이 기사에서는 태양 광 인버터의 기본 개념과 간단하면서도 강력한 태양 광 인버터 회로를 만드는 방법을 이해하려고 노력할 것입니다.

태양 광 발전은 우리에게 풍부하게 제공되며 무료로 사용할 수 있습니다. 또한 태양열은 우리 모두가 쉽게 접근 할 수있는 무한하고 끝없는 자연 에너지 원입니다.

태양 광 인버터의 중요한 점은 무엇입니까?

사실, 태양 광 인버터에 중요한 것은 없습니다. 당신은 어떤 것을 사용할 수 있습니다 일반 인버터 회로 , 태양 전지판에 연결하고 인버터에서 필요한 DC-AC 출력을 얻습니다.

그래도 선택하고 사양 구성 그렇지 않으면 인버터가 손상되거나 비효율적 인 전력 변환이 발생할 위험이 있습니다.

왜 태양 광 인버터인가

우리는 이미 태양열 또는 태양열로부터 전기를 생성하기 위해 태양 전지판을 사용하는 방법에 대해 논의했습니다.이 기사에서는 가전 제품을 작동하기 위해 태양 에너지를 사용할 수있는 간단한 배열에 대해 논의 할 것입니다.

태양 전지판은 낮은 전위 수준에서 태양 광선을 직류로 변환 할 수 있습니다. 예를 들어 최적의 조건에서 8A에서 36V를 전달하도록 태양 전지판을 지정할 수 있습니다.

그러나 우리는 가정용 기기를 작동하는 데이 정도의 전력을 사용할 수 없습니다. 이러한 기기는 주 전위 또는 120 ~ 230V 범위의 전압에서만 작동 할 수 있기 때문입니다.

또한 전류는 일반적으로 태양 전지판에서 수신되는 DC가 아닌 AC 여야합니다.

우리는 많은 것을 발견했습니다 인버터 회로 이 블로그에 게시했으며 작동 방식을 연구했습니다.

인버터는 저전압 배터리 전력을 고전압 AC 주전원 레벨로 변환하고 강화하는 데 사용됩니다.

따라서 인버터는 태양 전지판의 DC를 국내 장비에 적합하게 전원을 공급할 주 출력으로 변환하는 데 효과적으로 사용될 수 있습니다.

기본적으로 인버터에서는 배터리 나 태양 광 패널과 같은 DC 입력에서 일반적으로 사용할 수있는 높은 전류로 인해 낮은 전위에서 높은 주전원 레벨로의 변환이 가능해집니다. 전체 전력량은 동일하게 유지됩니다.

전압 전류 사양 이해

예를 들어, 인버터에 8A에서 36V의 입력을 공급하고 1.2A에서 220V의 출력을 얻는다면 36 × 8 = 288 와트의 입력 전력을 220 × 1.2 = 264 와트로 수정했음을 의미합니다.

따라서 우리는 마법이 아니라 각 매개 변수의 수정일뿐임을 알 수 있습니다.

태양 광 패널이 충분한 전류와 전압을 생성 할 수 있다면 그 출력은 인버터와 연결된 가전 제품을 직접 작동시키는 데 사용될 수 있으며 동시에 배터리 충전에도 사용될 수 있습니다.

충전 된 배터리는 다음 용도로 사용할 수 있습니다. 인버터를 통해 부하에 전원 공급 , 태양 에너지가없는 밤 시간 동안.

그러나 태양 광 패널의 크기가 작아서 충분한 전력을 생산할 수없는 경우 배터리 충전 용으로 만 사용할 수 있으며 일몰 후에 만 인버터를 작동하는 데 유용합니다.

회로 작동

회로도를 참조하면 태양 광 패널, 인버터 및 배터리를 사용하여 간단한 설정을 볼 수 있습니다.

세 장치는 태양열 레귤레이터 회로 태양 광 패널에서 수신 된 전력에 대한 적절한 규정 후 각 장치에 전력을 분배합니다.

전압이 36이고 전류가 태양 전지판에서 10A라고 가정하면 인버터는 24V @ 6A의 입력 작동 전압으로 선택되어 약 120W의 총 전력을 제공합니다.

