Quando um inversor CC para CA é operado por meio de um painel solar, ele é chamado de inversor solar. A energia do painel solar é usada diretamente para operar o inversor ou para carregar a bateria do inversor. Em ambos os casos, o inversor funciona sem depender da rede elétrica da rede elétrica.

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

Construindo um Inversor Solar

Se você está interessado em construa seu próprio inversor solar então você deve ter um conhecimento profundo de inversores ou circuitos de conversores, e sobre como selecionar painéis solares corretamente .

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

A outra opção é aprender as duas contrapartes e, em seguida, desfrutar de construir seu próprio inversor solar DIY.

Em ambos os casos, aprender sobre o painel solar torna-se a parte crucial do processo, portanto, vamos primeiro aprender sobre este importante dispositivo.

Especificação do painel solar

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

Uma vez que esta DC é dependente da intensidade dos raios solares, a saída normalmente é inconsistente e varia com a posição da luz solar e as condições climáticas.

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

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

Por exemplo um carregador de celular pode ser equipado para produzir 5 V a 1 ampere para carregar um smartphone , aqui o 1 amp é amplamente alto e o 5V é perfeitamente compatível, tornando as coisas extremamente eficientes para a necessidade de aplicação.

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

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

Selecionando o painel solar correto

Pra selecionando o painel solar certo , o ponto básico a se considerar é que a potência solar média não deve ser inferior ao consumo médio de potência da carga.

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

Como geralmente é difícil encontrar painéis solares com especificações de voltagem mais baixa e corrente mais alta, temos que seguir em frente com o que é prontamente acessível no mercado (com alta voltagem, especificações de corrente baixa) e, então, dimensionar as condições de acordo.

Por exemplo, se o seu requisito de carga é, digamos, 12 V, 10 amperes, e você não consegue obter um painel solar com essas especificações, você pode ser forçado a optar por uma combinação incompatível, como um painel solar de 48 V, 3 amperes, que parece muito viável para adquirir.

Aqui, o painel nos oferece vantagem de tensão, mas desvantagem de corrente.

Portanto, você não pode conectar um painel de 48 V / 3 amperes diretamente com sua carga de 12 V e 10 A (como uma bateria de 12 V 100 AH) porque isso forçaria a tensão do painel a cair para 12 V, a 3 amperes tornando as coisas 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 bom.

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

Isso pode ser feito facilmente usando um conversor de buck.

Você vai precisar de um conversor Buck para fazer um inversor solar

Um conversor de buck efetivamente converterá o excesso tensão de seu painel solar em uma quantidade equivalente de corrente (amperes) garantindo uma saída / entrada ideal = proporção 1.

Existem alguns aspectos aqui que precisam ser considerados. Se você pretende carregar uma bateria com tensão nominal inferior para uso posterior com um inveter, um conversor Buck seria adequado para sua aplicação.

No entanto, se você pretende usar o inversor com a saída do painel solar durante o dia simultaneamente com a geração de energia, um conversor Buck não seria essencial, ao invés disso, você pode conectar o inversor diretamente ao painel. Discutiremos ambas as opções separadamente.

Para o primeiro caso em que você pode precisar carregar uma bateria para uso posterior com um inversor, especialmente quando a tensão da bateria é muito mais baixa do que a tensão do painel, um conversor buck pode ser obrigatório.

Já discuti alguns artigos relacionados ao conversor de Buck e deduzi as equações finais que podem ser implementadas diretamente durante o projeto de um convetor de Buck para uma aplicação de inversor solar. Você pode ler os dois artigos a seguir para obter uma compreensão fácil do conceito.

Como funcionam os conversores Buck

Calculando a tensão, a corrente em um indutor Buck

Depois de ler as postagens acima, você deve ter entendido aproximadamente a respeito de como implementar um conversor de Buck durante o projeto de um circuito 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 do conversor Buck mais favorável para o seu painel solar:

Circuito Conversor Buck Mais Simples

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

Podemos ver dois potes, o pote superior otimiza a frequência de buck e o pote inferior otimiza o PWM. Ambos os ajustes podem ser ajustados para obter uma resposta ideal em C.

O transistor BC557 e o resistor de 0,6 ohm formam um limitador de corrente para proteger o TIP127 (transistor do driver) de sobrecorrente durante o processo de ajuste. Posteriormente, esse valor de resistência pode ser ajustado para saídas de corrente mais altas junto com um transistor do driver com maior classificação.

Selecionar o indutor pode ser complicado ...

1) A frequência pode estar relacionada ao indutor diâmetro, diâmetro menor exigirá maior frequência e vice-versa,

dois) Número de voltas afetará a tensão de saída e também a corrente de saída e este parâmetro estaria relacionado aos ajustes de PWM.

