Ένα MPPT, όπως όλοι γνωρίζουμε, αναφέρεται στη μέγιστη ανίχνευση σημείου ισχύος που συνήθως σχετίζεται με ηλιακούς συλλέκτες για τη βελτιστοποίηση των εξόδων τους με μέγιστη απόδοση. Σε αυτήν την ανάρτηση μαθαίνουμε τα 3 καλύτερα κυκλώματα ελεγκτή MPPT για την αποτελεσματική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας και τη φόρτιση μιας μπαταρίας με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο.
Όπου χρησιμοποιείται ένα MPPT
Η βελτιστοποιημένη έξοδος από κυκλώματα MPPT χρησιμοποιείται κυρίως για τη φόρτιση μπαταριών με μέγιστη απόδοση από τον διαθέσιμο ήλιο.
Οι νέοι χομπίστες θεωρούν ότι η ιδέα είναι δύσκολη και συγχέεται με τις πολλές παραμέτρους που σχετίζονται με το MPPT, όπως το μέγιστο σημείο ισχύος, «γόνατο» του γραφήματος I / V και τα λοιπά.
Στην πραγματικότητα δεν υπάρχει τίποτα τόσο περίπλοκο σε αυτήν την ιδέα, επειδή ένα ηλιακό πάνελ δεν είναι παρά μια μορφή τροφοδοσίας.
Η βελτιστοποίηση αυτής της τροφοδοσίας καθίσταται απαραίτητη επειδή συνήθως τα ηλιακά πάνελ δεν έχουν ρεύμα, αλλά έχει υπερβολική τάση, αυτές οι ανώμαλες προδιαγραφές ενός ηλιακού πλαισίου τείνουν να είναι ασυμβίβαστες με τυπικά φορτία όπως μπαταρίες 6V, 12V που έχουν υψηλότερη βαθμολογία AH και χαμηλότερη βαθμολογία τάσης σε σύγκριση με το προδιαγραφές του πίνακα, και επιπλέον ο συνεχώς μεταβαλλόμενος ήλιος καθιστά τη συσκευή εξαιρετικά ασυνεπής με τις παραμέτρους V και I.
Και γι 'αυτό χρειαζόμαστε μια ενδιάμεση συσκευή όπως ένα MPPT που μπορεί να «κατανοήσει» αυτές τις παραλλαγές και να βγάλει την πιο επιθυμητή έξοδο από ένα συνδεδεμένο ηλιακό πάνελ.
Ίσως το έχετε ήδη μελετήσει απλό κύκλωμα MPPT βασισμένο στο IC 555 το οποίο ερευνήθηκε και σχεδιάστηκε αποκλειστικά από εμένα και παρέχει ένα εξαιρετικό παράδειγμα ενός λειτουργικού κυκλώματος MPPT.
Γιατί MPPT
Η βασική ιδέα πίσω από όλα τα MPPTs είναι να μειωθεί ή να μειωθεί η περίσσεια τάσης από τον πίνακα σύμφωνα με τις προδιαγραφές φορτίου, διασφαλίζοντας ότι η αφαιρεθείσα ποσότητα τάσης μετατρέπεται σε ισοδύναμη ποσότητα ρεύματος, εξισορροπώντας έτσι το μέγεθος I x V κατά την είσοδο και η έξοδος πάντα μέχρι το σημάδι ... δεν μπορούμε να περιμένουμε τίποτα περισσότερο από αυτό από αυτό το χρήσιμο gadget, έτσι;
Η παραπάνω αυτόματη παρακολούθηση και η κατάλληλη μετατροπή των παραμέτρων γίνεται αποτελεσματικά με χρήση PWM στάδιο παρακολούθησης και ένα στάδιο μετατροπής buck ή μερικές φορές α στάδιο μετατροπής buck-boost , αν και ένας μοναχικός μετατροπέας buck δίνει καλύτερα αποτελέσματα και είναι απλούστερος στην εφαρμογή.