약 3A에 달하는 태양 전지판 앰프의 일부는 일몰 후에 사용하도록 배터리 충전을 위해 절약됩니다.

우리는 또한 태양 전지판이 태양 추적기 태양이 하늘에 보이는 한 지정된 요구 사항을 전달할 수 있습니다.

36V의 입력 전력은 조정기의 입력에 적용되어 24V로 줄입니다.

인버터의 출력에 연결된 부하는 태양 전지판에서 인버터를 6A 이상 강제로 강제하지 않도록 선택됩니다. 나머지 4A에서 배터리 충전을 위해 2A가 공급됩니다.

나머지 2A는 전체 시스템의 효율성을 높이기 위해 사용되지 않습니다.

회로는 내 블로그에서 이미 논의 된 모든 회로이며 필요한 작업을 구현하기 위해 이들이 서로 지능적으로 구성되는 방법을 볼 수 있습니다.

전체 자습서는 다음 문서를 참조하십시오. 태양 광 인버터 튜토리얼

LM338 충전기 섹션의 부품 목록

모든 저항은 명시되지 않는 한 1/4 와트 5 % CFR입니다.
R1 = 120 옴
P1 = 10K 포트 (2K가 잘못 표시됨)
R4 = iit를 링크로 대체
R3 = 0.6 x 10 / 배터리 AH
트랜지스터 = BC547 (BC557이 아님, 잘못 표시됨)
레귤레이터 IC = LM338
인버터 부문 부품 목록
명시되지 않는 한 모든 부품은 1/4 와트입니다.
R1 = 100,000 포트
R2 = 10,000
R3 = 100K
R4, R5 = 1K
T1, T2 = 모스 퍼 IRF540
N1 --- N4 = IC 4093

나머지 부분은 지정할 필요가 없으며 다이어그램에 표시된대로 복사 할 수 있습니다.

최대 250Ah의 배터리 충전 용

위 회로의 충전기 섹션은 100AH ~ 250Ah의 고전류 배터리를 충전 할 수 있도록 적절하게 업그레이드 할 수 있습니다.

에 대한 100Ah 배터리 LM338을 다음으로 간단히 교체 할 수 있습니다. LM196 LM338의 10 암페어 버전입니다.

선외 트랜지스터 TIP36 IC 338 전체에 적절하게 통합되어 필요한 고전류 충전 .

TIP36의 이미 터 저항은 적절하게 계산되어야합니다. 그렇지 않으면 트랜지스터가 그냥 끊어지고 시행 착오 방법으로 수행하고 처음에는 1ohm으로 시작한 다음 필요한 양의 전류가 출력에서 달성 될 때까지 점차적으로 감소시킬 수 있습니다.

PWM 기능 추가

고정 220V 또는 120V 출력을 보장하기 위해 PWM 제어를 다음 다이어그램과 같이 위의 설계에 추가 할 수 있습니다. 보시다시피 기본적으로 50 또는 60Hz 발진기로 구성된 게이트 N1은 가변 듀티 사이클 옵션을 가능하게하는 다이오드 및 포트로 향상되었습니다.

이 포트를 조정함으로써 오실레이터가 서로 다른 ON / OFF 주기로 주파수를 생성하도록 할 수 있습니다. 켜고 끄는 mosfets 같은 비율로.

MOSFET ON / OFF 타이밍을 조정하여 변압기의 전류 유도를 비례 적으로 변경할 수 있으며, 결국 인버터의 출력 RMS 전압을 조정할 수 있습니다.

출력 RMS가 고정되면 인버터는 물론 전압이 변압기 1 차 권선의 전압 사양 아래로 떨어질 때까지 태양 광 전압 변동에 관계없이 일정한 출력을 생성 할 수 있습니다.

IC 4047을 사용한 태양 광 인버터

앞서 설명한대로 태양 광 조절기와 함께 원하는 인버터를 부착하여 간편한 태양 광 인버터 기능을 구현할 수 있습니다.

