Lorsqu'un onduleur CC à CA est exploité via un panneau solaire, on parle d'onduleur solaire. La puissance du panneau solaire est soit directement utilisée pour faire fonctionner l'onduleur, soit pour charger la batterie de l'onduleur. Dans les deux cas, l'onduleur fonctionne sans dépendre du réseau électrique public.

Concevoir un onduleur solaire Le circuit nécessite essentiellement deux paramètres pour être configuré correctement, à savoir le circuit de l'onduleur et les spécifications du panneau solaire. Le didacticiel suivant explique en détail les détails.

Construire un onduleur solaire

Si vous êtes intéressé à construisez votre propre onduleur solaire alors vous devez avoir une connaissance approfondie des circuits d'onduleur ou de convertisseur, et concernant comment sélectionner correctement les panneaux solaires .

Il y a deux options à partir de là: Si vous pensez que la fabrication d'un onduleur est très complexe, dans ce cas, vous pourriez préférer acheter un onduleur prêt à l'emploi qui est abondamment disponible aujourd'hui dans toutes sortes de formes, tailles et spécifications, puis apprenez simplement uniquement sur les panneaux solaires pour l'intégration / l'installation requise.

L'autre option consiste à apprendre les deux homologues, puis à construire votre propre onduleur solaire bricolage par étapes.

Dans les deux cas, l'apprentissage des panneaux solaires devient la partie cruciale de la procédure, alors découvrons d'abord cet appareil important.

Spécifications du panneau solaire

Un panneau solaire n'est rien d'autre qu'une forme de alimentation qui produit un DC pur .

Puisque ce courant continu dépend de l'intensité des rayons du soleil, la sortie est normalement incohérente et varie avec la position de la lumière du soleil et les conditions climatiques.

Bien que le panneau solaire soit également une forme d'alimentation électrique, il diffère considérablement de nos alimentations domestiques habituelles utilisant des transformateurs ou SMPS. La différence réside dans les spécifications de courant et de tension entre ces deux variantes.

Nos alimentations CC domestiques sont conçues pour produire des quantités de courant plus élevées et avec des tensions parfaitement adaptées à une charge ou à une application donnée.

Par exemple un le chargeur mobile peut être équipé pour produire 5 V à 1 ampère pour charger un téléphone intelligent , ici le 1 ampli est amplement élevé et le 5V est parfaitement compatible, ce qui rend les choses extrêmement efficaces pour le besoin de l'application.

Alors qu'un panneau solaire peut être exactement le contraire, il manque généralement de courant et peut être conçu pour produire des tensions beaucoup plus élevées, ce qui pourrait être extrêmement inapproprié pour des charges CC générales telles qu'un onduleur de batterie 12V, un chargeur mobile, etc.

Cet aspect rend la conception d'un onduleur solaire un peu difficile et nécessite quelques calculs et réflexions afin d'obtenir un système techniquement correct et efficace.

Sélection du bon panneau solaire

Pour sélectionner le bon panneau solaire , la chose fondamentale à considérer est que la puissance solaire moyenne ne doit pas être inférieure à la consommation moyenne de puissance de charge.

Disons qu'une batterie 12 V doit être chargée à un taux de 10 ampères, puis le panneau solaire doit être conçu pour fournir un minimum de 12 x 10 = 120 watts à tout instant tant qu'il y a une quantité raisonnable de soleil.

Comme il est généralement difficile de trouver des panneaux solaires ayant une tension plus basse et des spécifications de courant plus élevées, nous devons passer à ce qui est facilement accessible sur le marché (avec des spécifications haute tension et faible courant), puis dimensionner les conditions en conséquence.

Par exemple, si votre exigence de charge est de 12 V, 10 ampères et que vous ne parvenez pas à obtenir un panneau solaire avec ces spécifications, vous pourriez être obligé d'opter pour une correspondance incompatible telle qu'un panneau solaire de 48 V, 3 ampères qui semble tout à fait faisable. procurer.

Ici, le panneau nous offre un avantage de tension, mais un inconvénient de courant.

Par conséquent, vous ne pouvez pas connecter un panneau de 48 V / 3 ampères directement à votre charge de 12 V 10 ampères (comme une batterie 12 V 100 AH) car cela forcerait la tension du panneau à chuter à 12 V, à 3 ampères, ce qui rendrait les choses très inefficaces.

Cela signifierait payer pour un panneau de 48 x 3 = 144 watts et en retour obtenir une sortie de 12 x 3 = 36 watts ... ce n'est pas bon.

Afin d'assurer une efficacité optimale, nous aurions besoin d'exploiter l'avantage de tension du panneau et de le convertir en un courant équivalent pour notre charge «incompatible».

Cela peut être fait très facilement en utilisant un convertisseur buck.