3) A espessura do fio determinaria o limite de corrente para a saída, tudo isso precisará ser otimizado por algumas tentativas e erros.

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

Isso cuida do conversor Buck, que pode ser usado com um determinado painel solar de alta tensão / baixa corrente para obter uma saída de tensão / corrente mais alta otimizada de forma equivalente, de acordo com as especificações de carga, satisfazendo a equação:

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

Se a otimização do conversor de buck acima parecer difícil, você provavelmente poderia ir para o seguinte Circuito conversor de carregador solar PWM opção:

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

Depois de construir e configurar o conversor Buck com um painel solar apropriado, uma saída perfeitamente otimizada pode ser esperada para carregar uma determinada bateria.

Agora, uma vez que os conversores acima não são facilitados com um corte de carga total, um circuito de corte baseado em opamp externo pode ser adicionalmente necessário para habilitar um recurso de carregamento totalmente automático como mostrado abaixo.

Adicionando um corte de carga total à saída do conversor Buck

O circuito de corte de carga total simples mostrado pode ser adicionado com qualquer um dos conversores Buck para garantir que a bateria nunca fique sobrecarregada depois de atingir o nível de carga total especificado.
O design do conversor Buck acima permitirá que você obtenha um carregamento razoavelmente eficiente e ideal para a bateria conectada.
Embora esse conversor buck forneça bons resultados, a eficiência pode se deteriorar com o pôr do sol.
Para resolver isso, pode-se pensar em empregar um circuito carregador MPPT para obter a saída ideal do circuito elétrico.
Portanto, um circuito Buck em conjunto com um circuito MPPT de otimização automática pode ajudar a obter o máximo da luz solar disponível.
Eu já expliquei um postagem relacionada em um dos meus posts anteriores, o mesmo poderia ser aplicado enquanto um projeto de circuito inversor solar

Solar Inversor sem Conversor Buck ou MPPT

Na seção anterior, aprendemos a projetar um inversor solar usando um conversor Buck para inversores com tensão de bateria inferior à do painel e que devem ser operados durante a noite, usando a mesma bateria que foi carregada durante o dia.

Isso significa, ao contrário, que se a tensão da bateria for atualizada de alguma forma para corresponder aproximadamente à tensão do painel, um conversor Buck pode ser evitado.

Isso também pode ser verdadeiro para um inversor que deve ser operado AO VIVO durante o dia, ou seja, simultaneamente, enquanto o painel está gerando eletricidade a partir da luz solar.

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

Mais uma vez, devemos ter certeza de que a potência média do painel é maior do que o consumo de potência máximo exigido da carga do inversor.

Digamos que temos um inversor classificado para funcionar com uma carga de 200 watts , o painel deve ser avaliado em 250 watts para uma resposta consistente.

“4 bit ripple carry adder verilog ”

Portanto, o painel pode ser de 60 V, 5 amperes classificado e o inversor pode ser avaliado em cerca de 48V, 4amp , conforme demonstrado no diagrama a seguir:

Inversor Solar sem Conversor Buck ou MPPT

Neste inversor solar, o painel pode ser visto diretamente acoplado ao circuito do inversor e o inversor é capaz de produzir a potência necessária desde que os raios solares incidam de forma ideal no painel.

O inversor continuaria funcionando a uma taxa de saída de energia razoavelmente boa enquanto o painel produzisse tensão acima de 45 V ...... que é 60 V no pico e caia para 45 V provavelmente durante a tarde.

A partir do circuito do inversor 48 V mostrado acima, é evidente que um projeto de inversor solar não precisa ser muito importante com seus recursos e especificações.

Você pode conectar qualquer tipo de inversor com qualquer painel solar para obter os resultados necessários.

Isso implica que você pode selecione qualquer circuito inversor da lista , e configurá-lo com um painel solar adquirido e começar a colher eletricidade gratuita 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 Inversor Solar de Onda Senoidal

Todos os projetos que foram discutidos até agora têm a intenção de produzir uma saída de onda quadrada, no entanto, para algumas aplicações, uma onda quadrada pode ser indesejável e pode exigir uma forma de onda aprimorada equivalente a uma onda senoidal, para tais requisitos um circuito alimentado por PWM poderia ser implementado como mostrado abaixo de:

Nota: O pino SD nº 5 é mostrado por engano conectado com Ct, certifique-se de conectá-lo com o fio terra e não com Ct.

O circuito do inversor solar acima usando onda senoidal PWM pode ser estudado detalhadamente no artigo intitulado Circuito inversor solar AC de 1,5 ton

A partir do tutorial acima, agora está claro que projetar um inversor solar não é tão difícil e pode ser implementado com eficiência se você estiver equipado com algum conhecimento básico de conceitos eletrônicos, como conversores de buck, painel solar e inversores.

Uma versão de onda senoidal do acima pode ser visto aqui :