Σχεδιασμός # 1: MPPT χρησιμοποιώντας PIC16F88 με φόρτιση 3 επιπέδων
Σε αυτήν την ανάρτηση μελετάμε ένα κύκλωμα MPPT που μοιάζει αρκετά με το σχέδιο IC 555, με τη μόνη διαφορά να είναι η χρήση ενός μικροελεγκτή PIC16F88 και ένα βελτιωμένο κύκλωμα φόρτισης 3 επιπέδων.
Βήμα σοφό Λεπτομέρειες εργασίας
Η βασική λειτουργία των διαφόρων σταδίων μπορεί να γίνει κατανοητή με τη βοήθεια της ακόλουθης περιγραφής:
1) Η έξοδος του πίνακα παρακολουθείται εξάγοντας μερικές πληροφορίες από αυτήν μέσω των σχετικών δυνητικών δικτύων διαχωριστή.
2) Ένα opamp από το IC2 έχει διαμορφωθεί ως ακόλουθος τάσης και παρακολουθεί την στιγμιαία έξοδο τάσης από τον πίνακα μέσω ενός δυνητικού διαχωριστή στο pin3 του και τροφοδοτεί τις πληροφορίες στον αντίστοιχο αισθητήρα του PIC.
3) Ο δεύτερος opamp από το IC2 καθίσταται υπεύθυνος για την παρακολούθηση και παρακολούθηση του κυμαινόμενου ρεύματος από τον πίνακα και τροφοδοτεί το ίδιο με μια άλλη είσοδο ανίχνευσης του PIC.
4) Αυτές οι δύο είσοδοι υποβάλλονται σε επεξεργασία εσωτερικά από το MCU για την ανάπτυξη ενός αντίστοιχα προσαρμοσμένου PWM για το στάδιο μετατροπέα buck που σχετίζεται με τον πείρο # 9.
5) Το PWM που εξέρχεται από το PIC ρυθμίζεται από το Q2, Q3 για την ενεργοποίηση της αλλαγής P-mosfet με ασφάλεια. Η σχετική δίοδος προστατεύει την πύλη mosfet από υπερβάσεις.
6) Το mosfet αλλάζει σύμφωνα με τους διακόπτες PWMs και ρυθμίζει το στάδιο μετατροπέα buck που σχηματίζεται από τους επαγωγείς L1 και D2.
7) Οι παραπάνω διαδικασίες παράγουν την καταλληλότερη έξοδο από τον μετατροπέα buck που έχει χαμηλότερη τάση σύμφωνα με την μπαταρία, αλλά πλούσιο σε ρεύμα.
8) Η έξοδος από το buck προσαρμόζεται συνεχώς και προσαρμόζεται κατάλληλα από το IC σε σχέση με τις πληροφορίες που αποστέλλονται από τα δύο opamps που σχετίζονται με το ηλιακό πάνελ.
9) Εκτός από τον παραπάνω κανονισμό MPPT, το PIC είναι επίσης προγραμματισμένο να παρακολουθεί τη φόρτιση της μπαταρίας μέσω 3 διακριτών επιπέδων, τα οποία κανονικά ορίζονται ως μαζική λειτουργία, λειτουργία απορρόφησης, μια λειτουργία float.
10) Το MCU «παρακολουθεί» την αυξανόμενη τάση της μπαταρίας και ρυθμίζει το ρεύμα buck διατηρώντας έτσι τα σωστά επίπεδα Ampere κατά τη διάρκεια των 3 επιπέδων φόρτισης. Αυτό γίνεται σε συνδυασμό με το χειριστήριο MPPT, δηλαδή σαν χειρισμός δύο καταστάσεων κάθε φορά για την παροχή των πιο ευνοϊκών αποτελεσμάτων για την μπαταρία.
11) Το ίδιο το PIC εφοδιάζεται με ρυθμιζόμενη ακρίβεια τάση στο Vdd pinout του μέσω του IC TL499, οποιοσδήποτε άλλος κατάλληλος ρυθμιστής τάσης θα μπορούσε να αντικατασταθεί εδώ για την απόδοση του ίδιου.
