Samooptimizirajoče vezje polnilca sončne baterije

Prispevek govori o preprostem samooptimiziranem vezju polnilnika sončne baterije na osnovi IC 555 z vezjem pretvornika, ki samodejno nastavi in ​​prilagodi polnilno napetost kot odziv na sončne svetlobe in poskuša vzdrževati optimalno moč polnjenja baterije, ne glede na sonce. jakosti žarkov.

Uporaba zasnove pretvornika PWM Buck

Priloženi pretvornik PWM zagotavlja učinkovito pretvorbo, tako da plošča ni nikoli izpostavljena stresnim razmeram.

O enem zanimivem sem že razpravljal solarno vezje tipa MPPT na osnovi PWM , se naslednja zasnova lahko šteje za nadgrajeno različico iste, saj vključuje stopnjo pretvornika, zaradi česar je zasnova še učinkovitejša od prejšnje.

Opomba: Za pravilno delovanje vezja priključite upor 1K čez pin5 in ozemljitev IC2.

Predlagana samooptimizirajoča se sončna energija vezje polnilca akumulatorja z pretvornikom dolarja lahko dojamemo s pomočjo naslednje razlage:

Vezje je sestavljeno iz treh osnovnih stopenj, in sicer: PWM sončnega optimizatorja napetosti z uporabo nekaj IC 555 v obliki IC1 in IC2, ojačevalnika toka PWM MOSFET in pretvornika dolarja z uporabo L1 in pripadajočih komponent.

IC1 je opremljen s frekvenco približno 80 Hz, medtem ko je IC2 konfiguriran kot primerjalnik in generator PWM.

80 Hz iz IC 1 se napaja na pin2 IC2, ki to frekvenco uporablja za izdelavo trikotnih valov čez C1 .... ki se nadalje primerjajo s trenutnimi potenciali na svojem pin5 za dimenzioniranje pravilnih PWM-jev na svojem pin3.

Potencial pin5, kot je razviden iz diagrama, izhaja iz sončne celice skozi stopnjo potencialnega delilnika in skupne kolektorske stgae BJT.

Prednastavitev, nameščena s tem potencialnim delilnikom, je sprva ustrezno nastavljena tako, da pri najvišji napetosti sončne celice izhod iz pretvornika pretvornika ustvari optimalno velikost napetosti, ki ustreza stopnji polnjenja priključene baterije.

Ko je zgornje nastavljeno, počitek samodejno obdela stopnja IC1 / IC2.

Med največjo sončno svetlobo se PWM ustrezno skrajšajo, tako da zagotavljajo minimalno obremenitev sončne celice, vendar zaradi prisotnosti stopnje pretvornika pretvornika ustvarijo pravilno optimalno napetost (vrsta ojačevalne napetosti je najučinkovitejša metoda za zmanjšanje napetostnega vira brez poudarjanja izvornih parametrov)

Zdaj, ko sončna svetloba začne zmanjševati napetost na nastavljenem potencialnem delilniku, začne sorazmerno padati, kar je zaznano na pin5 IC2 .... ob zaznavanju tega postopnega poslabšanja vzorčne napetosti IC2 začne širiti PWM, tako da izhodna moč lahko vzdržuje zahtevano optimalno napetost za polnjenje akumulatorja, kar pomeni, da baterija še naprej prejema pravilno količino energije ne glede na sončno zadrževalno osvetlitev.

L1 je treba dimenzionirati tako, da ustvarja približno optimalno napetost akumulatorja, ko je sončna plošča na najvišji ravni, ali z drugimi besedami, ko je sončna svetloba v najbolj ugodnem položaju za sončno ploščo.

RX je uveden za določanje in omejevanje največje meje polnilnega toka za baterijo, izračuna se lahko s pomočjo naslednje formule:

Rx = 0,7 x 10 / baterija AH

Kako nastaviti zgoraj samooptimizirajoče vezje polnilca sončne baterije z vezjem pretvornika dolarjev.

