Ενιαίο κύκλωμα προσομοιωτή MPPT βασισμένο σε LM317

Για να φτιάξουμε αυτό το απλό κύκλωμα MPPT, πρώτα τροποποιούμε ένα τυπικό κύκλωμα τροφοδοσίας LM317 σε μετατροπέα buck και στη συνέχεια διαμορφώνουμε το με ένα ηλιακό πλαίσιο για την εφαρμογή μιας λειτουργίας MPPT.

Τροποποίηση τροφοδοτικού LM317 σε MPPT Solar Optimizer

Στο προηγούμενο άρθρο μας μάθαμε πώς ένα τυπικό τροφοδοτικό LM317 θα μπορούσε να μετατραπεί σε αποδοτικό βασισμένο σε επαγωγέα κύκλωμα τροφοδοσίας μεταβλητού buck μετατροπέα.

Σε αυτό το άρθρο αναλύουμε πώς ο ίδιος σχεδιασμός κυκλώματος θα μπορούσε να ενισχυθεί σε ένα αποτελεσματικό κύκλωμα MPPT με την προσθήκη ενός σταδίου κυκλώματος οπτικού συζεύκτη LDR / LED και ενός κύκλου παρακολούθησης τάσης opamp.

Το πλήρες διάγραμμα κυκλώματος του προτεινόμενου κυκλώματος MPPT χρησιμοποιώντας μετατροπέα LM317 buck μπορεί να φανεί στην ακόλουθη εικόνα:

Το σχήμα απεικονίζει το συζητούμενο κύκλωμα MPPT, το LM317 και τα σχετικά συστατικά του αποτελούν βασικό κύκλωμα μετατροπέα buck του οποίου η έξοδος μπορεί να ποικίλει απλώς μεταβάλλοντας μια αντίσταση σε C2.

Στην προηγούμενη σχεδίαση τροφοδοσίας, είδαμε ένα δοχείο να τοποθετείται παράλληλα με το C2 για την ενεργοποίηση της δυνατότητας μεταβλητής τάσης εξόδου, ωστόσο, δεδομένου ότι η παρούσα σχεδίαση υποτίθεται ότι εκτελεί αυτόματο MPPT, αυτό το δοχείο θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι αντικαταστάθηκε με οπτικό ζεύκτη LDR / LED. .

Πώς λειτουργούν τα κυκλώματα

ο Ο οπτικός ζεύκτης LED LDR είναι μια απλή σπιτική συσκευή όπου ένα κόκκινο LED και LDR είναι σφραγισμένα πρόσωπο με πρόσωπο μέσα σε ένα μικροσκοπικό περίβλημα φωτός.

Τα καλώδια LDR εδώ μπορούν να φανούν συνδεδεμένα παράλληλα με το C2, ενώ το LED είναι ενσωματωμένο στην έξοδο ενός σταδίου κύκλου παρακολούθησης τάσης opamp.

Η είσοδος του opamp είναι συνδεδεμένη με το ηλιακό πλαίσιο μέσω μιας προκαθορισμένης 10k.

Η ιδέα εδώ είναι να βεβαιωθείτε ότι καθώς αυξάνεται η τάση του ηλιακού πλαισίου, αυξάνεται επίσης η ένταση του οπτικού LED, γεγονός που με τη σειρά του προκαλεί μείωση της αντίστασης του LDR.

Η αντίσταση πτώσης προκαλεί τον περιορισμό των παλμών του PWM εμποδίζοντας έτσι την αύξηση της τάσης εξόδου, αλλά παρόλα αυτά διασφαλίζει μια αναλογική αύξηση του ρεύματος για το συνδεδεμένο φορτίο.

Σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου το καταλάβαμε σχεδιασμός μετατροπέα buck η έξοδος από τον μετατροπέα εξαρτάται από το PWM και την τάση εισόδου .

Αυτό σημαίνει ότι εάν η ηλιακή τάση τείνει να αυξηθεί, η απόδοση του buck θα μπορούσε να επηρεαστεί και να αρχίσει να αυξάνεται αναλογικά. Αυτό με τη σειρά του θα μπορούσε να προκαλέσει υπερφόρτωση του πίνακα και να υποβαθμίσει την αποτελεσματικότητα του πίνακα.

Ο παρών σχεδιασμός LM317 MPPT φροντίζει για αυτήν την κατάσταση μέσω της συσκευής LED / LDR και της δυνατότητας μεταβλητής αντίστασης LM317 και συνδυάζει τα δύο χαρακτηριστικά σε συνδυασμό με έναν ακόλουθο τάσης opamp για την ανάπτυξη ενός αποτελεσματικού αυτορυθμιζόμενου κυκλώματος MPPT που βασίζεται σε PWM.

Η ρύθμιση της προεπιλογής opamp 10k φαίνεται να είναι αρκετά απλή.

Τρόπος ρύθμισης της προεπιλογής LM317 MPPT

Στο βέλτιστο φως του ήλιου, η προεπιλογή 10k ρυθμίζεται έτσι ώστε η έξοδος από τον μετατροπέα buck να παράγει τάση ίση με την προδιαγραφή τάσης φορτίου.

Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι το φορτίο είναι μια μπαταρία 12v, στην περίπτωση αυτή η προεπιλογή 10K ρυθμίζεται ώστε να παράγει περίπου 14,4V.

Μόλις γίνει αυτό, από εδώ και στο εξής η έξοδος θα μπορούσε να υποτεθεί ότι αυτορυθμίζεται σε απόκριση της λάμψης του ήλιου ... που σημαίνει τώρα καθώς η λάμψη του ήλιου αυξάνει τον μετατροπέα LM317 buck που αυτορυθμίζεται και περιορίζει το PWM στη βάση του Q1 αναστέλλοντας οποιαδήποτε αύξηση σε τάση, αλλά στη διαδικασία ο επαγωγέας L1 και C4 διασφαλίζει ότι η περίσσεια ηλιοφάνειας μετατρέπεται σε αναλογική ποσότητα επιπλέον ρεύματος για την μπαταρία για να επιτρέψει μια ταχύτερη φόρτιση.

Αντίθετα, εάν η ηλιοφάνεια επιδεινωθεί, το PWM τείνει να διευρυνθεί, προκαλώντας την αυτόματη ρύθμιση της τάσης της μπαταρίας διατηρώντας αυτόματα το επίπεδο 14,4V ...... αν και με αναλογική μείωση του ρεύματος.

Η αυτο-βελτιστοποιημένη λειτουργία πραγματοποιείται καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας εξασφαλίζοντας το πιο αποτελεσματικό αποτέλεσμα από τον πίνακα για το συνδεδεμένο φορτίο.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Το παραπάνω εξηγημένο απλό κύκλωμα MPPT ΧΡΗΣΗ LM317 ΒΑΣΕΙ ΜΕ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΤΟΥ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ, ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΟΥΝ ΝΑ ΔΙΕΞΑΓΟΥΝ ΤΗΝ ΕΝΝΟΙΑ ΠΡΙΝ ΠΡΙΝ ΝΑ ΠΑΡΕΧΟΥΝ ΠΡΑΚΤΙΚΑ.