다음 다이어그램은 간단한 IC 4047 인버터 태양 전지판에서 220V AC 또는 120V AC를 얻기 위해 동일한 태양열 조절기와 함께 사용할 수 있습니다.

IC 555를 사용하는 태양 광 인버터

IC 555를 사용하여 소형 태양 광 인버터를 구축하려는 경우 매우 유사하게, IC 555 인버터 필요한 220V AC를 얻기 위해 태양 전지판이 있습니다.

2N3055 트랜지스터를 사용하는 태양 광 인버터

그만큼 2N3055 트랜지스터 모든 전자 애호가들 사이에서 매우 인기가 있습니다. 그리고이 놀라운 BJT를 사용하면 최소한의 부품으로 매우 강력한 인버터를 만들 수 있습니다.

정크 박스에 이러한 장치를 몇 개 넣고이를 사용하여 멋진 소형 태양 광 인버터를 만드는 데 관심이있는 열광 자 중 한 명이라면 다음과 같은 간단한 디자인이 꿈을 이루는 데 도움이 될 수 있습니다.

충전기 컨트롤러가없는 간단한 태양 광 인버터

LM338 충전기 컨트롤러를 포함하는 데 너무 관심이없는 사용자에게는 단순성을 위해 다음과 같은 가장 간단한 PV 인버터 설계가 좋아 보입니다.

레귤레이터없이 배터리를 볼 수 있지만 태양 전지판에 필요한 충분한 직사광선이 제공된다면 배터리는 최적의 상태로 충전됩니다.

디자인의 단순성은 또한 납축 전지 결국 충전하기가 그렇게 어렵지 않습니다.

완전히 방전 된 배터리 (11V 미만)는 필요한 12V에서 220V AC 변환을 위해 인버터를 켤 수있을 때까지 최소 8 시간에서 10 시간 동안 충전해야합니다.

간단한 태양 광에서 AC 메인으로 전환

태양 광 인버터 시스템에 태양 광 패널에서 주전원 그리드 AC로 자동 전환 기능을 갖도록하려면 LM338 / LM196 레귤레이터 입력에 다음 릴레이 수정을 추가 할 수 있습니다.

12V 어댑터는 배터리 전압 및 Ah 사양에 적합한 정격이어야합니다. 예를 들어 배터리 정격이 12V 50Ah이면 12V 어댑터의 정격은 15V ~ 20V 및 5A입니다.

벅 컨버터를 이용한 태양 광 인버터

위의 논의에서 우리는 LM338과 같은 선형 IC를 사용하여 배터리 충전기로 간단한 태양 광 인버터를 만드는 방법을 배웠습니다. LM196 , 태양 전지판 전압 및 전류가 인버터의 요구 사항과 같을 때 좋습니다.

이러한 경우 인버터의 전력이 적고 제한됩니다. 전력량이 상당히 높은 인버터 부하의 경우 태양 광 패널 출력 전력도 크고 요구 사항과 동등해야합니다.

이 시나리오에서 태양 전지판 전류는 상당히 높아야합니다. 그러나 태양 광 패널은 고전류, 저전압으로 200W에서 1kva 정도의 고 와트 태양 광 인버터를 만드는 것은 쉽게 실현 가능하지 않습니다.

그러나 고전압, 저 전류 태양 전지판은 쉽게 사용할 수 있습니다. 그리고 와트 수는 W = V x I , 더 높은 전압을 가진 태양 전지판은 더 높은 와트의 태양 전지판에 쉽게 기여할 수 있습니다.

즉, 이러한 고전압 태양 전지판은 전압이 호환되지 않을 수 있기 때문에 저전압, 고 와트 인버터 애플리케이션에 사용할 수 없습니다.

예를 들어, 60V, 5Amp 태양 광 패널 및 12V 300W 인버터가있는 경우 두 대의 전력 등급이 비슷할 수 있지만 전압 / 전류의 차이로 인해 연결할 수 없습니다.

이것은 벅 컨버터 인버터 요구 사항에 따라 과잉 태양 전지판 전압을 과전류로 변환하고 과전압을 낮추는 데 매우 편리합니다.

