Ηλιακός μετατροπέας για κλιματιστικό 1,5 τόνου

Εδώ μαθαίνουμε πώς να κατασκευάσουμε ένα κύκλωμα ηλιακού μετατροπέα για κλιματιστικό 1,5 τόνου (AC) για τροφοδοσία του AC κατά τη διάρκεια της ημέρας απευθείας από ηλιακούς συλλέκτες χωρίς να εξαρτάται από την ισχύ του δικτύου. Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Subhashish.

Κύριες προδιαγραφές

Ένα κλιματιστικό 1,5 τόνου ισοδυναμεί με περίπου 1,5 x 1200 = 1800 watt φορτίο που είναι αρκετά τεράστιο. Προκειμένου να ικανοποιηθεί αυτό το τρομερό φορτίο, οι προδιαγραφές του ηλιακού πλαισίου πρέπει να είναι εξίσου στιβαρές και να βαθμολογούνται με προδιαγραφές υψηλής τάσης και ρεύματος.

Οι ηλιακοί συλλέκτες βαθμολογούνται γενικά με χαμηλότερα ρεύματα σε σύγκριση με τις τάσεις τους, οι οποίες με τη σειρά τους εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες του ηλιακού φωτός. Αυτές οι παράμετροι καθιστούν αυτές τις συσκευές αρκετά αναποτελεσματικές με τις λειτουργίες τους και η καλύτερη διαχείριση της ισχύος τους γίνεται μια δύσκολη εργασία για τον τελικό χρήστη.

Για να το αντιμετωπίσουμε αυτό, εξελιγμένοι ελεγκτές όπως Ελεγκτής ηλιακού φορτίου MPPT έχουν σχεδιαστεί και μπορούν να εφαρμοστούν αποτελεσματικά για την απόκτηση του μέγιστου από τους ηλιακούς συλλέκτες, ακόμα υπολογισμός ηλιακού συλλέκτη για υψηλότερα φορτία δεν είναι ποτέ εύκολη δουλειά για κάθε ενδιαφερόμενο τεχνικό.

Ένα κλιματιστικό 1,5 τόνου θα απαιτήσει πιθανώς ηλιακό πάνελ 2000 watt, η τιμή αυτή θα πρέπει να εξακριβωθεί με πρακτικό πειραματισμό.

Το κλιματιστικό θα είναι κανονικά μια συσκευή που λειτουργεί 220V ή 120V, και ως εκ τούτου ο πίνακας θα πρέπει επίσης να βαθμολογείται σε αυτήν την τάση ιδανικά για να παράγει τα πιο αποτελεσματικά αποτελέσματα χωρίς τη χρήση σύνθετων κυκλωμάτων ελεγκτή.

Αυτό μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας 60 πάνελ εν σειρά, πράγμα που σημαίνει ότι θα χρειαστούν 5 τέτοια πάνελ
για να συνδεθείτε σειρές, με κάθε παράθυρο να έχει βαθμολογία 2000/300 = 6,66 αμπέρ, ή ουσιαστικά μια τιμή 10amp θα ήταν αρκετή.

Αυτή η τάση θα είναι καθαρή DC, επομένως θα πρέπει να μετατραπεί σε AC για τη λειτουργία του κλιματιστικού.

Η μετατροπή από DC σε AC μπορεί απλά να γίνει με τη χρήση ενός κύκλωμα μετατροπέα πλήρους γέφυρας όπως φαίνεται παρακάτω:

Διάγραμμα κυκλώματος και περιγραφή

Το IC IRS2453 επιτρέπει την κατασκευή ενός αποτελεσματικού κυκλώματος μετατροπέα γεφυρών εξαιρετικά εύκολα. Όπως μπορεί να φανεί, η έξοδος του IC χρειάζεται μόνο 4 N κανάλια mosfets για να ενσωματωθούν σε ενέργειες μετατροπέα γεφυρών.

Το IC διαθέτει ενσωματωμένο ταλαντωτή, οπότε δεν απαιτείται εξωτερικό στάδιο ταλαντωτή για την έναρξη του εμφανιζόμενου κυκλώματος IC IRS2453. Το δίκτυο Rt, Ct που σχετίζεται με το IC καθορίζει τη συχνότητα λειτουργίας του μετατροπέα και υποτίθεται ότι ορίζεται στα 50Hz ή 60Hz ανάλογα με το αν η τάση λειτουργίας του κλιματιστικού είναι 220V ή 120V αντίστοιχα.

Το IC 555 που φαίνεται αριστερά του σχεδιασμού χρησιμοποιείται για τη δημιουργία τροφοδοσίας ισοδύναμου PWM ημιτονοειδούς κύματος για την έξοδο μετατροπέα πλήρους γέφυρας.

Το ελεγχόμενο PWM από το IC 555 τροφοδοτείται στις πύλες των mosfets χαμηλής πλευράς μέσω του σταδίου τρανζίστορ buffer που γίνεται μέσω των ζευγών BC547 / BC557.

Η παραπάνω τροφοδοσία PWM βοηθά το φορτίο να λειτουργεί με βελτιστοποιημένο RMS και εναλλασσόμενο ρεύμα που αναμένεται να είναι σχεδόν ισοδύναμο της κυματομορφής του ημιτονοειδούς δικτύου AC.

Τα δύο δοχεία που συνδέονται με το IC 555 πρέπει να ρυθμιστούν σωστά έως ότου καθοριστεί το απαιτούμενο RMS και η κυματομορφή για το κλιματιστικό.

Προδιαγραφές ηλιακού πλαισίου

Το 300V από το ηλιακό πάνελ μπορεί να φανεί συνδεδεμένο με τους αγωγούς υψηλής πλευράς mosfet, το οποίο κατεβαίνει στα 15V μέσω της υποδεικνυόμενης 33K και 15V δίοδος zener για παροχή ασφαλούς τάσης λειτουργίας Vcc για τα δύο IC.

Μόλις οι παραπάνω διαδικασίες εφαρμοστούν και ρυθμιστούν κατάλληλα, το προτεινόμενο κλιματιστικό 1,5 τόνων μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά όλη την ημέρα χρησιμοποιώντας μόνο ηλιακούς συλλέκτες, χωρίς την ανάγκη εισόδου δικτύου ή ηλεκτρικού ρεύματος.