Ciao a tutti,
forse il sogno di molti è quello di realizzare, partendo da zero, un impianto ad isola per la propria abitazione, o magari solo per alcuni servizi. Come è noto, per inviare l'energia elettrica generata dai pannelli FTV alle batterie, è necessario un apposito regolatore di carica. L'energia immagazzinata in bassa tensione dev'essere poi convertita a 220V e resa sinusoidale al fine di alimentare ogni tipologia di carico elettrico. Nel caso in cui il carico sia una lampada a risparmio energetico ( o un neon con reattore elettronico) o un carica batterie di un cellulare, un PC o un televisore nuovo, è possibile inviargli una tensione continua con valore pari a 310-320V. Nel mio impianto ad isola ho usato questo sistema per semplificare l'elettronica e i rendimenti di conversione. Nel caso sia necessario disporre di un'onda sinusoidale pura, occorre utilizzare un altro stadio che trasforma la corrente continua di 320V in corrente alternata sinusoidale con valore efficace di 230V. Attualmente sto lavorando su questo stadio, ma il tempo che manca e soprattutto la lontananza dal mio laboratorio sta rallentando i lavori...
Quello che ho realizzato fin'ora e che sta funzionando da circa 4 anni (eccetto le batterie) è racchiuso in queste due scatole realizzate con i profilati di alluminio per infissi:


La scatola di sopra, con gli strumenti analogici, contiene il regolatore di carica, mentre quella di sotto contiene l'inverter, un controllo batteria e un modulo aggiuntivo impostabile come timer, crepuscolare o crepuscolare+timer.

Partiamo con la descrizione del primo dispositivo, cioè il regolatore di carica.
Lo schema elettrico è il seguente...


Tutti i componenti sono reperibili in negozi di componentistica elettronica o da fornitori on-line. Molti possono essere recuperati da vecchie schede elettroniche come gli alimentatori ATX dei computer, soprattutto i condensatori elettrolitici a basse perdite.
Come si può vedere dallo schema, c'è solo la predisposizione per l'MPPT, in realtà la schedina che realizza questa funzione l'ho momentaneamente esclusa, in attesa di migliorare l'algoritmo, in fin dei conti le perdite senza MPPT, soprattutto nelle giornate soleggiate, non sono poi così catastrofiche.
Chiunque ha domande dubbi o critiche non esiti a chiedere.
Ciao

Te la spiego io Bolle.
L'ho già scritto diverse altre volte: i regolatori switching raddrizzano la corrente appena entrata dalla rete, con un ponte e un elettrolitico, poi il circuito appresso inverte la tensione raddrizzata, appunto i famosi 310-320V, con un inverter ad alta frequenza, e dal trasformatore di questo preleva tutte le tensioni necessarie. Le lampade a basso consumo funzionano così, solo che la tensione invertita alimenta il tubo della lampada tramite una piccola impedenza. Così qualsiasi alimetatore elettronico per lampade fluorescenti e ormai anche tutti gli alimentatori dei moderni elettrodomestici, come TV, videoregistratori, computer, ecc ecc Va da se che tutti questi utilizzatori possono usare indifferentemente corrente alternata con qualsiasi forma d'onda (anche "quadra pura" ) o addirittura CC di tensione elevata.

La tensione di rete in ingresso agli alimentatori switching viene raddrizzata da un ponte di diodi e livellata, la tensione continua che ottieni e quella di rete moltiplicata per radice di due, ovvero:
220V x 1,41 = 310V
230V x 1,41 = 324V
Alimentando gli apparati con questa tensione in continua, questi funzionano regolarmente, con grande soddisfazione di Mr. Edison....
Visto che è in grado di autocostruirsi un po' tutto, facendo così risparmia sui componenti, ponti e filtri...
Ho indovinato?

Edit: come al solito... mi hanno preceduto!

le lampade a led a 220V, fanno parte dela categoria di quelle alimentabili a 320V in continua?

ma ovviamente il frullatore o la lavatrice, a 320V cc fanno una fumata nera... vero?


ciao
MaX

Il frullatore in teoria no, anche se probabilmente gira da matti e assorbe di più, perché ha il motore a spazzole, come anche la smerigliatrice e il trapano (purché non abbia la regolazione di giri elettronica). La lavatrice invece rischia di bruciarsi, sia quelle vecchie col motore ad induzione, ma anche quelle moderne con motore a spazzole, perché hanno la regolazione elettronica dei giri e varie schede elettroniche interne.

Lo schema del convertitore MPPT è buono, sarebbe interessante sapere più o meno la frequenza su cui funziona e le caratteristiche fisiche del traformatore. Che nucleo hai usato? Ho un sacco di roba ex TV che lavora bene sui 50KHz.....

Diciamo che questi inverter non sono adatti per alimentare carichi reattivi, quindi motori asincroni, motori a collettore lamellare funzionanti in corrente alternata, trasformatori tradizionali con nucleo in ferro, reattori tradizionali per tubi al neon. Se si vuole alimentare una lampada ad incandescenza o una resistenza elettrica, a lungo andare finiscono anche queste per "fondere", ricevendo una tensione di 320V anziché una a valore efficace pari a 230V.
Per tutti gli apparecchi che sono composti da un alimentatore switching, invece, va più che bene.