300 와트 태양 광 인버터 회로 만들기

32V, 15A의 정격 태양 전지판에서 300 와트 12V 인버터 회로를 만들고 싶다고 가정 해 보겠습니다.

이를 위해 벅 컨버터에서 300/12 = 25A의 출력 전류가 필요합니다.

다음 ti.com의 간단한 벅 컨버터는 300 와트 태양 광 인버터에 필요한 전력을 제공하는 데 매우 효율적으로 보입니다.

다음 계산에서 주어진 벅 컨버터의 중요한 매개 변수를 수정합니다.

디자인 요구 사항
• 태양 전지판 전압 VI = 32V
• 벅 컨버터 출력 VO = 12V
• 벅 컨버터 출력 IO = 25A
• 벅 컨버터 작동 주파수 fOSC = 20kHz 스위칭 주파수
• VR = 20mV 피크 대 피크 (VRIPPLE)
• ΔIL = 1.5-A 인덕터 전류 변화

d = 듀티 사이클 = VO / VI = 12V / 32V = 0.375
f = 20kHz (설계 목표)
톤 = 켜짐 시간 (S1 닫힘) = (1 / f) × d = 7.8 μs
toff = 타임 오프 (S1 개방) = (1 / f) – ton = 42.2 μs
L ≉ (VI-VO) × 톤 / ΔIL
≉ [(32V-12V) × 7.8μs] /1.5A
≉ 104μH

이것은 벅 컨버터 인덕터의 사양을 제공합니다. 와이어 SWG는 시행 착오를 거쳐 최적화 될 수 있습니다. 16SWG 슈퍼 에나멜 구리선은 25A 전류를 처리하기에 충분해야합니다.

벅 컨버터 용 출력 필터 커패시터 계산

출력 벅 인덕터가 결정되면 출력 리플 사양과 일치하도록 출력 필터 커패시터의 값을 계산할 수 있습니다. 전해 커패시터는 인덕턴스, 저항 및 커패시턴스의 직렬 관계로 상상할 수 있습니다. 적절한 리플 필터링을 제공하려면 리플 주파수가 직렬 인덕턴스가 중요 해지는 주파수보다 훨씬 낮아야합니다.

따라서 두 가지 중요한 요소는 커패시턴스와 ESR (유효 직렬 저항)입니다. 최고 ESR은 선택한 피크 대 피크 리플 전압과 피크 대 피크 리플 전류 간의 관계에 따라 계산됩니다.

ESR = ΔVo (리플) / ΔIL = V / 1.5 = 0.067 Ohms

100mV 설계 요구 사항보다 작은 VO 리플 전압을 처리하기 위해 권장되는 최저 C 커패시턴스 값은 다음 계산으로 표현됩니다.

C = ΔIL / 8fΔVo = 1.5 / 8 x 20 x 10^삼x 0.1V = 94uF , 이보다 높으면 벅 컨버터의 출력 리플 응답을 개선하는 데만 도움이됩니다.

태양 광 인버터 용 벅 출력 설정

출력 12V, 25A를 정확하게 설정하려면 저항 R8, R9 및 R13을 계산해야합니다.

R8 / R9는 R8에 10K를, R9에 10k 포트를 무작위로 사용하여 조정할 수있는 출력 전압을 결정합니다. 다음으로 인버터의 정확한 출력 전압을 얻기 위해 10K 포트를 조정합니다.

R13은 벅 컨버터의 전류 감지 저항이되며 인버터가 패널에서 25Amp 이상의 전류를 끌어 올 수 없으며 이러한 시나리오에서 종료됩니다.

저항 R1 및 R2는 TL404 내부 전류 제한 연산 증폭기의 반전 입력에 대해 대략 1V의 기준을 설정합니다. 부하와 직렬로 연결된 저항 R13은 인버터 전류가 25A로 확장되는 즉시 전류 제한 오류 연산 증폭기의 비 반전 단자에 1V를 전달합니다. 따라서 BJT의 PWM은 다음과 같이 적절하게 제한됩니다. 전류의 추가 섭취를 제어합니다. R13 값은 다음과 같이 계산됩니다.

R13 = 1V / 25A = 0.04 옴