Емо, нямам опит със силова електроника и изобщо не се чувствам в свои води... Не е моята област и гледам да не се накисвам в дълбокото. Особено ако няма причина да го правя.
В случая не виждам причина да правя АС. Както казах има готови решения и аз нито ще измисля по-добро нито по-евтино решение. Нямам намерение да се конкурирам нито с производителите на UPS-и, нито на инвертори. Да, хубавите са скъпи... но вероятно има защо.

Но да се върна на техническите ми проблеми. Значи опитвам се да избягам от push-pull ако е възможно, защото ако dead time-a е голям се получава бръмчилка. Ако пък е прекалено кратък - пушилка. Искат се знания и опит (каквито нямам), за да се направи добре. По тая причина и харесах полу-моста. Особено режима, при който ключовете се щракат само когато не тече ток през тях.
Дори съм склонен да направя пълен мост. Нищо, че отиват 4 не особено евтини транзистора. Въпросът е, че ако товарът на моста е RLC (демек индуктивност и кондензатор последователни на нагревателя) мога да се развихря с управлението (където съм по-силен) - да го клатя на входното напрежение, да го клатя на два пъти входното и т.н. При това може и да ми се размине да правя компромис между бръмчене и пушек. Или поне се надявам
Другият вариант е като LoadMaster-a - решение с 1 транзистор. Сега дали ще е с горен или долен ключ е въпрос на компромис. Въпросът е, че изглежда напълно работещо решение. Може и да бръмчи, но няма причина да не работи.

Всичко това е само за бойлер, защото такъв продукт няма (или поне не са добри). Опцията да се прави АС засега е само повод за размисъл и евентуални бъдещи проекти.

Да тръгнм от товара - бойлера. - Неговите защити, терморегулатор и нагревател ли ще се използват? Ако да - нагревателя би било добре да е по-мощен (3+KW вместо 2kW). Контактните системи на защити и терморегулатор изискват AC заради дъгите (това го предполагам и трябва да се провери).

Колко ще са соларите. Ако са 4бр *40V = 160V и регулатора е StepDown, в 3kW бойлер ще вкараш максимално 1.5кW ел. мощност, а при 2kW бойлер киловатите ще са 1.05kW.

Гледам, че се предлагат панели по 455 та даже и по 550W, които не са кой знае колко по-скъпи от старите 280W, та от тази гледна точка ако регулатора ще е само StepDown добре ще е панелите да са 5 бр.
Така в 3kW бойлер ще вкараш максимално 2.5кW ел. мощност, а при 2kW бойлер киловатите ще са 1.6kW и ще ти остават 900W за други ...

Имаш ли нещо като задание или цели които си поставяш? Например цена на решението, време на изплащане и др. такива.

Хубаво е да се има предвид, че на бойлера му е необходима голяма мощност само до достигане на зададената температура и при пиково изразходване на топлата вода. За поддържането и трябва значително по-малка.
Скоро "електронизирах" класическия бойлер на приятел, че му беше писнало да сменя биметални терморегулатори. Монтирах индустриален терморегулатор, 2 бр. SSR, допълнителни защити и т. н.
До достигане на 50 градуса работят и двата нагревателя. След това работи само маломощния. Предстои да се тества и на практика дали няма да е по-удачно да им се разменят функциите.
Тия дни спомена, че бил тествал до каква температура на водата в бойлера било комфортно да се къпе човек. Спомена нещо за около тридесетина градуса. Това с термоглава на душа.

Та не знам доколко има смисъл да се вкарва прекалено голяма мощност в бойлера. По-малка, но по-продължително време няма ли да е по-оптимално?

Проблема е, че при статични солари (без трекинг) колеги с опит казват, че "смислена" мощност се добива само 2-4 часа, та за това време бойлера трябва да загрее водата до макс.

(На моя 3kW бойлер му дават 2,2 часа за да загрее вода от 15 до 60 градуса.)

Да, купешки бойлер с оригинални защити. Затова искрогасенето е задължително. Дори и да се ползва DC, то ще се накъсва през 20-30mS. Макар че аз повече клоня към мостова/полумостова схема при която така или иначе се получава АС. Не е синусоидално за съжаление и няма да е нискочестотно.
Регулацията мисля аз да я правя, защото така или иначе искам да следя температурата на водата. Така, ако аз не изключа поради фал, терморегулатора на бойлера трябва да изключи. Ако терморегулатора не изключи, трябва термозащитата да изключи.


Аз мисля да сложа 4 по 450W, само че те ватовете са 450 при STC. При нормални условия (NOCT) бяха към 330 доколкото помня. Сега аз очевидно няма да ги монтирам челно срещу Слънцето, отделно че си нямам и идея за нашите географски ширини колко точно е греенето, така че не очаквам кой знае колко повече от 300W и то пиково. Напрежението при всички случаи е около 160V, така че винаги ще съм в режим на токоограничаване при 3kW нагревател.
При 2kW ще съм малко под границата. Но предвид това че аз бойлерът още не съм го купил и има логика да купя поне 150л., то той най-вероятно ще си дойде с поне 3kW нагреватели.
Има някакъв шанс и други познати и приятели да проявят интерес, затова ще добре контролера да работи с малко по-широки граници. Да не е само за моята комбинация.



