Κύκλωμα φορτιστή ηλιακής μπαταρίας αυτο βελτιστοποίησης

Η ανάρτηση ασχολείται με ένα απλό κύκλωμα φορτιστή ηλιακής μπαταρίας που βασίζεται στο IC 555 με κύκλωμα μετατροπέα buck που ρυθμίζει και ρυθμίζει αυτόματα την τάση φόρτισης σε απόκριση στις συνθήκες εξασθένισης του ηλιακού φωτός και προσπαθεί να διατηρήσει τη βέλτιστη ισχύ φόρτισης για την μπαταρία, ανεξάρτητα από τον ήλιο ένταση ακτίνων.

Χρησιμοποιώντας ένα PWM Buck Converter Design

Ο συνδεδεμένος μετατροπέας PWM buck διασφαλίζει μια αποτελεσματική μετατροπή, έτσι ώστε ο πίνακας να μην υπόκειται ποτέ σε αγχωτικές συνθήκες.

Έχω ήδη συζητήσει ένα ενδιαφέρον ηλιακό κύκλωμα ηλιακού φορτιστή τύπου MPPT , ο ακόλουθος σχεδιασμός μπορεί να θεωρηθεί αναβαθμισμένη έκδοση του ίδιου, καθώς περιλαμβάνει ένα στάδιο μετατροπής buck που καθιστά το σχέδιο ακόμη πιο αποτελεσματικό από το προηγούμενο αντίστοιχο.

Σημείωση: Συνδέστε μια αντίσταση 1Κ στο pin5 και τη γείωση του IC2 για σωστή λειτουργία του κυκλώματος.

Η προτεινόμενη αυτο-βελτιστοποιημένη ηλιακή κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας με κύκλωμα μετατροπέα buck μπορεί να γίνει κατανοητό με τη βοήθεια της ακόλουθης εξήγησης:

Το κύκλωμα αποτελείται από τρία βασικά στάδια, δηλαδή το PWM ηλιακή τάση βελτιστοποίησης χρησιμοποιώντας δύο IC 555s με τη μορφή IC1 και IC2, τον mosfet PWM current ενισχυτή και το buck converter χρησιμοποιώντας L1 και τα σχετικά εξαρτήματα.

Το IC1 είναι εξοπλισμένο για να παράγει συχνότητα περίπου 80 Hz ενώ το IC2 έχει διαμορφωθεί ως συγκριτικό και γεννήτρια PWM.

Τα 80 Hz από το IC 1 τροφοδοτούνται στο pin2 του IC2 που χρησιμοποιεί αυτήν τη συχνότητα για την κατασκευή τριγώνων κυμάτων σε C1 .... τα οποία συγκρίνονται περαιτέρω με τα στιγμιαία δυναμικά στο pin5 του για διαστασιολόγηση των σωστών PWMs στο pin3 του.

Το δυναμικό pin5 όπως φαίνεται στο διάγραμμα, προέρχεται από το ηλιακό πάνελ μέσω μιας πιθανής φάσης διαχωριστή και μιας κοινής συλλογής BJT.

Η προρυθμισμένη θέση με αυτόν τον δυνητικό διαχωριστή ρυθμίζεται αρχικά κατάλληλα έτσι ώστε στην κορυφή της τάσης του ηλιακού πλαισίου η έξοδος από τον μετατροπέα buck να παράγει το βέλτιστο μέγεθος τάσης που ταιριάζει στο επίπεδο φόρτισης της συνδεδεμένης μπαταρίας.

Μόλις ρυθμιστεί το παραπάνω, η ανάπαυση γίνεται αυτόματα από το στάδιο IC1 / IC2.