12) Ένα θερμίστορ μπορεί επίσης να φανεί στο σχεδιασμό αυτό μπορεί να είναι προαιρετικό, αλλά μπορεί να διαμορφωθεί αποτελεσματικά για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας της μπαταρίας και την τροφοδοσία των πληροφοριών στο PIC, το οποίο επεξεργάζεται αβίαστα αυτές τις τρίτες πληροφορίες για την προσαρμογή της εξόδου buck, διασφαλίζοντας ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας ποτέ δεν ξεπερνά τα μη ασφαλή επίπεδα.
13) Οι ενδείξεις LED που σχετίζονται με το PIC υποδεικνύουν τις διάφορες καταστάσεις φόρτισης της μπαταρίας, οι οποίες επιτρέπουν στον χρήστη να λαμβάνει ενημερωμένες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας.
14) Το προτεινόμενο κύκλωμα MPPT που χρησιμοποιεί PIC16F88 με φόρτιση 3 επιπέδων υποστηρίζει φόρτιση μπαταρίας 12V καθώς και φόρτιση μπαταρίας 24V χωρίς καμία αλλαγή στο κύκλωμα, εκτός από τις τιμές που εμφανίζονται στην παρένθεση και τη ρύθμιση VR3 που πρέπει να προσαρμοστούν για να επιτρέπεται η έξοδος 14.4V στην έναρξη για μια μπαταρία 12V και 29V για μια μπαταρία 24V.
Μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα προγραμματισμού εδώ
Σχεδιασμός # 2: Σύγχρονος ελεγκτής μπαταρίας MPPT Mode Switch
Ο δεύτερος σχεδιασμός βασίζεται στη συσκευή bq24650 που περιλαμβάνει έναν προηγμένο ενσωματωμένο MPPT Synchronous Switch-Mode Battery Charge Controller. Προσφέρει υψηλό επίπεδο ρύθμισης τάσης εισόδου, ο οποίος αποτρέπει το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας κάθε φορά που η τάση εισόδου πέφτει κάτω από ένα καθορισμένο ποσό. Μάθε περισσότερα:
Κάθε φορά που η είσοδος συνδέεται με ηλιακό πάνελ, ο βρόχος σταθεροποίησης τροφοδοσίας τραβάει τον ενισχυτή φόρτισης για να διασφαλίσει ότι ο ηλιακός πίνακας είναι ενεργοποιημένος για την παραγωγή μέγιστης ισχύος.
Πώς λειτουργεί το IC BQ24650
Το bq24650 υπόσχεται να παρέχει έναν σύγχρονο ελεγκτή PWIVI σταθερής συχνότητας με βέλτιστο επίπεδο ακρίβειας με σταθεροποίηση ρεύματος και τάσης, προετοιμασία φόρτισης, διακοπή φόρτισης και έλεγχο στάθμης φόρτισης.
Το τσιπ φορτίζει την μπαταρία σε 3 ξεχωριστά επίπεδα: προ-κλιματισμός, σταθερό ρεύμα και σταθερή τάση.
Η φόρτιση διακόπτεται μόλις το επίπεδο ενισχυτή πλησιάσει το 1/10 της ταχύτητας φόρτισης. Ο χρονοδιακόπτης προφόρτισης έχει ρυθμιστεί στα 30 λεπτά.
Το bq2465O χωρίς χειροκίνητη παρέμβαση επανεκκινεί τη διαδικασία φόρτισης σε περίπτωση που η τάση της μπαταρίας επανέλθει κάτω από ένα εσωτερικά καθορισμένο όριο ή φτάσει σε μια ελάχιστη κατάσταση αδράνειας ενισχυτή αδράνειας ενώ η τάση εισόδου είναι κάτω από την τάση της μπαταρίας.
Η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να φορτίζει μια μπαταρία από 2.1V έως 26V με VFB εσωτερικά στερεωμένο σε σημείο ανατροφοδότησης 2.1V. Η προδιαγραφή του ενισχυτή φόρτισης είναι προκαθορισμένη εσωτερικά, στερεώνοντας μια καλά αντιστοιχισμένη αντίσταση αίσθησης.
Το bq24650 μπορεί να προμηθευτεί με μια λεπτή επιλογή QFN 16 ακίδων, 3,5 x 3,5 mm ^ 2.
