DIY(29-2):太阳能发电逆变器的选材原理

王志勇 发表于 2020年12月26日 11:08

前些天折腾了很久的逆变器,买了五六个逆变器,花费将近200元。太阳能发电,不可避免地需要用到逆变器。在太阳能输出的地方先升到高压,好处一是减少远距离传输的损耗,二是升压后的高压直流电直接就能驱动很多的220V AC家用电器。

但是市面上的逆变器,都各自存在缺点。最常见的是交流逆变器,又分为纯正弦波、修正弦波,它们共同的缺点是厂家的起始功率大,最低都是300W~500W,所以空载消耗大,约至少21W。纯正弦波和市电交流电一样,但是价格很贵;修正弦波会损坏电器中的某个元件。所以,焦点就落在了直流逆变器(其实就是直流升压板),优点是价格便宜、空载消耗小,能驱动很多的家电,但是交流电感性负载(如交流电机类:鱼缸的过滤泵、交流电打氧器、造浪泵、抽油烟机)就无法驱动。

正因为90V~220V的直流电(最低80V也可以),一般都可以直接驱动220V(交流电)款的绝大多数电池充电器(正负极直接接在电器的零火线上,不分正负极,整流自动识别),所以远距离传输,完全可以先升压为90V~220V的直流电,高压直流电到家后再转为12.6V或25.2V给锂电池充电;交流电感性负载,再增加一个交流逆变器,转为220V交流电。

但是,90V直流电无法驱动台式电脑主机。测试中,台式电脑主机至少需要200V直流电,180V都不可以。90V直流电可以连接显示器的AC-DC接头转成12V,驱动显示器,而且显示器功率很小。

下图右就是我在测试中,目前还比较好用的220V直流逆变器,也就是车载逆变器,淘宝价格在24元~35元左右。(后面谈为什么一定要用这个逆变器。)

这种直流逆变器,因为厂家没有统一的规范,即使同一厂家同一型号的个体差异都很大。测试了2台,空载电压实测分别为331V直流、280V直流,接上3W的负载后分别变为226V直流、219V直流。(220V输出的前提是必须24V供电。)

这个220V直流逆变器,拆开后发现主板很小,如下图所示的“原主板”(上半部分),就是和一个升压板差不多大小。

但是这种220V直流升压板,淘宝上是没有卖的。即使花了几天的时间,偶尔搜到一款220V直流升压板,一是价格贵,30元以上,二是很多质量不可靠,用几次就坏掉。

假如这个220V直流逆变器,将来不耐用的话,就改用其它方案。改用直流升压板,目前市面上的DC-DC升压板,电压最高的是97V输出,实测是97.5V,价格一个10元以内,因为便宜,适合批量入手,将来用到的时候再专门评测这个升压板。

前些天我买了2个97V升压板,它完全可以代替220V直流逆变器来进行远距离传输电,也能直接驱动充电器。

恒压恒流升压板好用吗?是否有代替方案?
这些锂电池充电器,半年前我预想的方案是那种“恒压恒流升压板”。

恒压恒流升压板的原理是,例如48V电动车锂电池,使用14串,满电58.8V。交流电充电,使用58.8V 2A的220V AC充电器。如果使用直流电充电,DC-DC恒压恒流升压板,升压到58.8V,限流2A。

这个方案不建议,很可能不耐用,问题很多。而且需要购买不少恒压恒流升压板,增加成本。
大电流没有试,我买过2个小电流的恒压恒流降压板,用2次就坏了。

使用直流电充电,恒压恒流升压板替代方案,就是本文的方案,用直流高压供电,例如90V~220V直流电,直接给220V AC充电器供电,就能输出58.8V 2A,既简单又不需要增加成本,原来的电器还能正常使用。

这里关键就在于,220V AC充电器本身就带有限流功能,改用直流高压供电,原有的220V AC充电器还能正常使用。

太阳能发电,能否直接组装220V电压的电池?
几乎不可能实现,因为缺点太多。缺点如下:
1. 电池通过串联得到220V,一是串联数太多,二是电池压差大。锂电池需要53串,满电电压是222.6V,放电60%后单个电池电压3.7V,总电压为196.1V。
铅酸电池同样串数多,而且寿命很短。

2. 串数太多,一是保护板昂贵,例如14串保护板价格是40-50元,53串的保护板可能价格是4-10倍。而且53串的保护板,厂家没有生产,需要定制。
二是使用中每串电池的内阻会逐渐不一致,造成单串性能下降,如果保护板出现故障,容易造成单串过充,存在事故隐患,也就是串数越多就越不安全

3. 市面上没有53串的充电器。

所以,串联数根据需要,2串,3串,4串,6串,7串,13串,14串都是可以的。串联后,再用升压板升到220V或97V直流。

串联数也会取决于市面上已有的配件成本,哪个成本低用哪个方案。

6条评论:
1   angel2018 2020-12-27 07:55
勇哥,你是有学过电工专业吗?还是触类旁通,这么厉害!

前年停电,我一个同学在老家就用电动单车的电池给家里,将直流电24V逆变成220V给家里供电照明用。

自由勇 2020-12-27 09:25
没有学过电工。这些都是买来很多的配件、设备来测试、评测,然后组装起来的。还有一些需要构思设计一下。半年前大规模折腾锂电池,正好锂电池现在能派上用场。
这些DIY制作得多了,对动手能力确实有很大的提升。技术一旦学会了,就自动转化为老本行,哪天需要用到的时候直接就能上手。
各类技术之间有一定的关联。

正好本文图1的这个逆变器,能把24V转成220V。这个是直流220V款,能让电脑开机、用于照明。

2   angel2018 2020-12-27 09:36
勇哥,有空了麻烦您帮忙更新一下友情链接的域名为198346,原来的域名nihaoa停用了.Thank you! 么么哒!:)

自由勇 2020-12-27 09:38
已更新。不过之前的keilv.com,应该会比纯数字.com好。通常纯字母更好一些。

3   angel2018 2020-12-27 14:45
勇哥,好的,收到建议!只是会有想到要不要拿来做其他站点,后面如果要改回字母,再麻烦勇哥!:)

自由勇 2020-12-27 14:51
没事,改链接举手之劳。

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