Hoe werkt een Solar inverter

blackdog

Golden Member

Hi,

Het een en ander is mij nog niet helemaal duidelijk betreffende Solar Inverters.
De vraag zit al een tijdje in mijn hoofd, maar omdat Dave van de EEV Blog een 400-Watt converter laat zien, dacht ik er aan om de vraag hier maar even te stellen.

Dave zijn video
https://www.youtube.com/watch?v=yOJ7xPugsdc

Het is mij duidelijk dat de energie van de zonnepanelen b.v. omhoog getransformeerd worden als het nodig is.
Mijn broer vertelde mij dat hij nu al met hele hoge string spanningen werkt boven de 500V, dan is omhoog transformeren niet nodig denk ik.

Maar goed, hoe moet ik het nu zien, is de converter een soort PWM versterker op de netfrequentie?
Hoe ziet de golfvorm er uit van de energie op de 230V aansluiting van de Solar Inverters, is dit vrij goed een Sinus vorm,
of is het zoiets dat uit veel UPS systemen komt "een benadering" van een Sinus.
En het moet natuurlijk ene hoog rendament hebben met weinig storing, dus een beetje complex vermoed ik.

Ik heb al wat gezocht, maar niet zoveel zinnigs gevonden.

Dank en groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Die van Dave heeft een ingebouwde trafo. De meeste omvormers zijn zonder trafo tegenwoordig.

Deze bijv https://www.sellectzonnepanelen.nl//Files/2/48000/48037/Attachments/Pr… heeft geen trafo, en een MPPT bereik van 50 tot 500VDC.

Ik zou verwachten dat er een soort van klasse-D eindtrap in zit die de netspanning genereert (in brug). Die moet dan gevoed worden uit een voldoende hoge spanning (minimaal 350VDC), dus dan is er een boost converter nodig voor het MPPT bereik zolang de panelen minder spanning leveren.

Op 7 december 2022 15:35:44 schreef deKees:
Ik zou verwachten dat er een soort van klasse-D eindtrap in zit die de netspanning genereert (in brug). Die moet dan gevoed worden uit een voldoende hoge spanning (minimaal 350VDC), dus dan is er een boost converter nodig voor het MPPT bereik zolang de panelen minder spanning leveren.

Dat is dus tegenstrijdig dat er geen trafo in zit. Hoe wil je een boost converter maken zonder trafo? Kan wel maar met een diode multiplier met een heel laag vermogen, dus dat valt buiten het kader van deze post.

Het mooiste is natuurlijk dat je een minimale spanning hebt van 230 * sqrt(2) + nogwat voor de verliezen in de schakel elementen (IGBT of FETS) en deze spanning direct converteerd in de brug driver naar het net toe.

Bij een 3 fase converter moet je 400 * sqrt(2) hebben en een 3-fase brug.

Een andere topologie is een buck/boost converter maken op je input voltage en converteerd naar het hoge tussen kring voltage. Het voordeel daarvan is dat je dan maar 1 (ferriet) trafo nodig hebt die je op een fors hogere frequentie kunt laten lopen. Deze kan dan ook meteen de galvanisch scheiding van het net doen.
De uitgangstrap kun je dan direct net gekoppeld maken.

Over de uitgangstrap: Die werkt eigenlijk hetzelfde als een frequentie omvormer voor motoren. Je maakt zegmaar een PWM versterker die een sinus uitstuurd van 50Hz en de PWM frequentie zelf is in de orde grootte 4-16 kHz of meer.

-edit- Net even het filmpje bekeken:
Om direct de boel op het net te koppelen heb je best wel de nodige filtering nodig om die rottige 4-16kHz oid weg te filteren. Dat zie je ook op dat PCB meerdere common mode chokes en condensatoren om de troep eruit te halen.

Je snap hem al: Bij low budget converters is det het eerste waar op beknibbeld wordt.

[Bericht gewijzigd door henri62 op woensdag 7 december 2022 16:16:04 (11%)

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.

Een boost converter werkt met een spoel, niet met een trafo.

En galvanische scheiding is niet voorzien in de meeste solar inverters.

Op 7 december 2022 16:12:23 schreef deKees:
Een boost converter werkt met een spoel, niet met een trafo.

Als je geen galvanische scheiding hebt. Met scheiding kom je wel op een trafo uit. Ach een beetje lood om oud ijzer, een trafo is ook een spoel.

En galvanische scheiding is niet voorzien in de meeste solar inverters.

Heb je geen galvanische scheiding is je hele veld met panelen direct met het net verbonden. Lekker tricky.
Het enige voordeel wat ik erin zie is dat het goedkoper is en waarschijnlijk net een wat beter rendement oplevert.

Ik zou liever een netgescheiden converter hebben. Dan heb je nog een beetje veiligheid.

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.

Inverters met trafo zijn zeldzaam, maar bestaan nog wel. Met name de kleinere zoals van APS.