Κατά τη διάρκεια του μέγιστου ηλιακού φωτός, οι PWM μειώνονται κατάλληλα διασφαλίζοντας την ελάχιστη τάση στο ηλιακό πάνελ, παράγοντας όμως τη σωστή βέλτιστη τάση για την μπαταρία λόγω της παρουσίας του σταδίου μετατροπέα buck (ένας τύπος σχεδιασμού ενίσχυσης buck είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος μείωσης μιας πηγής τάσης χωρίς να τονίσουμε τις παραμέτρους πηγής)

Τώρα, καθώς το φως του ήλιου αρχίζει να μειώνει την τάση στο σύνολο του δυνητικού διαιρέτη, αρχίζει επίσης να μειώνεται αναλογικά που ανιχνεύεται στο pin5 του IC2 .... κατά την ανίχνευση αυτής της σταδιακής επιδείνωσης της τάσης δείγματος Το IC2 αρχίζει να διευρύνει τα PWMs έτσι ώστε η έξοδος buck είναι σε θέση να διατηρήσει την απαιτούμενη βέλτιστη τάση φόρτισης της μπαταρίας, αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία συνεχίζει να λαμβάνει τη σωστή ποσότητα ισχύος ανεξάρτητα από τον επιβραδυντικό φωτισμό του ήλιου.

Το L1 πρέπει να έχει κατάλληλη διάσταση έτσι ώστε να παράγει το κατά προσέγγιση βέλτιστο επίπεδο τάσης για την μπαταρία όταν το ηλιακό πλαίσιο βρίσκεται στην κορυφή της προδιαγραφής του ή με άλλα λόγια όταν το ηλιακό φως είναι στην πιο ευνοϊκή θέση για το ηλιακό πάνελ.

Το RX παρουσιάζεται για τον καθορισμό και τον περιορισμό του μέγιστου ορίου ρεύματος φόρτισης για την μπαταρία, μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια του ακόλουθου τύπου:

Rx = 0,7 x 10 / Μπαταρία AH

Πώς να ρυθμίσετε το πάνω από αυτόματο βελτιστοποιημένο κύκλωμα φορτιστή ηλιακής μπαταρίας με κύκλωμα μετατροπέα buck.

Ας υποθέσουμε ότι έχει επιλεγεί ηλιακό πάνελ αιχμής 24 V για φόρτιση μπαταρίας 12 V, το κύκλωμα μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με τις οδηγίες παρακάτω:

Αρχικά μην συνδέετε καμία μπαταρία στην έξοδο

Συνδέστε 24 V από έναν εξωτερικό προσαρμογέα C / DC στα σημεία όπου απαιτείται η τροφοδοσία της εισόδου ηλιακού συλλέκτη.

Συνδέστε ένα 12 V για το κύκλωμα IC1 / IC2 από άλλο προσαρμογέα AC / DC.

Ρυθμίστε το δυναμικό προκαθορισμένο διαχωριστικό 10k έως ότου επιτευχθεί δυναμικότητα περίπου 11,8 V στο pin5 του IC2.

Στη συνέχεια, μέσω κάποιου δοκιμαστικού σφάλματος τροποποιήστε και βελτιστοποιήστε τον αριθμό στροφών του L1 έως ότου μετρηθεί 14,5 V σε όλη την έξοδο όπου απαιτείται η σύνδεση της μπαταρίας.

Αυτό είναι όλο! το κύκλωμα είναι τώρα ρυθμισμένο και έτοιμο για χρήση με τον προβλεπόμενο ηλιακό πίνακα για τη λήψη βελτιστοποιημένων πολύ αποδοτικών διαδικασιών φόρτισης με βάση το PWM buck.

Στα παραπάνω αυτο βελτιστοποιημένο κύκλωμα φορτιστή ηλιακής μπαταρίας με κύκλωμα μετατροπέα buck Έχω προσπαθήσει να εφαρμόσω και να εξαγάγω μια αντίθετα μεταβαλλόμενη τάση και έξοδο ρεύματος από το κύκλωμα σε σχέση με το φως του ήλιου, ωστόσο μια βαθύτερη έρευνα με έκανε να συνειδητοποιήσω ότι στην πραγματικότητα δεν πρέπει να ανταποκρίνεται αντίθετα αντιστοιχεί στο φως του ήλιου.

Επειδή στο MPpT θέλουμε να εξαγάγουμε τη μέγιστη ισχύ κατά τη διάρκεια της ώρας αιχμής, διασφαλίζοντας επίσης ότι το φορτίο δεν γονατίζει το πάνελ και την αποδοτικότητά του.

