12 voltios del panel solar convertidos en 120VAC sin batería

Question

Tengo paneles solares que suministran unos 200 vatios. (Están clasificados para 400 vatios).

Tengo una carga que necesita unos 150 vatios, 120 voltios de CA, fuera de la red, y sólo cuando el sol brilla.

Los paneles solares de 12 voltios tienen una tensión de circuito abierto de unos 17 voltios.

Todos los inversores de 12V tienen un rango de entrada de 10 a 15 voltios, y 17 voltios es una sobretensión.

No quiero usar una batería porque no necesito almacenar la energía. No quiero invertir en una, las baterías no duran mucho.

¿Cómo puedo superar el desajuste entre la tensión de salida del panel y las necesidades de entrada del inversor?

¿Cómo puedo hacerlo de forma económica y sin pérdidas? (Como un regulador de tensión, o un convertidor de CC a CC).

Los inversores de conexión a red tienen un mayor rango de tensión de entrada, pero no quiero conectarme a una red.

Answer 1

Su inversor no puede manejar más de 15V, pero el panel puede emitir un voltaje más alto a plena luz del sol. Por lo tanto, usted debe encontrar una manera de bajar la tensión. Quieres una solución barata, pero ¿tiene que ser sin pérdidas?

Dado que utilizas la energía directamente desde el panel solar sin almacenamiento, no importa si al bajar el voltaje se produce una pérdida de energía (ya que de todos modos no vas a utilizar esa energía extra). Lo que hace La cuestión es que el regulador no introduce pérdidas adicionales cuando el panel está produciendo la tensión mínima necesaria para alimentar el inversor.

Un regulador lineal en serie o en derivación que se limite a desperdiciar el exceso de energía producida por el panel podría seguir teniendo una eficiencia del 100% cuando sea realmente necesario. La solución obvia es simplemente poner un diodo Zener de 15V de alta potencia a través del panel, pero ¿cuánta potencia tendrá que manejar y puede hacerse de forma "económica"?

Aquí están las curvas IV para un típico panel solar de 130W de 12V. Lo primero que hay que tener en cuenta es que emite 22V en circuito abierto (a 25°c) y unos 17V en el punto de máxima potencia .

Es posible que tu panel emita 12V a máxima potencia y 17V en circuito abierto, aunque sería una especificación inusual para un panel de "12V". Pero supongamos que es correcto y que su panel produce una curva IV similar a la línea verde del gráfico.

Tu panel puede producir 400W a plena luz del sol, pero tu inversor sólo consume unos 190W (150W con una eficiencia del 80%). Así que el Zener tendrá que absorber aproximadamente la mitad de la potencia producida por el panel, es decir, unos 200 W. Para ello se necesitarán varios transistores de gran tamaño en grandes disipadores.

La otra alternativa es un regulador en serie. Esto deja caer el exceso de voltaje a la corriente que consume el inversor (~190W/15V = 13A). Un buen FET de baja resistencia podría pasar esta corriente prácticamente sin pérdidas a un voltaje más bajo del panel, y sólo tiene que disipar unos 26W a plena luz del sol (suponiendo que el panel emita 17V a 13A). Este circuito debería ser considerablemente más barato de hacer que el regulador de derivación de 200W.

También puedes utilizar un regulador de conmutación estándar diseñado para suministrar 12 V a 16 A o más. Esto puede tener una caída de tensión mínima ligeramente superior, pero ¿será la diferencia significativa?

Es posible que el panel sólo tenga que producir una fracción de voltio más para compensar la caída de tensión en el regulador. Pero la intensidad de la luz y las variaciones de temperatura tienen un efecto mucho mayor en la producción del panel. La diferencia entre que el panel produzca la energía suficiente para hacer funcionar el inversor y pas La potencia suficiente es tan pequeña que apenas se notará, por lo que el 99% de las veces la pérdida extra en el regulador no será motivo de preocupación.

Answer 2

Hay que comprobar cuánta corriente hay que consumir para bajar la tensión de 17V a los 15V que necesita el inversor.

Si es muy pequeño, bastaría con poner un diodo zener de 15V en cada panel. Si la corriente fuera demasiado grande, un diodo zener que conmutara un transistor de potencia podría tener el mismo efecto.

La ventaja de esto es que sólo se desperdiciaría energía cuando no se está usando de todos modos. En cuanto el inversor se ponga en marcha y comience a alimentar la carga, la tensión caerá de todos modos.

Sospecho que tu mayor problema es que el inversor se enciende y apaga constantemente en un día nublado, cuando no hay suficiente energía para impulsar tu carga.

Answer 3

La forma más fácil de gestionar, regular y obtener el máximo rendimiento es con un controlador de carga, siendo Morningstar una buena marca. Los controladores de carga esperan que haya algo parecido a una batería. Eso no tiene que ser una batería y ciertamente no tiene que ser un plomo-ácido.

Reguladores de carga MPPT ajustará dinámicamente la carga del panel para maximizar los vatios (voltios * amperios = vatios).

Pregunte al personas sin conexión a la red sobre el cuidado de los grandes paquetes de baterías, pero la vida de las baterías de plomo-ácido depende radicalmente de varios factores, como la profundidad de la descarga. Si la descargas casi hasta el final cada noche, tendrás suerte si consigues 30 ciclos. Si la mantienes por encima del 80% (es decir, si rara vez consumes más del 20% de su capacidad), debería durar más de 5 años, a menos que sea una basura barata. Así que si usas una batería de verdad, añade un circuito que apague la carga por debajo de X voltios (que es el 80%).

También puedes usar una pila de 10 baterías de Ni-Cad (son mucho más resistentes a ser drenadas a cero diariamente) o simplemente quemar las baterías baratas de 20 dólares del cortacésped si quieres. O utiliza una pila de ultracaps o simplemente un electrolítico grande y gordo. Siempre y cuando haya una carga semi-capacitiva para hacer feliz al controlador de carga. Así que este es tu arreglo

Panel solar -> regulador de carga -> batería o tapa -> circuito de carga -> inversor -> aparato

Answer 4

Poner un convertidor buck de 300W para bajar de 17VDC a 14VDC. va a costar unos 15$. La corriente máxima para estos es de 20A, 15A continua sugerida. La salida de 14VDC a 15A es de 210W. Tienen una eficiencia del 95%.