Διάγραμμα κυκλώματος
ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΤΑΣΗΣ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ
Το bq24650 χρησιμοποιεί έναν εξαιρετικά ακριβή ρυθμιστή τάσης για τον καθορισμό της τάσης φόρτισης. Η τάση φόρτισης είναι προκαθορισμένη μέσω ενός διαχωριστή αντίστασης από την μπαταρία στη γείωση, με το μεσαίο σημείο να είναι συνδεδεμένο στον πείρο VFB.
Η τάση στον πείρο VFB σφίγγεται στα 2,1 V αναφοράς. Αυτή η τιμή αναφοράς χρησιμοποιείται στον ακόλουθο τύπο για τον προσδιορισμό του επιθυμητού επιπέδου ρυθμιζόμενης τάσης:
V (batt) = 2,1V x [1 + R2 / R1]
όπου το R2 συνδέεται από το VFB στην μπαταρία και το R1 είναι συνδεδεμένο από το VFB στο GND. Οι μπαταρίες Li-Ion, LiFePO4, καθώς και SMF μολύβδου οξέος είναι ιδανικά υποστηριζόμενες χημικές μπαταρίες.
Η πλειοψηφία των κυψελών ιόντων λιθίου μπορεί πλέον να φορτιστεί αποτελεσματικά έως και 4,2V / cell. Μια μπαταρία LiFePO4 υποστηρίζει τη διαδικασία ενός πολύ υψηλότερου κύκλου φόρτισης και εκφόρτισης, αλλά η κάτω πλευρά είναι ότι η ενεργειακή πυκνότητα δεν είναι πολύ καλή. Η αναγνωρισμένη τάση κυψέλης είναι 3,6V.
Το προφίλ φόρτισης των δύο κυττάρων Li-Ion και LiFePO4 είναι προετοιμασία, σταθερό ρεύμα και σταθερή τάση. Για μια αποτελεσματική διάρκεια ζωής φόρτισης / εκφόρτισης, το όριο τάσης του τέλους φόρτισης μπορεί πιθανώς να μειωθεί στα 4,1 V / cell, ωστόσο η ενεργειακή του πυκνότητα θα μπορούσε να γίνει πολύ χαμηλότερη σε σύγκριση με τη χημική προδιαγραφή με βάση το Li, το μόλυβδο εξακολουθεί να να προτιμάτε πολύ την μπαταρία λόγω των μειωμένων εξόδων παραγωγής της καθώς και των γρήγορων κύκλων εκφόρτισης.
Το κοινό όριο τάσης είναι από 2,3V έως 2,45V. Μετά την πλήρη φόρτιση της μπαταρίας, η φόρτιση με φλοτέρ ή γρύλος καθίσταται υποχρεωτική προκειμένου να αντισταθμιστεί η αυτοεκφόρτιση. Το κατώφλι φόρτισης είναι 100mV-200mV κάτω από το σημείο σταθερής τάσης.
ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΤΑΣΗΣ ΕΙΣΟΔΟΥ
Ένα ηλιακό πάνελ μπορεί να έχει ένα αποκλειστικό επίπεδο στην καμπύλη V-I ή V-P, γνωστό ως Maximum Power Point (MPP), όπου το πλήρες φωτοβολταϊκό σύστημα (PV) βασίζεται στη βέλτιστη απόδοση και παράγει την απαιτούμενη μέγιστη ισχύ εξόδου.
Ο αλγόριθμος σταθερής τάσης είναι η πιο εύκολη διαθέσιμη επιλογή Μέγιστης Ισχύος Παρακολούθησης Σημείου (MPPT). Το bq2465O τερματίζει αυτόματα τον ενισχυτή φόρτισης έτσι ώστε να ενεργοποιείται το μέγιστο σημείο ισχύος για μέγιστη απόδοση.
Ενεργοποιήστε την κατάσταση
Το τσιπ bq2465O ενσωματώνει ένα συγκριτικό «SLEEP» για τον προσδιορισμό των μέσων τάσης τροφοδοσίας στον πείρο VCC, λόγω του γεγονότος ότι το VCC μπορεί να τερματιστεί τόσο από μπαταρία είτε από εξωτερική μονάδα προσαρμογέα AC / DC.