En inderdaad, het iets beter rendement is de reden dat de trafo komt te vervallen. Dat rendement staat in de data-sheet is voor veel mensen een belangrijk selectie-kriterium bij het kiezen van een inverter.

Er wordt dus een DC spanning gemaakt die "voldoende hoog" is. Dit dus met een DCDC converter van de zonnepanelen naar een interne condensator.

Vervolgens is er een geschakelde instelbare STROOMBRON waarvan de instelling genomen wordt als een geschaalde versie van de netspanning.

Is de netspanning actueel +100V, dan krijg je bijvoorbeeld 1A het net op, wordt de netspanning een paar milliseconden later 200V dan stuurt ie 2A het net op en weer een paar milliseconden later is de spanning 320V en stuurt ie 3.2A het net op. 10ms later is de spanning -320V en stuurt ie -3.2A het net op: nog steeds levert ie energie! (min maal min is plus!)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
joopv

Golden Member

Op 7 december 2022 16:44:10 schreef deKees:
Inverters met trafo zijn zeldzaam, maar bestaan nog wel. Met name de kleinere zoals van APS.

En inderdaad, het iets beter rendement is de reden dat de trafo komt te vervallen. Dat rendement staat in de data-sheet is voor veel mensen een belangrijk selectie-kriterium bij het kiezen van een inverter.

Rendementsverschil van 99 of 95% betekent met meerdere uren volle zoninstraling op een gemiddeld nederlands dak al gauw het verschil tussen een fiks blazende fan in je inverter of genoeg hebben aan wat koelribben op de behuizing.

Wat ik nog niet 100% begrijp is wat een "micro inverter per paneel" nou precies doet. Ik was in de veronderstelling dat daar dan direct 230V uit ieder paneel komt, maar dat was fout want je hebt nog steeds een hoofdinverter nodig.
Blijkbaar is het een DC/DC converter die van het paneel een soort van managed stroombron maakt, waarvan de spanning varieert met de zoninstraling / energieoutput van dat paneel. Of zoiets.

Een fatsoenlijke beschrijving van dit spul die begrijpelijk is voor een elektronicus heb ik nog niet gevonden. Wel wat datasheets en application notes van ic's in deze toepassingen gebruikt worden.

[Bericht gewijzigd door joopv op donderdag 8 december 2022 17:00:19 (33%)

JoWi

Special Member

Op 8 december 2022 16:23:59 schreef joopv:
[...]
Wat ik nog niet 100% begrijp is wat een "micro inverter per paneel" nou precies doet. Ik was in de veronderstelling dat daar dan direct 230V uit ieder paneel komt, maar dat was fout want je hebt nog steeds een hoofdinverter nodig.

Nee, dat is bij eem 'optimizer' zoals de Solaredge P401.
Uit een micro inverter zoals de enphase IQ7 komt gelijk 230 Volt

Ignorance is bliss
Jeever

Golden Member

Solar Panel 3-Phase Inverter Controlled by the PXS20
Op de site van NXP staat een artikeltje over de werking van drie-fase inverters:
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN4437.pdf
Geeft in ieder geval al een oppervlakkige beschrijving van de fundamentele werking van dergelijke omvormers.

Bezoek mijn elektronica-hobby blog https://verstraten-elektronica.blogspot.com/

Op 8 december 2022 16:23:59 schreef joopv:
[...]

Wat ik nog niet 100% begrijp is wat een "micro inverter per paneel" nou precies doet. Ik was in de veronderstelling dat daar dan direct 230V uit ieder paneel komt, maar dat was fout want je hebt nog steeds een hoofdinverter nodig.
Blijkbaar is het een DC/DC converter die van het paneel een soort van managed stroombron maakt, waarvan de spanning varieert met de zoninstraling / energieoutput van dat paneel. Of zoiets.

Nee is niet fout , een microconverter per paneel levert inderdaad 230Vac

google levert Wat doet een micro inverter?
Een micro-omvormer regelt het omzetten van de stroom van één, of soms twee, zonnepanelen. Het kastje zet de spanning van de zonnepanelen direct om naar 230 Volt, dat in huis gebruikt kan worden.:

https://www.vevor.nl/netband-zonne-omvormer-c_10762/600w-220v-mppt-sol…

https://www.vevor.nl/netband-zonne-omvormer-c_10762/solar-grid-tie-mic…

eventueel 1 stuks per fase

Verder geniet ik van mijn f9638 geluid in mijn werkplaats en huiskamer

@jeever Dat is een mooi document. Duidelijk.

Een micro-omvormer regelt het omzetten van de stroom van één, of soms twee, zonnepanelen.

Ik heb er hier zelfs eentje (APS QS1) voor 4 panelen, met een aparte MPPT voor elk paneel.

En er zijn er ook voor 3-fase : APS QT2, ook voor 4 panelen.