Omvormer zonnepanelen

[jorn98]

Ik doe mijn PWS over zonne-energie. Wanneer een zonnepaneel aangesloten is op het huisnet, zal hiervoor een omvormer nodig zijn om de gelijkspanning die de zonnepanelen geven om te zetten in wisselspanning. Mijn vraag is nu hoe deze omvormer, die een regelcircuit bevat, werkt en hoe deze zorgt voor een maximaal vermogen bij een bepaalde hoeveelheid licht.

[Olof Bosma]

Allereerst wordt de spanning die van de panelen komt, meestal ergens tussen de 300 en 800 V, geconverteerd naar een handige tussenspanning, bv. 1000 V. Dit gebeurt dan met een step-up converter m.b.v. een spoel, condensator, diode en een schakeltransistor zoals een FET. Door het veranderen van de verhouding tussen de aan- en uittijd van de transistor wordt de overdracht bepaald van de spanning uit de zonnepanelen naar de interne tussenspanning. 
Wanneer die verhouding bv. 50% aan is en 50% uit, dan wordt die spanning verdubbeld (en de stroom gehalveerd). Bij een verhouding van bv. 25% aan en 75% uit wordt de tussenspanning 1,33 keer hoger en de stroom 75% van de stroom die uit de zonnepanelen komt. 
Met deze verhouding kun je dus de belasting aan de zonnepanelen bepalen en dus ook optimaliseren. Dat optimaliseren gebeurt door de schakelverhouding steeds een heel klein beetje te verhogen en te verlagen. Staat de boel optimaal dan zal naar beide kanten het resultaat evenveel dalen. Gebeurt dat niet dan weet je naar welke kant je op moet schuiven totdat dat wel het geval is. Dit circuit wordt in die kringen een tracker genoemd.
Grotere omvormers hebben vaak meerdere trackers naar dezelfde tussenspanning zodat meerdere groepen zonnepanelen die anders t.o.v. de zon georiënteerd zijn apart geoptimaliseerd kunnen worden.
Vervolgens dient vanuit de tussenspanning de (3 fasen) 50 Hz netspanning te worden gemaakt. Dit gebeurt met schakeltransistoren in een brug volgens het step-down principe. Door de schakelverhouding juist te moduleren wekt zo'n brug 50 Hz wisselspanning op. De truc is om te zorgen dat de fase van de opgewekte spanning zodanig is dat er energie naar het net gaat. De schakelverhouding bepaalt tevens de stroom die uit de tussenspanning wordt getrokken en de tussenspanning wordt hiermee op de juiste waarde gehouden. 
Dus de step-up converter zorgt dat er zoveel mogelijk vermogen van de zonnepanelen naar de tussenspanning gaat en de schakelende brug zorgt er voor dat er juist zoveel vermogen uit die tussenspanning wordt gehaald dat de spanning daarvan op de juiste waarde blijft.