Εάν η τάση VCC είναι πιο σημαντική η τάση SRN και πληρούνται τα πρόσθετα κριτήρια για τις διαδικασίες φόρτισης, το bq2465O αρχίζει στη συνέχεια να προσπαθεί να φορτίσει μια συνδεδεμένη μπαταρία (ανατρέξτε στην ενότητα Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση φόρτισης).
Εάν η τάση SRN είναι υψηλότερη σε σχέση με το VCC, συμβολίζοντας ότι η μπαταρία είναι η πηγή από την οποία αποκτάται η ισχύς, το bq2465O είναι ενεργοποιημένο για χαμηλότερο ρεύμα ηρεμίας (<15uA) SLEEP mode to prevent amperage leakage from the battery.
Εάν το VCC είναι κάτω από το όριο UVLO, το IC διακόπτεται και μετά απενεργοποιείται το VREF LDO.
ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ
Οι ακόλουθες σχετικές πτυχές πρέπει να διασφαλιστούν προτού αρχίσει η διαδικασία φόρτισης του προτεινόμενου κυκλώματος ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας MPPT Synchronous Switch-Mode:
• Η διαδικασία φόρτισης είναι ενεργοποιημένη (MPPSET> 175mV)
• Η μονάδα δεν βρίσκεται σε λειτουργία Under-Voltage-Lock-Out (UVLO) και το VCC υπερβαίνει το όριο VCCLOWV
• Το IC δεν είναι σε λειτουργία SLEEP (δηλ. VCC> SRN)
• Η τάση VCC είναι κάτω από το όριο υπέρτασης τάσης AC (VCC • Το χρονικό διάστημα 30ms πληρούται μετά την πρώτη ενεργοποίηση • Οι τάσεις REGN LDO και VREF LDO καθορίζονται στις καθορισμένες χρονικές στιγμές • Το θερμικό κλείσιμο (TSHUT) δεν έχει αρχικοποιηθεί - το TS bad δεν αναγνωρίζεται. Ένα από τα ακόλουθα τεχνικά ζητήματα ενδέχεται να εμποδίσει τη διαδικασία φόρτισης της μπαταρίας: • Η φόρτιση είναι απενεργοποιημένη (MPPSET<75mV) • Η είσοδος του προσαρμογέα αποσυνδέθηκε, προκαλώντας το IC να μπει σε λειτουργίες VCCLOWV ή SLEEP • Η τάση εισόδου του προσαρμογέα είναι κάτω από τα 100mV πάνω από το σήμα της μπαταρίας • Ο προσαρμογέας βαθμολογείται σε υψηλότερη τάση • Η τάση REGN ή VREF LDO δεν είναι σύμφωνα με τις προδιαγραφές • Προσδιορίζεται το όριο θερμότητας TSHUT IC • Η τάση TS συμβαίνει να κινείται έξω από το καθορισμένο εύρος που μπορεί να υποδηλώνει ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι εξαιρετικά ζεστή ή εναλλακτικά πολύ πιο κρύα Αυτόματη ενεργοποίηση ενσωματωμένου ΦΟΡΤΙΣΤΟΥ ΜΑΛΑΚΗΣ ΕΝΑΡΞΗΣ Ο φορτιστής ξεκινά από μόνη της να ξεκινά το ρεύμα ρύθμισης ισχύος φορτιστή κάθε φορά που ο φορτιστής μετακινείται στη γρήγορη φόρτιση για να διαπιστώσει ότι δεν υπάρχει απολύτως καμία υπέρβαση ή άγχος συνθήκες στους εξωτερικά συνδεδεμένους πυκνωτές ή στο μετατροπέα ισχύος. Η απαλή εκκίνηση παρουσιάζεται με την ενίσχυση του ενισχυτή σταθεροποίησης chaging σε οκτώ ομοιόμορφα λειτουργικά βήματα δίπλα στο επίπεδο προκαθορισμένου ρεύματος φόρτισης. Όλα τα καθορισμένα βήματα συνεχίζονται