Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)

15 Sty 2017 19:51 5985 18
  • Poziom 14  
    Witam. Szukam opisu budowy inwertera, który umożliwiłby oddawanie nadwyżek wyprodukowanej w mikroźródle energii do sieci energetycznej. Najchętniej widziana jest konstrukcja do 1kVA i nie koniecznie z MPPT. Mikroźródło miałoby mieć napięcie w punkcie maksymalnym 30V i moc ok. 1kW. Póki co nie dbam o osiągnięcie sprawności inwertera na poziomie >90%. Bardzo proszę nie pisać o warunkach przyłączenia do sieci, ani bezpieczeństwie pporaż. bo większość z forumowiczów zdaje sobie z tego sprawę. Proszę dzielić się swoją wiedzą bo w temacie inwerterów sieciowych własnej konstrukcji w internecie panuje cisza. Dziękuję.

    Na "zachętę" zamieszczam schemat b. prostej konstrukcji. Co o niej sądzicie?
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
  • Poziom 19  
    Co o niej można sadzić ... brakuje kropek - oznaczeń początków uzwojeń.
    Prąd z PV nie będzie płynął ciągle tylko okresowo, czyli nie będzie pobrana pełna dostępna moc z PV.
    Zapewne będzie wnosił sporo zakłóceń harmonicznych do sieci.
    Oczywiście nie mając MPPT będzie miał słabą sprawność, a trafo jeszcze trochę ją pogorszy.
    Warto spróbować wrzucić układ do symulatora.
    Idea a'la 1959 :|
    Dziś mamy procesory.
  • Poziom 14  
    Spróbowałem zbudować jakąś konstrukcję i powstało coś takiego:
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Po długim procesie ustawiania czasów opóźnień i momentów załączania gałęzi mostka "h" udało się wpompować całą dostępną energię z zasilacza w sieć. Zasilacz oddaje maksymalnie 20V przy prądzie 5A. Tarcza licznika wyraźnie wskazuje na oddawanie energii do sieci. Do sterowania mostkiem skorzystałem z platformy arduino. Napisałem program, który polegając na dwóch napięciach z małego transformatorka załącza "szatkowane" PWM napięcie DC z zasilacza w momentach bliskich momentom osiągnięcia przez odpowiednie połówki sinusoidy napięć maksymalnych. Oto podgląd przebiegu na oscyloskopie:
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Pozostaje mi do rozwiązania problem regulacji oddawanego prądu. Sama regulacja wypełnieniem PWM daje w tym przypadku zakres regulacji 30-100%. Przydałaby się regulacja od 1%. Nie liczyłem jeszcze sprawności układu. Sprawa jest rozwojowa. Proszę pisać wszelkie uwagi odnośnie projektu. Pzdr.
  • Poziom 19  
    Ciekawe jak oscylogram wygląda po stronie sieci; ten PWM to pewnie zostaje z rdzeniu trafa, nie wiadomo ile faktycznie dociera do sieci.
    No i przydalby sie analizator harmonicznych sieci, zebyś celował we wstrzykiwanie tylko 50Hz i możliwie mało harmonicznych.
    Bo to trafo pompujące masz na "żelazie" (czyli do 400Hz) ?
  • Poziom 14  
    Dziś doszło do udanej próby działania mojego falownika podłączonego pod baterię paneli pv. Wszystkie moduły podłączone były "w pająku" i niektóre należy poprawić (głównie moduł wykonawczy bo strasznie się grzeje). Ale pomimo tego falownik ładnie pompował energię w sieć. Postanowiłem podzielić się doświadczeniami przy budowie tego urządzenia i opisać najważniejsze moduły. Przy dzisiejszym "boom-mie" na OZE może ktoś coś wykorzysta i sam zbuduje coś ciekawego.


    Konstrukcję podzieliłem na cztery zasadnicze moduły:

    1. TRANSFORMATOR ROBOCZY
    2. UKŁAD DETEKCJI
    3. STEROWNIK
    4. MODUŁ WYKONAWCZY

    wg. poniższego schematu blokowego:

    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
  • Poziom 33  
    Spróbuj zamiast transformatora na wyjściu na mostku H-bridge mniejsze straty.
  • Poziom 14  
    TRANSFORMATOR ROBOCZY

    Wykorzystałem transformator toroidalny z UPS-a Fideltronik Ares 1000. Nie są mi znane dokładne parametry tego trafo, ale napięcie na symetrycznych uzwojeniach wtórnych w stanie jałowym to około 2 x 16 V. Moc "bezpiecznie" szacuję na około 500 VA.
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)


    UKŁAD DETEKCJI

    Do prawidłowej detekcji szczytów odpowiednich połówek sinusoidy użyłem bardzo prostego układu z poniższego schematu. Sprawdza się póki co znakomicie. Jako, że na laminacie zostało trochę miejsca to postanowiłem umieścić na płytce dodatkowo stabilizator 12 V potrzebny do zasilania arduino oraz wiatraczka chłodzenia.