Το ακόλουθο αναθεωρημένο διάγραμμα έχει πλέον καλύτερη λογική, ας προσπαθήσουμε να αναλύσουμε γρήγορα τον σχεδιασμό:

Στην παραπάνω ενημερωμένη σχεδίαση έχω κάνει την ακόλουθη σημαντική αλλαγή:

Έχω προσθέσει έναν μετατροπέα NPN στο pin3 του IC 2, έτσι ώστε τώρα οι PWMs από το IC 2 να επηρεάζουν το mosfet για να εξαγάγει τη μέγιστη ισχύ από τον πίνακα και μειώνει τη δύναμη σταδιακά καθώς το φως του ήλιου μειώνεται.

Οι παλμοί PWM μαζί με τον μετατροπέα buck εγγυάται τέλεια συμβατότητα και μέγιστη εξαγωγή ισχύος από το πάνελ, αλλά μειώνεται σταδιακά σε απόκριση της μείωσης της έντασης του ήλιου.

Ωστόσο, η παραπάνω ρύθμιση διασφαλίζει μια σημαντική πτυχή, διασφαλίζει μια ισορροπημένη αναλογία ισχύος εισόδου / εξόδου που είναι πάντα βασικό ζήτημα στους φορτιστές MPPT.

Περαιτέρω εάν σε περίπτωση που το φορτίο προσπαθεί να εξαγάγει υπερβολική ποσότητα ρεύματος, ο περιοριστής ρεύματος BC557 τίθεται αμέσως σε δράση αποτρέποντας τη διακοπή της ομαλής λειτουργίας του MPPT διακόπτοντας την ισχύ στο φορτίο κατά τη διάρκεια αυτών των περιόδων.

Εκσυγχρονίζω

Προβλέποντας τον οριστικοποιημένο σχεδιασμό ενός κυκλώματος MPPT

Μετά από αυστηρές περαιτέρω αξιολογήσεις, θα μπορούσα τελικά να καταλήξω στο συμπέρασμα ότι η δεύτερη θεωρία που συζητήθηκε παραπάνω δεν μπορεί να είναι σωστή. Η πρώτη θεωρία έχει πιο νόημα, δεδομένου ότι ένα MPPT προορίζεται αποκλειστικά για την εξαγωγή και τη μετατροπή των επιπλέον βολτ σε ρεύμα που μπορεί να είναι διαθέσιμο από ένα ηλιακό πάνελ.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι εάν ο ηλιακός συλλέκτης είχε 10V περισσότερα από τις προδιαγραφές φορτίου, τότε θα θέλαμε να διοχετεύσουμε αυτήν την επιπλέον τάση στον μετατροπέα buck μέσω PWMs έτσι ώστε ο μετατροπέας buck να μπορεί να παράγει την καθορισμένη ποσότητα τάσης στο φορτίο χωρίς φόρτωση των παραμέτρων.

Για να το εφαρμόσει αυτό, το PWM θα πρέπει να είναι αναλογικά λεπτότερο ενώ ο ήλιος ήταν στην κορυφή και απελευθερώνοντας τα επιπλέον βολτ.

Ωστόσο, καθώς η ηλιακή ισχύς μειώνεται, οι PWMs θα πρέπει να διευρυνθούν έτσι ώστε ο μετατροπέας buck να ενεργοποιείται συνεχώς με τη βέλτιστη ποσότητα ισχύος για την τροφοδοσία του φορτίου με τον καθορισμένο ρυθμό ανεξάρτητα από την ένταση του ήλιου.

Για να επιτρέπεται η ομαλή και βέλτιστη εκτέλεση των παραπάνω διαδικασιών, ο πρώτος σχεδιασμός φαίνεται να είναι ο καταλληλότερος και αυτός που θα μπορούσε να ικανοποιήσει σωστά την παραπάνω απαίτηση.

Επομένως, ο δεύτερος σχεδιασμός θα μπορούσε απλώς να απορριφθεί και ο πρώτος σχεδιασμός να οριστικοποιηθεί ως το σωστό κύκλωμα MPT 555.

Δεν βρήκα σκόπιμο να διαγράψω το δεύτερο σχέδιο, επειδή υπάρχουν διάφορα σχόλια που φαίνεται να συνδέονται με το δεύτερο σχέδιο και η κατάργησή του θα μπορούσε να προκαλέσει σύγχυση στους αναγνώστες, επομένως αποφάσισα να κρατήσω τις λεπτομέρειες ως έχουν και να διευκρινίσω το θέση με αυτήν την εξήγηση.