Аз вече няколко пъти го писах, целта е инвестицията да е към левче/ват и всяко инвестирано левче да икономисва 1квтч годишно от сметката за ток.
Точният размер на инвестицията и възвращаемостта явно ще варира според нуждите на семейството, зависи и какви панели купуваш и на какви цени. Но да кажем че панелите варират 1000-1500лв, контролера не съм го смятал, надявам се частите да са под 200лв.
Но като гледам хората почнаха да не мислят за цените. Вчера един приятел ми каза, че тъкмо си поръчал 10kW. Питах го как ще я балансира тая мощност, а той вика никак... И не му пука. Прецакали ги със сметките за ток, последно платил по 69 стотинки без преноса. Предпочита да налее пари в панели без да ги ползва ефективно, отколкото да плаща солени сметки. Аз пък предпочитам да сложа толкова панели, колкото мога да ползвам. Ама щото още не са вдигнали тока за битови нужди. Ако го вдигнат може и аз да си сменя мнението

Разбира се. Ако панелите ще се ползват само за бойлер, то няма смисъл да работят по 1 час и после да мързелуват

При всички случаи ще се прави някакъв компромис. Примерно по моите наблюдения лятно време ми трябват средно по около 4квтч дневно за бойлер. Зимно по около 5 квтч.
Няма такива панели естествено. Ако сложа толкова панели, колкото ми трябват лятото, зимата ще трябва да ползвам доста ток от енергото. Ако сложа панели като за "зима", лятото през повечето време ще ги ползвам само за сянка... Сметката с 4 панела е някъде по средата. Демек лятото ще имам излишък, а зимата недостиг.

Миро, при полумостова (с товар към средна точка между кондензатори) и мостова топология нямаш проблем да получиш и прекарваш синусоидален ток (и напрежение) през товара. Въпрос на управление на PWM-a.

(замисли се как работи усилвател клас "D" в мостова и немостова топология)

След полумоста ще ти трябват само бобина и кондензатор, а след моста 2 бобини и 2 кондензатора за да филтрираш PWM честотата и да остане само модулиращата 50 Hz.

Само да вметна, че като правите синусоида, автоматично губите мощност , генерирана от панелите. Освен , ако няма акумулатори (кондензатори), които да поемат неизползваната енергия.

Хвана ме на тясно... Твърдях, че не разбирам много тия работи, а сега ще трябва да ги обяснявам.
Мога да накъдря тока всякак. Но комутирането му между горен и долен ключ на едно рамо не е само въпрос на PWM.
Първо трябват бързички транзистори, което значи с малък капацитет както между гейт-сорс така и на оня гей Милер или Мюлер беше. Трябва и бързичко да се презареждат тия капацитет. При тия параметри поне 1А, койго трябва да дойде отнякъде. Но дори и така, пак превключването не е предвидимо заради споменатия гей. А и да беше, това не е цифровата схемотехника и не мога да си позволя застъпването на горен и долен ключ едновременно. Винаги и задължително има някакво мъртво време. Колкото и малко да е то, индуктивността кара напрежението да удари другия рейл преди мен. Това значи, че снубера е почти задължителен. И колкото да подтиска бръмченето не го подтиска напълно. Трябва и филтър, ако не искаме бръмченето да се чува и от нагревателя. Освен това снубера вкарва загуби. За загубите от гейските капацитите вече спомах, самити транзистори също имат ключови загуби..
Сигурно има и още.. Въпросът е трябва ли да си го причинявам и защо?
Хубавото на полумоста както и целия мост е, че мога да си спестя и клатенето на транзисторите през цялото време. Мога да си спестя и снуберите, мога да си спестя и изходния филтър. Мога да си спестя загубите им, мога да си спестя ключовите загуби. И токът няма да е накъдрен, а ще си е гладък и при това донякъде пак да наподобява синусоида.
Просто е. Имам LCR верига. Включваш я под някакво напрежение. Индуктивността ограничава тока да не скочи мигновено. Това ти спестява както ключовите загуби, така и спайковете. После само седиш и чакаш конденатора да се зареди и токът сам спира. Нямаш ток, може да изключиш на спокойствие. После може да включиш така, че кондензатора да се разреди. А ако имаш пълен мост може да размениш рамената и така напрежението на кондензатора и захранващото се сумират. Но отново включваш на спокойствие. После изключваш на спокойствие.
Единственият проблем, е че не може да променяш формата на гърбичките. Те са винаги с формата на резонансната честота. Можеш само да вкарваш паузи между тях. Амплитудата им също е фиксирана, като малка подробност е, че е малко по-висока от входнто напрежение. Това ще е проблем при 4 панела, щото в мостова схема от 160 става на 320 волта, а реално върху нагревателя не съм го смятал, ама може да мине 400. Едва ли ще е фатално, но сякаш по-добре ще е панелите да са 3 или пък 2s2p...