    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)


    STEROWNIK

    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Tu raczej nie potrzeba specjalnego komentarza. Kod programu cały czas ulega zmianom. Gotowy wstawię gdy uznam go za ostateczny.


    MODUŁ WYKONAWCZY

    To ważny element urządzenia. Pierwsza konstrukcja działa, ale przy prądach 16 A bardzo się grzeje. Małe radiatory, cienkie ścieżki. Postanowiłem zbudować nowy moduł.
    Oto pierwszy moduł:
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)


    prose napisał:
    Spróbuj zamiast transformatora na wyjściu na mostku H-bridge mniejsze straty.



    Na razie dokończę tą konstrukcję. W międzyczasie buduję mostek "h" z driverami. Nie wykluczone, że wykorzystam go do falownika. Pamiętać należy jednak, że tak czy inaczej trzeba podnieść napięcie by móc pompować energię do sieci. A wykonanie przetwornicy DC/DC 24V/320V o mocy 0,5 kW (bo taka byłaby potrzebna w moim przypadku) to kawał rzemiosła. Wykorzystanie trafa sieciowego do podniesienia napięcia na niskiej częstotliwości sieciowej wydaje się prostsze w warunkach warsztatowych.
  • Poziom 37  
    Witam,
    zapoznaj się z poniższą aplikacją:
    http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01444A.pdf
    nieco inne od Twoich oczekiwań ale zawsze możesz projekt twórczo zmodyfikować.
    Z drugiej strony rozwiązanie chyba daje się skalować, to znaczy zamiast jednego dużego możesz zastosować kilka małych i na jedno wyjdzie.

    Pozdrawiam
  • Poziom 33  
    Charles Bronson napisał:
    Wykorzystanie trafa sieciowego do podniesienia napięcia na niskiej częstotliwości sieciowej wydaje się prostsze w warunkach warsztatowych.
    Wstaw na wyjściu trafa do sieci mosfeta zeby odcinał pobór energii z sieci po zaniku napięcia na wejściu z Pv.
  • Poziom 14  
    MODUŁ WYKONAWCZY c.d.

    Zbudowałem nowy moduł wg. poniższego schematu, ale pojawiły się problemy, których nie mogę rozwiązać. Moduł podłączony pod sam transformator ciągle pobiera prąd bo tranzystory są jakby "półotwarte". Moduł na czas prób jest sterowany z arduino przebiegiem prostokątnym 50 Hz, czyli wszystko miałoby działać jak prosta przetwornica napięcia. Na bramce pierwszego jest 3,2 V, a na bramce drugiego 3,3 V. Oczywiście wszystko bardzo się grzeje. Gdzie szukać problemu?

    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
  • Poziom 19  
    W takim układzie bramka MOSFETa może dostać 24V - to za dużo.
    A co do reszty schematu - wrysuj go w LTSpice (jest free) i zobaczysz jak pracuje.
  • Poziom 37  
    Lesio_Q napisał:
    W takim układzie bramka MOSFETa może dostać 24V - to za dużo.

    Raczej nie, jest dioda zenera 15 V.
    Proponowałbym zastosować scalone drivery MOSFET.
    Konfiguracja tranzystorów jest najprostsza z możliwych (low - side), jest mnóstwo gotowych driverów do tej konfiguracji, generalnie tanie jak barszcz. Mają wejścia zgodne z logiką od 3 V w górę, dostępne są układy o prądach wyjściowych na takim poziomie, że można nimi swobodnie szarpać naprawdę duże struktury.

    Pozdrawiam
  • Poziom 14  
    Lesio_Q napisał:

    A co do reszty schematu - wrysuj go w LTSpice (jest free) i zobaczysz jak pracuje.


    Dziękuję Lesio-Q. Problem rozwiązany. Moduł pracuje wzorowo tylko (wstyd się przyznać, że nie zauważyłem) jest sterowany "zerem", a nie "jedynką". Na symulacji w LTSpice pięknie to widać.
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)

    Później próby modułu ze zwykłą żarówką 12 V i podawaniu "ręcznie" na wejście stanu niskiego i wysokiego upewniły mnie o tym w 100%.
  • Poziom 14  
    Moduł wykonawczy sterowany "LOW" nie zdaje egzaminu w mojej konstrukcji. Wróciłem do starego modułu. Niestety upaliłem mosfety bo arduino stało się dość kapryśne przy przeładowaniu programu różnymi wstawkami takimi jak "Serial.begin" czy "if". Zdarza się mu wysłać jakiś nieustalony sygnał, pik, na wyjścia i gdy trafi na zły moment to palą się mosfety (IRF540, wcześniej były IRFZ44N i dłużej pracowały). Potrzebuję teraz modułu, w którym tranzystory będą zabezpieczone przed przepięciem i zwarciem. I musi byś sterowany stanem wysokim, tzn. podanie stanu "HIGH" na wejście, otworzy wybrany tranzystor. Układ ma pracować przy napięciu do 35 V i nie przekraczać poboru prądu w ilości 20A. Przeszukując nasze forum pozbierałem informacje i poskładałem następujący schemat (połówka modułu):
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Czy mogę przystąpić do montażu, czy jednak widzicie jakieś niedopatrzenia? Oczywiście będzie jeszcze bezpiecznik topikowy przed tym wszystkim.