Visto che parliamo di inverter, passiamo a descrivere anche questo stadio. Lo schema elettrico è il seguente:


E' abbastanza simile allo schema del regolatore, in effetti il loro funzionamento non differisce poi così tanto, eccetto per i parametri elettrici di ingresso-uscita e per la possibilità di regolarne o meno l'impedenza d'ingresso (caso del regolatore con MPPT).
Come si evince dallo schema dell'inverter, l'uscita del trasformatore 24V-320V viene rettificata con due diodi fast e filtrata con un filtro L-C. Appena avrò tempo terminerò un altro stadio che trasformerà questi 320V cc in 230V alternati sinusoidali.
Sia il regolatore che l'inverter sono corredati da due circuiti distinti (se vi interessano posto lo schema anche di quelli) che permettono l'avviamento di una ventola quando il trasformatore supera una certa temperatura. Uno di questi circuiti provvede anche a spegnere il regolatore durante la notte per azzerare la corrente di stand-by.

Se la conversione fosse fatta a 50HZ su un trasformatore normale si avrebbero 220V alternati ad onda quadra. O sbaglio? Ovviamente omettendo il raddrizzatore finale......
E' un errore per C12 680uF 200V?

Si Ferro, c'è un errore, quel condensatore è da 400V 470uF. L'ho copiato dall'altro schema e mi sono dimenticato di riscrivere il valore corretto, scusate ...
Per quanto riguarda il trasformatore....
Usando un trasformatore a 50Hz, in uscita si avrebbe una forma d'onda piena di armoniche. Non sarebbe proprio quadra e la sua forma varierebbe in base al carico, alimentandoci un motore elettrico questo girerebbe male ed emetterebbe un rumore come se avesse i cuscinetti sballati, ma comunque funzionerebbe. Il problema di quel circuito è anche il seguente:
la retroazione dovrebbe essere fatta o con un trasformatore 230/5V che riporta la tensione di uscita in ingresso al controllore. I 5V in uscita dal trasformatore dovrebbero essere rettificati e livellati ed in questo modo si introdurrebbe un ritardo nell'anello di retroazione. A causa di tale ritardo la tensione di uscita,al variare del carico, presenterebbe delle variazioni molto accentuate con gli eventuali rischi annessi. Questo è il motivo per il quale, un inverter (anche ad onda pseudo-sinusoidale) è alimentato da un convertitore DC/DC che presenta delle velocità di risposta molto maggiori, oltre ad altri vantaggi....

No problem.... Basta dirlo, che se qualcuno poi lo realizza il condensatore fa il botto, come è successo a me più di una volta.
Diciamo che a 50 Hz si potrebbe usare qualche accorgimento, tipo impedenza e condensatore di filtro, che più o meno arrotondino gli spigoli alle onde quadre. Per l'uso che si fa di questo ramo dell'impianto, come la vedo io, potrebbe essere una variante alla corrente continua. Gli utilizzatori sarebbbero sempre gli stessi, senza il pericolo di connettere inavvertitamente qualche trasfo alla CC.
Ci tengo a spiegarmi: non sto facendo delle critiche alla tua realizzazione, oltretutto visto che funziona bene da qualche anno me ne guarderei bene, diciamo che stò pensando delle varianti più consone al caso mio.
Per la controreazione, con trasfo e raddrizzatore, basterebbe una capacità minima con costante di tempo infima, tipo un paio di semionde, e il tempo di reazione sarebbe comunque accettabile. Che ne dici?

Certo Ferro, ogni applicazione richiede la sua scelta progettuale migliore... Se si desidera alimentare (bene o male) anche un carico reattivo induttivo, allora la scelta di usare un trasformatore a 50Hz è la più immediata e semplice che c'è. Il condensatore di piccolo valore può ridurre le sovraelongazioni sulla tensione di uscita al variare del carico, ma bisognerebbe diminuire l'amplificazione del controllore inserendo una resistenza tra il pin9 e il pin 1. In questo modo si evita la comparsa di commutazioni indesiderate. La tensione di uscita non sarà molto stabile, ma assolutamente accettabile (anche la rete Enel ha tolleranze del +/- 10% sul valore di tensione, quindi....).
E' chiaro che la scelta migliore è quella di collegare l'inverter DC/DC ad un converter che genera un'onda sinusoidale pura. A questo punto tutti i problemi sono risolti. Sulla realizzazione del converter sono a buon punto, l'ostacolo che ho trovato riguardava il pilotaggio ad alta frequenza (20kHz) del ponte ad H costituito da 4 IGBT. Non avendo il mio laboratorio a portata di mano, non posso accelerare il lavoro.
Chiaramente appena giungo al termine pubblico anche il converter e magari un nuovo DC/DC che controlla anche la corrente d'uscita, oltre che la sola tensione.
P.S.: per me ogni critica è un suggerimento ed è sempre ben accetta, quindi non trattenetevi!!!
Ciao a tutti

Ferro....ma quel inverter elettromeccanico?