Inversor com PIC.

[Smarley]

Olá pessoal!
Eu gostaria de construir um inversor com a forma senoidal razoavelmente boa.
A minha idéia inicial é construir somente o inversor de 12V para 220V, mas a idéia final é construir um conversor DC-DC para regular a tensão em 12V, um circuito para sincronizar com a rede, e injetar a potência na rede.
Pois a tensão para ele virá de uns painéis solares, que varia entre 16~22V.

Eu já fiz uma pesquisa na internet e não achei nada pronto sobre isso.
Inclusive aqui no fórum também já olhei um tópico mas não havia muitas conclusões nele.

Eu gostaria de saber o seguinte: É possível construir um inversor com a forma de onda senoidal sem perder a potência que virá dos painéis?

O que eu me refiro é o seguinte... Eu não vou utilizar baterias, então se eu construir um inversor e chavear os transistores com pwm, quando o ciclo ativo estiver menor que 100% eu vou perder a potência que está vindo dos painéis, certo?

Hoje eu já utilizo um inversor conectado a rede, mas a forma de onda dele é quadrada.
Para forma de onda quadrada eu saberia como resolver fácil, com qualquer circuito oscilador. Ou até mesmo um com 5 estágios.
Mas a idéia é fazer um inversor que não cause problemas para os equipamentos elétricos ligados na mesma fase.

Alguém poderia me ajudar?

Abraços!

[EDSONCAN]

Tinha uma aplicação com PIC no site da microchip, mas não tinha feedback da tensão de saida, mas é um começo.

Edson

[MOR_AL]

Olá Smarley .
Até onde eu sei:
1 - Os painéis solares possuem uma curva de eficiência em função do consumo. Para a tensão gerada por ele, há uma corrente ótima retirada dele. Então há um inversor, ou conversor DC-DC, após os painéis, para que eles trabalhem otimizados.
2 - Pode até existir, mas nas aplicações que eu ví, existiam bancos de baterias. Mas geralmente ocorria que não existia rede elétrica na localidade, então as baterias eram mesmo necessárias.
3 - Nunca instalamos painéis solares em locais onde havia disponibilidade da rede elétrica, pois não era econômico fazê-lo.
4 - Para colocar um inversor entre o painél e a rede, seria interessante controlar a corrente entregue à rede, monitorando o tal ponto ótimo de trabalho do painél solar.
5 - Sei que já há empresas que comercializam estes equipamentos. Procure o site do CEPEL. http://www.cresesb.cepel.br/tutorial/tutorial_solar.pdf Lá deve haver maiores informações. Veja as figuras 5.6 e 5.7.
No nosso fórum também http://asm51.eng.br/phpBB/viewtopic.php?t=5501
[]'s
MOR_AL

[Smarley]

EDSONCAN

Vlw! Vou dar uma procurada por lá.

MOR_AL

O que é necessário para extrair o máximo de potência dos painéis solares é um sistema de MPPT, que já existe no inversor que tenho hoje.
Eu gostaria de implementar o MPPT no meu inversor no futuro.

As funções que eu gostaria de efetuar com o PIC seria, a geração da onda senoidal da saída, o controle de um conversor buck para o mppt, a sincronização com a rede.
Mas ainda fico com a dúvida de como gerar o sinal de saída utilizando uma fonte variável(tensão vinda do mppt).
Eu não sei se vou perder energia ou não, utilizando PWM para acionar chaves da saída.
Utilizando PWM eu poderia controlar o ciclo ativo das chaves em função da tensão de entrada do circuito.

A maneira mais simples de fazer um inversor seria pegar um trafo com várias derivações no primário. Assim eu poderia colocar uma chave para cada derivação e formar uma onda mais parecida com a senoidal do que a quadrada.
Mas mesmo assim eu teria problema com a variação de tensão na entrada.

No fim das contas eu acho que a melhor maneira seria utilizar o PWM para formar a onda senoidal. Acho que vou continuar pesquisando por este caminho.

[MOR_AL]

Bom.
Você tem aí um grande projeto.
Fonte chaveada push-pull para o inversor (DC-AC) de 12V para 120V, ou 220V.
Esse inversor deve:
1 - Controlar, por meio do PWM, o ponto de operação ótimo dos painéis solares.
2 - Incluir nesse controle, a variação da tensão gerada nas células solares.
3 - Gerar uma onda senoidal (acho que de corrente) para ser injetada na rede.