για περίπου 1,6ms, για μια καθορισμένη περίοδο άνω των 13ms. Κανένα εξωτερικό μέρος δεν απαιτείται για την ενεργοποίηση της λειτουργικής λειτουργίας που συζητήθηκε. Ο σύγχρονος μετατροπέας buck PWM χρησιμοποιεί μια προκαθορισμένη λειτουργία τάσης συχνοτήτων με στρατηγική ελέγχου τροφοδοσίας για πρόβλεψη. Μια διαμόρφωση αντιστάθμισης έκδοσης III επιτρέπει στο σύστημα να ενσωματώνει κεραμικούς πυκνωτές στο στάδιο εξόδου του μετατροπέα. Το στάδιο εισόδου αντιστάθμισης σχετίζεται εσωτερικά μεταξύ της εξόδου ανατροφοδότησης (FBO) μαζί με μια είσοδο ενισχυτή σφάλματος (EAI). Το στάδιο αντιστάθμισης ανατροφοδότησης προσαρμόζεται μεταξύ της εισόδου ενισχυτή σφάλματος (EAI) και της εξόδου ενισχυτή σφάλματος (EAO). Το στάδιο του φίλτρου εξόδου LC πρέπει να προσδιοριστεί ώστε να ενεργοποιηθεί μια συχνότητα συντονισμού περίπου 12 kHz - 17 kHz για τη συσκευή, για την οποία η συχνότητα συντονισμού, fo, διαμορφώνεται ως: fo = 1/2 √ oLoCo Μια ενσωματωμένη ράμπα πριονιού επιτρέπεται να συγκρίνει την εσωτερική είσοδο ελέγχου σφάλματος EAO για να αλλάξει τον κύκλο λειτουργίας του μετατροπέα. Το πλάτος ράμπας είναι 7% της τάσης του προσαρμογέα εισόδου, επιτρέποντάς του να είναι μόνιμα και εντελώς ανάλογο με την παροχή εισόδου της τάσης του προσαρμογέα. Αυτό ακυρώνει κάθε είδους αλλαγές κέρδους βρόχου λόγω διακύμανσης στην τάση εισόδου και απλοποιεί τις διαδικασίες αντιστάθμισης βρόχου. Η ράμπα εξισορροπείται κατά 300mV έτσι ώστε να επιτυγχάνεται μηδενικό ποσοστό λειτουργίας-cycIe όταν το σήμα EAO βρίσκεται κάτω από τη ράμπα. Το σήμα EAO είναι επίσης κατάλληλο για να ξεπεράσει το σήμα ράμπας με πριόνι-δόντι με σκοπό να επιτύχει 100% ζήτηση cycIe PWM. Ενσωματωμένο λογική κίνησης πύλης καθιστά δυνατή την επίτευξη 99,98% κύκλου λειτουργίας ταυτόχρονα επιβεβαιώνοντας ότι η άνω συσκευή καναλιού Ν μεταφέρει σταθερά όσο χρειάζεται την τάση ώστε να είναι πάντα 100% ενεργή. Σε περίπτωση που η τάση ακροδέκτη BTST σε PH μειώνεται κάτω από 4,2V για περισσότερο από τρία διαστήματα, στην περίπτωση αυτή το MOSFET ισχύος υψηλής πλευράς n-ChanneI είναι απενεργοποιημένο ενώ το n-Channe χαμηλής πλευράς | Η τροφοδοσία MOSFET ενεργοποιείται για να τραβήξει τον κόμβο PH προς τα κάτω και να φορτίσει τον πυκνωτή BTST. Μετά από αυτό, ο οδηγός υψηλής πλευράς ομαλοποιεί τη διαδικασία κύκλου λειτουργίας 100% έως ότου η τάση (BTST-PH) παρατηρηθεί ότι μειώνεται και πάλι χαμηλά, λόγω του ρεύματος εκροής που εξαντλεί τον πυκνωτή BTST κάτω από 4,2 V, καθώς και ο παλμός επαναφοράς είναι επανεκδόθηκε. Ο προκαθορισμένος ταλαντωτής συχνότητας διατηρεί άκαμπτη εντολή για τη συχνότητα μεταγωγής υπό τις περισσότερες περιστάσεις τάσης εισόδου, τάσης