    Nikt nic nie zgłasza, więc przystępuję do dzieła.
    Gotowy moduł wykonawczy;
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
  • Poziom 15  
    Koszty budowy są zapewne znacznie mniejsze ale jak to się ma do bezpieczeństwa i parametrów pracy z siecią ZE to już inna sprawa Mimo to pomysł zasługuje na uwagę.
  • Poziom 37  
    Witam,
    układ z ostatniego schematu może słabo działać.
    Mosfet będzie załączał się szybko ale wyłączanie będzie bardzo powolne, przez rezystor 10 kΩ. Poza tym dość duże napięcie zasilające wymusza stosowanie diody Zenera, w stanie załączenia przez rezystor w bramce 47 Ω oraz przez tę diodę będzie płynął bardzo duży prąd, elementy będą się grzały.
    Jak wcześniej pisałem, nie ma sensu wymyślać od nowa koła, najprościej zastosować scalone drivery Mosfet, wybór bardzo duży, ceny niskie, problemy znikną jak ręką odjął.

    Żeby wspomniane arduino płynnie i bez zacięć generowało impulsy sterujące, musisz niestety zagnieździć sterowanie w systemie przerwań.

    Pozdrawiam
  • Poziom 14  
    Choć dzisiaj jest pochmurny dzień, to udało mi się złożyć wszystko do "kupy" i sprawdzić. Najpierw na stole:
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    A później w terenie z układem podpiętym pod panele pv:
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Układ pobierał z paneli moc 23,5V x 4,0A = 94W. Licznik energii, a później też multimetr wskazywał przepływ prądu w kierunku "do sieci" z wartością 0,45A, co mniej więcej odpowiada mocy oddawanej 0,45A x 230V = 103,5W! Wiem, że nie istnieją perpetum-mobile, ale mam tu z tym spory problem. Nie bardzo wiem jak to wytłumaczyć. Mierzyłem te wartości na różne sposoby. Pogoda - jednolite, duże zachmurzenie. Multimetr posiada funkcję "TrueRMS". Załączam zdjęcia odczytu licznika i przebiegu z oscyloskopu podlączonego do pomocniczego uzwojenia transformatora roboczego.
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)
    Budowa własnego inwertera sieciowego (on grid)

    Na ten czas przerywam prace nad inwerterem z powodu nieprawidłowych naliczań energii co wiąże się z nieprzyjemnymi konsekwencjami prawnymi.

    Dodano po 9 [minuty]:

    krzysiek_krm napisał:

    Jak wcześniej pisałem, nie ma sensu wymyślać od nowa koła, najprościej zastosować scalone drivery Mosfet, wybór bardzo duży, ceny niskie, problemy znikną jak ręką odjął.
    Żeby wspomniane arduino płynnie i bez zacięć generowało impulsy sterujące, musisz niestety zagnieździć sterowanie w systemie przerwań.
    Pozdrawiam


    Dzięki za uwagi. W ostatniej testowanej wersji modułu wykonawczego zastosowałem tranzystory IRFP260N plus transile. Póki co, takie zestawienie wytrzymuje próby. Jeżeli i to się spali to wtedy napiszę program z przerwaniami. Z tymi driverami mam tak, że po prostu dysponuję drobnicą elektroniczną i chciałem z tego zrobić jakiś sensowny driver dla satysfakcji.
  • Poziom 19  
    A zerowałeś clamp-a na DCA ? (po założeniu i zdjęciu)
    Może zweryfikuj te 4A pomiarem bezpośrednim.
  • Poziom 14  
    Zweryfikowane. Prądy (z paneli i do sieci) mierzyłem cęgami oraz bezpośrednio multimetrem z TrueRMS. Są małe wahania, ale moc oddawana zawsze wychodzi większa. Może to coś z energią bierną?

    Dodano po 6 [godziny] 46 [minuty]:

    Później było 22V x 2,6A = 57,2W pobrane z paneli i 0,39A x 230V = 89,7W oddawane do sieci, czyli jeszcze ciekawiej. A może ten licznik Landis Gyr nie radzi sobie z małymi mocami i błędnie zlicza energię?