Може и да съм в грешка, ама ако ползвам мостове няма да си играя с къдрения. Къдренето е само за 1-транзисторната схема според мен.

След солара задължително трябва да има кондензатор.

Относно бръмчилката или пушилката - това е ясно. Знам, че знаеш, че микроконтролерите имат PWM-и точно за управление на мостове с програмируеми DEAD времена, входове за деактивиране на изходите по вход от токовите защити и т.н. Това не е проблем. Драйверите за мостове и също за налични.

Проблем предполагам ще са генерираните смущенията, ако контролера е свързан с дълги жици до бойлера и напрежението (и тока) не са синусоидални и нискочестотни.



Драйверите за IGPT или MOSFET (почти всички) не могат статично да държат транзисторите отпушени. Имат буст кондензатори за гейтовото напрежение, които за да се зареждат трябва драйвера да щтрака.

Малко съм пообъркал сметките... няма 400V. Намерих някакъв онлайн симулатор, ето какво изкарва:


Това е с 200nF и 27uH при 160V мост.

Режимът на трептящия кръг изглежда добре уцелен - няма разтрептяване.
Ако се вдигне Q фактора на кръга, сигурно ще отиде и към 400 волта, но ще се появят и разтрептявания.
Сега остава да накараш симулатора да интегрира мощността в товара при няколко честоти, максимална, средна и ниска,
които ще отговарят на различна осветеност, за да се знае какво може да се очаква като средна мощност.
Същото трябва да се направи и за пулсациите на тока на панела при различни честоти и кондензатори на входа на схемата.
Може да се окаже, че ти трябва непосилно голям кондензатор.

Ще ръсна не само по Бонговски, но и по кръчмарски, селски и т.н.
Убу де, след като енергията ви е безплатна защо трябва да си давате гза за почти 100% КПД? Пример: имате 500Вт слънчеви батерии и бойлер. Начи: натъманявате батериите по напрежение така, че в слънчев ден долу-горе да дават 500Вт на бойлера, в неслъчев - майната му. Естествено, че ако ви трябва ток за нещо друго - бойлерът ще го духа. А с такава мощност и за толкова кратко бойлерът няма как да прегрее (пък и термозащити си има), освен това ще е само буферен, основният ще се достопля от енергото.

Или все-пак соларките са толкова скъпи, че ще налееш още няколко хилядарки за да изсмучеш всичко от тях?! Мии "бидон на покрива на лятната баня" определено е за предпочитане!

То при всички случаи входният кондензатор е най-скъпата част от схемата. Дори LoadMaster-a ако погледнеш препоръчва 200-400uF филмов... и препоръчва да се дебне от ебей оферта, щото по веригите струват майка си и баща си.
В моя случай гледам да направя някакъв компромис. Прехвърлящия кондензатор да 220-470nF. Не повече. Индуктивността също не бива да е повече от 22-27uH щото над тия стойности цените скачат болезнено. При това положение входният кап ще е хубаво да е поне 100uF. Може и по-малък, но пулсациите ще скочат. То не толкова пулсациите ме притесняват, колкото да не изкарвам панелите от режим. При осветени панели те също са един вид кондензатор и няма да позволят напрежението да клекне.
Проблемът е при ниска осветеност, защото схемата на едно щракване винаги отнема еднакво количество енергия. Точно като charge pump. И при ниски мощности щраканията трябва да са доста разредени. При това входния кондензатор ще се пълни дълго време. След това щракам и почти цялата енергия ще дойде от кондензатора. При това не бива да го разредя с повече от няколко волта. Затова неговия капацитет трябва да е 50-100 пъти по-голям от капацитета на прехвърлящия.
Сега въпросът е колко точно да е прехвърлящия. Той зависи от съпротивлението на нагревателя и също така колко висока резонансна честота мога да си позволя. С вдигането на нагревателя се увличава RC константата и пикчетата от горната картинка стават с много бавен заден фронт. Предния фронт си остава стръмен заради индуктивността.
Няма как да стане универсално, затова като при лоадмастера мисля кондензаторите да са с външен монтаж, така в зависимост от нагревателя да се монтират по-големи или по-малки.
Има неизвестни наистина... Само със сметки или симулации не знам дали ще мога да оразмеря компонентите и режимите. Но като цяло идеята за RLC ми звучи обещаващо и си струва да се пробва. Все пак си е изкушение ако може да се направи DC-DC с мощност от 0 до 2000W, без да се налага да комутираш големи тоци и без големи спайкове и без големи загуби. Ако тия предимства се постигнат, съм готов да преглътна всякакви недостатъци.

Аз бих заложил на малък кондензатор и повишаващ преобразувател, който да храни моста.
Прегледах темата по диагонала, за каква мощност става дума в крайна сметка. Резонансните преобразуватели не са добра идея за широк диапазон от мощности при номинален товар над 500 Вт.
Бих го направил с phase shifted full bridge, което предопределя голяма индуктивност в диагонала на моста.