μπαταρίας, ρεύματος φόρτισης και θερμοκρασίας, απλοποιώντας τη διάταξη του φίλτρου εξόδου και διατηρώντας την μακριά από την κατάσταση των ηχητικών διαταραχών. Ο τρίτος καλύτερος σχεδιασμός MPPT στη λίστα μας εξηγεί ένα απλό κύκλωμα φορτιστή MPPT χρησιμοποιώντας το IC bq2031 από ΟΡΓΑΝΑ TEXAS, το οποίο ταιριάζει καλύτερα για γρήγορη φόρτιση μπαταριών μολύβδου οξέος Ah και με σχετικά γρήγορο ρυθμό Αυτό το πρακτικό άρθρο εφαρμογής αφορά τα άτομα που ενδέχεται να αναπτύσσουν έναν φορτιστή μπαταρίας μολύβδου οξέος με βάση το MPPT με τη βοήθεια του φορτιστή μπαταρίας bq2031. Αυτό το άρθρο περιλαμβάνει μια δομική μορφή για τη φόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου οξέος 12-A-hr που χρησιμοποιεί MPPT (μέγιστη παρακολούθηση σημείου ισχύος) για τη βελτίωση της απόδοσης φόρτισης για φωτοβολταϊκές εφαρμογές. Η ευκολότερη διαδικασία φόρτισης μιας μπαταρίας από συστήματα ηλιακών συλλεκτών θα μπορούσε να είναι η σύνδεση της μπαταρίας κατευθείαν στο ηλιακό πάνελ, ωστόσο αυτό δεν μπορεί να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Ας υποθέσουμε ότι ένας ηλιακός συλλέκτης φέρει βαθμολογία 75 W και παράγει ρεύμα 4,65 A με τάση 16 V σε κανονικό περιβάλλον δοκιμής θερμοκρασίας 25 ° C και 1000 W / m2 ηλιακής ακτινοβολίας. Η μπαταρία μολύβδου οξέος έχει ονομαστική τάση 12 V, συνδέοντας απευθείας το ηλιακό πάνελ σε αυτήν την μπαταρία θα μειώσει την τάση του πίνακα στα 12 V και μόνο 55,8 W (12 V και 4,65 A) θα μπορούσαν να παραχθούν από τον πίνακα για φόρτιση. Ένας μετατροπέας DC / DC μπορεί να είναι καταλληλότερος για οικονομική φόρτιση εδώ. Αυτό το πρακτικό έγγραφο εφαρμογής εξηγεί ένα μοντέλο, χρησιμοποιώντας το bq2031 για αποτελεσματική φόρτιση. Το σχήμα 1 απεικονίζει τις τυπικές πτυχές των συστημάτων ηλιακών συλλεκτών. Το Isc είναι ρεύμα βραχυκυκλώματος που ρέει μέσω του πίνακα σε περίπτωση βραχυκυκλώματος του ηλιακού πλαισίου. Συμβαίνει να είναι το βέλτιστο ρεύμα που μπορεί να εξαχθεί από το ηλιακό πάνελ. Voc είναι η τάση ανοιχτού κυκλώματος στους ακροδέκτες του ηλιακού συλλέκτη. Τα Vmp και Imp είναι τα επίπεδα τάσης και ρεύματος όπου η μέγιστη ισχύς μπορεί να αγοραστεί από το ηλιακό πάνελ. Ενώ ο ήλιος μειώνει το βέλτιστο ρεύμα (Isc) που μπορεί να επιτευχθεί, το υψηλότερο ρεύμα από το ηλιακό πλαίσιο καταστέλλει επίσης. Το σχήμα 2 δείχνει την παραλλαγή των χαρακτηριστικών I-V με το φως του ήλιου. Η μπλε καμπύλη συνδέει τις λεπτομέρειες της μέγιστης ισχύος σε διάφορες τιμές ηλιακής ακτινοβολίας Ο λόγος για το κύκλωμα MPPT είναι να προσπαθήσουμε να διατηρήσουμε το επίπεδο λειτουργίας του ηλιακού πλαισίου στο μέγιστο σημείο ισχύος σε αρκετές συνθήκες ηλιοφάνειας. Όπως