Vous aurez besoin d'un convertisseur Buck pour fabriquer un onduleur solaire

Un convertisseur abaisseur convertira efficacement le excès tension de votre panneau solaire en une quantité équivalente de courant (ampères) assurant un rapport sortie / entrée = 1 optimal.

Il y a ici quelques aspects qui doivent être pris en compte. Si vous avez l'intention de charger une batterie de tension inférieure pour une utilisation ultérieure avec un inverseur, un convertisseur abaisseur conviendrait à votre application.

Cependant, si vous avez l'intention d'utiliser l'onduleur avec la sortie du panneau solaire pendant la journée simultanément tout en générant sa puissance, un convertisseur abaisseur ne serait pas essentiel, mais vous pourriez plutôt connecter l'onduleur directement au panneau. Nous discuterons de ces deux options séparément.

Dans le premier cas où vous pourriez avoir besoin de charger une batterie pour une utilisation ultérieure avec un onduleur, en particulier lorsque la tension de la batterie est beaucoup plus basse que la tension du panneau, un convertisseur abaisseur peut être impératif.

J'ai déjà discuté de quelques articles liés au convertisseur Buck et j'ai dérivé les équations finales qui peuvent être directement implémentées lors de la conception d'un convertisseur Buck pour une application d'onduleur solaire, vous pouvez consulter les deux articles suivants pour obtenir une compréhension facile du concept.

Comment fonctionnent les convertisseurs Buck

Calcul de la tension et du courant dans un inducteur Buck

Après avoir lu les articles ci-dessus, vous avez peut-être approximativement compris comment mettre en œuvre un convertisseur abaisseur lors de la conception d'un circuit d'onduleur solaire.

Si vous n'êtes pas à l'aise avec les formules et les calculs, l'approche pratique suivante pourrait être utilisée pour obtenir la sortie de conception de convertisseur abaisseur la plus favorable pour votre panneau solaire:

Circuit de convertisseur Buck le plus simple

Le schéma ci-dessus montre un simple circuit convertisseur abaisseur basé sur IC 555.

Nous pouvons voir deux potentiomètres, le potentiomètre supérieur optimise la fréquence buck, et le potentiomètre inférieur optimise le PWM, ces deux réglages pourraient être modifiés pour obtenir une réponse optimale sur C.

Le transistor BC557 et la résistance de 0,6 ohm forment un limiteur de courant pour protéger le TIP127 (transistor d'attaque) contre les surintensités pendant le processus d'ajustement, plus tard, cette valeur de résistance pourrait être ajustée pour des sorties de courant plus élevées avec un transistor d'attaque plus élevé.

La sélection de l'inducteur peut être délicate .....

1) La fréquence peut être liée au inducteur diamètre, un diamètre inférieur nécessitera une fréquence plus élevée et vice versa,

deux) Nombre de tours affectera la tension de sortie ainsi que le courant de sortie et ce paramètre serait lié aux ajustements PWM.

3) L'épaisseur du fil déterminerait la limite de courant pour la sortie, tout cela devra être optimisé par quelques essais et erreurs.

En règle générale, commencez avec un diamètre de 1/2 pouce et un nombre de tours égal à la tension d'alimentation .... utilisez la ferrite comme noyau, et après cela, vous pouvez commencer le processus d'optimisation suggéré ci-dessus.

Cela prend en charge le convertisseur abaisseur qui peut être utilisé avec un panneau solaire à tension plus élevée / courant faible donné pour obtenir une tension inférieure / sortie de courant plus élevée optimisée de manière équivalente, selon les spécifications de charge, satisfaisant l'équation:

(o / p watt) divisé par (i / p watt) = proche de 1

Si l'optimisation du convertisseur buck ci-dessus semble difficile, vous pouvez probablement opter pour les tests suivants Circuit de convertisseur abaisseur de chargeur solaire PWM option:

Ici, le R8, le R9 peuvent être modifiés pour ajuster la tension de sortie et le R13 pour optimiser la sortie de courant.

Après avoir construit et configuré le convertisseur abaisseur avec un panneau solaire approprié, on pouvait s'attendre à une sortie parfaitement optimisée pour charger une batterie donnée.

Maintenant, étant donné que les convertisseurs ci-dessus ne sont pas facilités avec une coupure de charge complète, un circuit de coupure basé sur un amplificateur opérationnel externe peut être en plus nécessaire pour activer un fonction de charge entièrement automatique comme indiqué ci-dessous.

