

Hierdie instruksies gaan hoofsaaklik die werkingsteorie verduidelik, sodat u dit ook kan maak solank u die H-brûe in die nodige rye kan verander.

Nota: ek weet nie seker of dit die doeltreffendste ter wêreld is nie, maar dit kan baie goed wees (99,5% piek is redelik goed), en dit werk wel.

Benodighede:

13, of 13*2, of 13*3, of 13*4, … 12v diepsiklusbatterye

'N Baie basiese elektroniese stroombaan wat onafhanklik 3 H-brûe kan beheer. Ek het 'n prototipe gemaak, en ek deel graag die PCB en skematiese, maar u kan dit beslis anders doen as hoe ek dit gedoen het. Ek maak ook 'n nuwe weergawe van die PCB wat te koop sal wees as iemand dit wil hê.

Stap 1: Teorie van werking

Het u al ooit opgelet dat u die heelgetalle -13, -12, -11, …, 11, 12, 13 kan genereer uit

A*1 + B*3 + C*9

waar A, B en C -1, 0 of +1 kan wees? Byvoorbeeld, as A = +1, B = -1, C = 1, kry u

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

Dus, wat ons moet doen, is om drie geïsoleerde eilande batterye te maak. Op die eerste eiland het u 9 12V -batterye. Op die volgende eiland het u 3 12V -batterye. Op die laaste eiland het u 1 12v battery. In 'n sonopstelling beteken dit ook dat u 3 aparte MPPT's het. (Ek sal binnekort 'n instruksie hê oor 'n goedkoop MPPT vir enige spanning). Dit is 'n afweging van hierdie metode.

Om +1 op 'n volle brug te maak, skakel u 1L af, skakel 1H aan, skakel 2H af en skakel 2L aan.

Om 0 op 'n volle brug te maak, skakel u 1L af, skakel 1H aan, skakel 2L af en skakel 2H aan.

Om -1 op 'n volle brug te maak, skakel u 1H af, skakel 1L aan, skakel 2L af en skakel 2H aan.

Met 1H bedoel ek die eerste mosfet aan die hoë kant, 1L is die eerste mosfet aan die onderkant, ens …

Om 'n sinusgolf te maak, skakel u H -brûe net van -13 tot +13, en terug na -13, tot +13, oor en oor en oor. Al wat u hoef te doen is om seker te maak dat die tydsberekening van die omskakeling plaasvind sodat u van -13, -12, …, +12, +13, +12, +11, …, -11, -12, -gaan 13 in 1/60 sekonde (1/50 sekonde in Europa!), En u hoef net die toestande te verander sodat dit eintlik pas by die vorm van 'n sinusgolf. U bou basies 'n sinusgolf uit lego's van grootte 1.

Hierdie proses kan eintlik uitgebrei word sodat u die heelgetalle -40, -39, …, +39, +40 kan genereer uit

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

waar A, B, C en D -1, 0 of +1 kan wees. In daardie geval kan u altesaam 40 Nissan Leaf -litiumbatterye gebruik en 240vAC eerder as 120vAC maak. En in daardie geval is die lego -groottes baie kleiner. U kry in hierdie geval 'n totaal van 81 stappe in u sinusgolf eerder as slegs 27 (-40, …, +40 vs -13, …, +13).

Hierdie opstelling is sensitief vir die kragfaktor. Hoe die krag tussen die drie eilande verdeel, hou verband met die kragfaktor. Dit kan beïnvloed hoeveel watt u opsy moet sit vir elk van die drie eilandpanele. As u kragfaktor regtig sleg is, is dit moontlik dat 'n eiland gemiddeld meer laai as om te laai. Dit is dus belangrik om seker te maak dat u kragfaktor nie vreeslik is nie. Die ideale situasie hiervoor is drie eilande met oneindige kapasiteit.

Stap 2: So, waarom is dit so stink effektief ?

Die skakelfrekwensie is belaglik stadig. Vir die H-brug wat die 9 batterye in serie skakel, het u slegs 4 staatsveranderings in 1/60 sekonde. Vir die H-brirdge wat die 3 batterye in serie skakel, het u slegs 16 toestandveranderings in 1/60 sekonde. Vir die laaste H-brug het u 52 staatsveranderings in 1/60 sekonde. Gewoonlik skakel die mosfets in 'n omskakelaar na 100KHz of selfs meer.

Vervolgens benodig u slegs masjiene wat vir hul onderskeie batterye geklassifiseer is. Dus, vir die H-brug met 'n enkele battery, sou 'n 40v-mosfet meer as veilig wees. Daar is 40v MOSFET's wat 'n AAN -weerstand van minder as 0,001 Ohm het. Vir die H-brug met 3 batterye kan u veilig 60v mosfets gebruik. Vir die H-brug met 9 batterye kan u 150v mosfets gebruik. Dit blyk dat die brug met hoër spanning die minste keer skakel, wat baie ernstig is in terme van verliese.

Boonop is daar geen groot filterinduktors, geen transformators en die gepaardgaande kernverliese, ens …

Stap 3: Die prototipe

Op my prototipe gebruik ek die dsPIC30F4011 mikrobeheerder. Dit wissel basies net die hawens wat die H-brûe beheer op die regte tyd. Daar is geen vertraging vir die opwekking van 'n gegewe spanning nie. Watter spanning u ook al wil hê, is beskikbaar in ongeveer 100 nanosekondes. U kan 12 geïsoleerde DC/DC's van 1 watt gebruik om die benodigdhede van MOSFETs oor te skakel. Die totale kragwaarde is ongeveer 10kW piek, en miskien 6 of 7kw aaneenlopend. Die totale koste is 'n paar honderd dollar vir alles.

Dit is eintlik ook moontlik om spanning te reguleer. Gestel die loop van die 3 H -brûe in serie van -13 tot +13 maak die wisselstroomgolfvorm te groot. U kan net kies om van -12 tot +12 te werk, of van -11 tot +11, of wat ook al.

Een ding wat ek sou verander, is dat die tydsveranderingstyd wat ek gekies het, nie die sinusgolf heeltemal simmetries gemaak het nie, soos u op die ossilloskoopfoto kan sien. Ek sou net 'n bietjie die tydsberekening naby die bokant van die golfvorm aanpas. Die mooi van hierdie benadering is dat u 'n AC -golfvorm kan maak van enige vorm wat u wil.

Dit is miskien ook nie 'n slegte idee om 'n klein induktor op die uitset van elk van die twee wisselstroomlyne te hê nie, en miskien 'n klein kapasitansie van die een van die wisselstroomlyne na die ander induktors. Die induktors sou toelaat dat die huidige uitset 'n bietjie stadiger verander, wat die beskerming van die oorstroom van die hardeware 'n kans gee om 'n kortsluiting te veroorsaak.

Let op dat daar 6 swaar drade in een van die foto's is. Dit gaan na die drie afsonderlike battery -eilande. Dan is daar 2 swaar drade vir die 120vAC -krag.