παρατηρείται από το Σχήμα 2, η τάση όπου παρέχεται η μέγιστη ισχύς δεν αλλάζει πολύ με την ηλιοφάνεια. Το κύκλωμα που κατασκευάστηκε με το bq2031 χρησιμοποιεί αυτόν τον χαρακτήρα για να εφαρμόσει το MPPT. Ένας πρόσθετος βρόχος ελέγχου ρεύματος περιλαμβάνεται με τη μείωση του ρεύματος φόρτισης καθώς μειώνεται το φως της ημέρας καθώς και για τη διατήρηση της τάσης του ηλιακού πλαισίου γύρω από τη μέγιστη τάση σημείου ισχύος. Το Σχήμα 3 εμφανίζει το σχηματικό σχήμα μιας πλακέτας DV2031S2 με έναν προστιθέμενο βρόχο ελέγχου ρεύματος που προστίθεται για την εκτέλεση του MPPT που χρησιμοποιεί τον λειτουργικό ενισχυτή TLC27L2. Το bq2031 διατηρεί το ρεύμα φόρτισης διατηρώντας μια τάση 250 mV σε αντίσταση αίσθησης R 20. Μια τάση αναφοράς 1,565 V δημιουργείται χρησιμοποιώντας 5 V από το U2. Η τάση εισόδου συγκρίνεται με την τάση αναφοράς για την παραγωγή τάσης σφάλματος που θα μπορούσε να εφαρμοστεί στον πείρο SNS του bq2031 για τη μείωση του ρεύματος φόρτισης. Η τάση (V mp) όπου μπορεί να αποκτηθεί η μέγιστη ισχύς από το ηλιακό πλαίσιο ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας αντιστάσεις R26 και R27. V mp = 1,565 (R 26 + R 27) / R 27. Με R 27 = 1 k Ω και R 26 = 9,2 k Ω, επιτυγχάνεται V mp = 16 V. Το TLC27L2 προσαρμόζεται εσωτερικά με εύρος ζώνης 6 kHz σε V dd = 5 V. Κυρίως επειδή το εύρος ζώνης του TLC27L2 είναι σημαντικά κάτω από τη συχνότητα μεταγωγής του bq2031, ο προστιθέμενος βρόχος ελέγχου συνεχίζει να είναι σταθερός. Το bq2031 στο προηγούμενο κύκλωμα (Σχήμα 3) προσφέρει βέλτιστο ρεύμα 1 A. Σε περίπτωση που ο πίνακας ηλιακής ενέργειας μπορεί να παρέχει επαρκή ισχύ για να φορτίσει την μπαταρία στα 1 Α, ο εξωτερικός βρόχος ελέγχου δεν προχωρά σε δράση. Ωστόσο, εάν η μόνωση μειωθεί και ο πίνακας ηλιακής ενέργειας παλεύει να προσφέρει επαρκή ενέργεια για να φορτίσει την μπαταρία στα 1 Α, ο εξωτερικός βρόχος ελέγχου μειώνει το ρεύμα φόρτισης για να διατηρήσει την τάση εισόδου στα V mp. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 επιβεβαιώνουν τη λειτουργία του κυκλώματος. Οι μετρήσεις τάσης με έντονους χαρακτήρες σημαίνουν το πρόβλημα κάθε φορά που ο δευτερεύων βρόχος ελέγχου ελαχιστοποιεί το ρεύμα φόρτισης για να διατηρήσει την είσοδο σε V mp Βιβλιογραφικές αναφορές: Κύκλωμα ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας σύγχρονης εναλλαγής λειτουργίας MPPT ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ
Σχέδιο # 3: Γρήγορο κύκλωμα φορτιστή MPPT
Αφηρημένη
Εισαγωγή
I-V Χαρακτηριστικά του ηλιακού πλαισίου
Φορτιστής MPPT με βάση το bq2031
Προηγούμενο: Εξερευνήθηκαν 3 κυκλώματα αισθητήρα εύκολης χωρητικότητας Επόμενο: Χριστουγεννιάτικο ελαφρύ κύκλωμα λειτουργίας