Quanto a geração da senóide.
1 - Você deve estabelecer qual será a distorção máxima permitida. Em função deste parâmetro você terá meios para determinar qual é:
a) O número de pulsos por ciclo de senóide. Ou
b) A distribuição temporal dos ciclos (e o seu número) na senóide. Isso é modulação por posição e largura do pulso (PPM).
2 - No caso de PPM. Geralmente se parte de um sinal triangular, sincronizado com outro senoidal. Quando o senoidal possui maior tensão que o triangular, a saída assume um estado lógico. Quando ocorrer o contrário, a saída inverte. Este sinal de saída é que vai controlar a geração da senóide no inversor.
Antes porém, deve-se determinar quantos ciclos triangulares se colocará em cada ciclo senoidal. Isso determinará qual a distorção. Já deve existir em algum lugar, provavelmente em livros sobre inversores, essa relação entre número de pulsos e distorção. Há algumas décadas eu fiz um programa em um computador (hoje se faz no PC), que calculava essa distorção. Não era elementar, mas também não era um bicho de 7 cabeças.
Não sei qual é a sua qualificação profissional, sendo assim estou generalizando a resposta.
O que eu quero te passar é que há dois modos de se fazer isso.
O que dá trabalho mas você vai tendo a noção do que está fazendo. Com isso vai saber seguir o caminho certo para chegar a um bom projeto.
O que é um apanhado de informações e circuitos obtidos na net. Nesse caso você não vai poder otimizar o projeto para as suas necessidades. O que pode acontecer (e que normalmente ocorre) é que após bastante investimento em tempo e aquisições, o circuito pode não funcionar direito e vai ficar difícil descobrir onde encontrar a solução.
Contate o Pask aqui do fórum, ele já trabalhou com inversor, gerando apenas um pulso por semiciclo (acho). Ele tem muitas informações que poderão ser úteis para você.
Boa sorte.
MOR_AL

[proex]

Não quero ser chato mas há um grande erro conceitual nessa arquitetura pretendida.

Só uma perguntinha tosca, qual é mesmo a corrente fornecida por essas células solares?


.

[ivan]

Proex,

Qual o erro conceitual?

[proex]

Proex,

Qual o erro conceitual?

""A minha idéia inicial é construir somente o inversor de 12V para 220V, mas a idéia final é construir um conversor DC-DC para regular a tensão em 12V, um circuito para sincronizar com a rede, e injetar a potência na rede.""

.

[EDSONCAN]

Se voce entrar no meu site www.idroid.com.br na area de blog vera a historia de um projeto de um inversor de celula solar para bomba da agua 220Vac sem o uso de bateria.

Trabalho com projetos a não sei quanto tempo, ja fiz alguns nobreak e tive que começar do zero com uma tecnologia totalmente diferente.

Não vou poder dar maiores detalhes do projeto por conta do sigilo pedido pelo cliente, mas é um desafio interessante.
Edson

[MOR_AL]

Bom.
Se a idéia final é aproveitar a energia gerada no painel solar e injetar esta energia na rede, e se eu tivesse a incumbência de projetar esse sistema, então eu faria o seguinte:
Muitos pesquisadores, certamente, já estudaram o assunto. Eu partiria dos "ombros" deles.
Procuraria referências bibliográficas, mais especificamente em livros sobre a transferência de energia gerada em paineis solares para a rede, para saber como é feita essa transferência. Não quereria reinventar a roda.
1 - Começaria tentar reduzir as perdas nos dispositivos de potência (que vou chamar de chaves). Procuraria fazer uma associação série/paralela, para que eu pudesse aumentar a tensão gerada pelo painel. Com isso a corrente nas chaves diminui na mesma proporção que a tensão aumenta e as perdas por Vce de saturação * Ic, ou por Id^2 * RdOn seriam diminuidas.
2 - A rede é uma fonte de tensão, possui uma baixa resistência interna. Logo, tentar aplicar tensão numa fonte de tensão é não possuir muito o controle da corrente. Por outro lado, injetar corrente em uma fonte de tensão é mais controlável.
3 - A geração de energia elétrica por meio de paineis solares são muito mais custosas que a produzida pelas hidrelétricas. Potanto eu procuraria fazer este controle, de modo que o consumo de corrente das células que compõem o painel, ficassem localizados na região de máxima transferência de energia. Vide a figura 3 que eu me referi.
MOR_AL

[EDSONCAN]

Seguem algumas dicas quem pode lhe poupar algum tempo:

Baterias voce não pode ter, mas baterias são elementos ineficientes de salvar energia, mas voce pode ter capacitores e indutores como forma de armazenamento.
Lembre-se que a celula é um gerador continuo com limites de tensão, corrente e resistencia de saida consideravel, o circuito pwm não é um consumidor continuo de energia e nem mantem o fp proximo a 1, portanto voce tera que gerenciar esses limites de forma a se manter dentro dos pontos de eficiencia, as novas fontes chaveadas usam essa tecnica. Existem muitas diferenças entre as celulas tanto a nivel mecanico como dopagem.

Edson