Ajout d'une coupure de charge complète à la sortie du convertisseur Buck

Le circuit de coupure de charge complète simple illustré peut être ajouté avec l'un des convertisseurs abaisseur pour garantir que la batterie n'est jamais surchargée une fois qu'elle atteint le niveau de charge complète spécifié.
La conception du convertisseur buck ci-dessus vous permettra d'obtenir une charge raisonnablement efficace et optimale pour la batterie connectée.
Bien que ce convertisseur abaisseur fournisse de bons résultats, l'efficacité pourrait se détériorer lorsque le soleil se couchait.
Pour résoudre ce problème, on pourrait penser à utiliser un circuit chargeur MPPT pour acquérir la sortie la plus optimale du circuit buck.
Ainsi, un circuit Buck associé à un circuit MPPT auto-optimisant pourrait aider à tirer le maximum de la lumière solaire disponible.
J'ai déjà expliqué un Article similaire dans l'un de mes articles précédents, la même chose pourrait être appliquée lors de la conception d'un circuit d'onduleur solaire

Solaire Onduleur sans convertisseur Buck ou MPPT

Dans la section précédente, nous avons appris à concevoir un onduleur solaire en utilisant un convertisseur abaisseur pour les onduleurs avec une tension de batterie inférieure à celle du panneau et qui sont destinés à fonctionner pendant la nuit, en utilisant la même batterie qui a été chargée pendant la journée.

Cela signifie inversement que si la tension de la batterie est mise à niveau d'une manière ou d'une autre pour correspondre approximativement à celle de la tension du panneau, alors un convertisseur abaisseur pourrait être évité.

Cela peut également être vrai pour un onduleur qui peut être destiné à fonctionner LIVE pendant la journée, c'est-à-dire simultanément pendant que le panneau génère de l'électricité à partir de la lumière du soleil.

Pour un fonctionnement de jour simultané, l'onduleur convenablement conçu peut être directement configuré avec un panneau solaire calculé ayant les spécifications correctes comme indiqué ci-dessous.

Encore une fois, nous devons nous assurer que la puissance moyenne du panneau est supérieure à la consommation de puissance maximale requise de la charge de l'onduleur.

Disons que nous avons un onduleur conçu pour fonctionner avec une charge de 200 watts , alors le panneau doit être évalué à 250 watts pour une réponse cohérente.

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Par conséquent, le panneau pourrait être un 60V, 5 ampères, et le l'onduleur pourrait être évalué à environ 48 V, 4 ampères , comme illustré dans le diagramme suivant:

Onduleur solaire sans convertisseur Buck ou MPPT

Dans cet onduleur solaire, le panneau peut être vu directement attaché au circuit de l'onduleur et l'onduleur est capable de produire la puissance requise tant que les rayons du soleil sont de manière optimale incidente sur le panneau.

L'onduleur continuerait à fonctionner à un taux de sortie de puissance raisonnablement bon tant que le panneau produirait une tension supérieure à 45V ...... soit 60V au pic et jusqu'à 45V probablement pendant l'après-midi.

D'après le circuit onduleur 48 V illustré ci-dessus, il est évident qu'une conception d'onduleur solaire n'a pas besoin d'être trop cruciale avec ses caractéristiques et spécifications.

Vous pouvez connecter n'importe quelle forme d'onduleur à n'importe quel panneau solaire pour obtenir les résultats souhaités.

Cela implique que vous pouvez sélectionnez n'importe quel circuit d'onduleur dans la liste , et configurez-le avec un panneau solaire acheté, et commencez à récolter de l'électricité gratuite à volonté.

Les seuls paramètres cruciaux mais faciles à mettre en œuvre sont la tension et les spécifications de courant de l'onduleur et du panneau solaire qui ne doivent pas différer beaucoup, comme expliqué dans notre discussion précédente.

Circuit onduleur solaire à onde sinusoïdale

Toutes les conceptions qui sont jusqu'ici discutées sont destinées à produire une sortie en onde carrée, cependant pour certaines applications, une onde carrée pourrait être indésirable et pourrait nécessiter une forme d'onde améliorée équivalente à une onde sinusoïdale, pour de telles exigences, un circuit alimenté par PWM pourrait être mis en œuvre comme indiqué en dessous de:

Remarque: la broche SD n ° 5 est affichée par erreur connectée à Ct, assurez-vous de la connecter à la ligne de masse et non à Ct.

Le circuit d'onduleur solaire ci-dessus utilisant une onde sinusoïdale PWM peut être étudié de manière approfondie dans l'article intitulé Circuit onduleur solaire AC de 1,5 tonnes

À partir du didacticiel ci-dessus, il est maintenant clair que la conception d'un onduleur solaire n'est après tout pas si difficile et pourrait être mise en œuvre efficacement si vous êtes équipé de connaissances de base sur les concepts électroniques tels que les convertisseurs abaisseur, les panneaux solaires et les onduleurs.

Une version sinusoïdale de ce qui précède peut être vu ici :