Recimo, da je za polnjenje 12 V akumulatorja izbrana sončna plošča z napetostjo 24 V, lahko vezje nastavite po spodnjih navodilih:

Sprva na izhod ne priključite nobene baterije

Priključite 24 V iz zunanjega C / DC adapterja na mesta, kjer je treba napajati vhod sončne celice.

Priključite 12 V za vezje IC1 / IC2 iz drugega AC / DC adapterja.

Prilagodite 10k prednastavljenega razdelilnika potenciala, dokler na pin5 IC2 ni dosežen potencial približno 11,8 V.

Nato s pomočjo nekaj poskusnih napak popravite in optimizirajte število obratov L1, dokler se na izhodu, kjer je treba priključiti baterijo, ne izmeri 14,5 V.

To je vse! vezje je zdaj nastavljeno in pripravljeno za uporabo s predvideno sončno ploščo za optimizirane visoko učinkovite postopke polnjenja na osnovi PWM.

V zgornjem samooptimizirajoče vezje polnilca sončne baterije z vezjem pretvornika dolarjev Poskušal sem izvesti in izvleči iz vezja nasprotno spreminjajočo se napetost in tok glede na sončno svetlobo, vendar sem poglobljeno preiskavo privedel do tega, da se dejansko ne bi smel odzivati ​​nasprotno ustreza sončni svetlobi.

Ker želimo v MPpT izvleči največjo moč v času konice, hkrati pa zagotoviti, da obremenitev ne ovira plošče in njene učinkovitosti.

Naslednji popravljeni diagram je zdaj bolj smiseln, poskusimo hitro analizirati zasnovo:

V zgornji posodobljeni zasnovi sem naredil naslednjo pomembno spremembo:

Na pin3 IC 2 sem dodal pretvornik NPN, tako da zdaj PWM iz IC 2 vplivajo na MOSFET za pridobivanje največje moči iz plošče in postopoma zmanjšujejo moč, ko sončna svetloba upada.

PWM impulzi skupaj s pretvornikom zagotavljajo popolno združljivost in največjo moč črpanja s plošče, vendar se postopoma zmanjšujejo kot odziv sončne svetlobe.

Vendar zgornja nastavitev zagotavlja en pomemben vidik in zagotavlja uravnoteženo razmerje med vhodno / izhodno močjo, ki je vedno ključno vprašanje pri polnilnikih MPPT.

Če v primeru, da tovor poskuša izvleči prekomerno količino toka, takoj začne delovati omejevalnik toka BC557, ki preprečuje motnje v nemotenem delovanju MPPT tako, da v teh obdobjih prekine napajanje tovora.

Nadgradnja

Razmišljanje o dokončani zasnovi vezja MPPT

Po natančnih nadaljnjih ocenah bi lahko končno ugotovil, da druga zgoraj obravnavana teorija ne more biti pravilna. Prva teorija je bolj smiselna, saj je MPPT namenjen izključno odvajanju in pretvorbi dodatnih voltov v tok, ki je morda na voljo iz sončne celice.

Recimo, če bi imel sončni kolektor 10 V več od specifikacij obremenitve, bi želeli to dodatno napetost usmeriti v pretvornik dolarja prek PWM-jev, tako da bi pretvornik lahko ustvaril določeno količino napetosti na obremenitvi brez nalaganja parametrov.

Da bi to lahko izvedli, bi moral biti PWM sorazmerno tanjši, medtem ko je bilo sonce na vrhuncu in sproščalo dodatne volte.

Ker pa se je sončna moč zmanjšala, bi se morali PWM razširiti, tako da je bil pretvornik dolžine neprekinjeno omogočen z optimalno količino moči za oskrbo s tovorom po določeni hitrosti, ne glede na intenzivnost sonca.

Da bi zgornji postopki lahko potekali gladko in optimalno, se zdi, da je prva zasnova najprimernejša in tista, ki bi lahko pravilno izpolnila zgornjo zahtevo.

Zato bi lahko drugo zasnovo preprosto zavrgli in prvo obliko dokončali kot pravilno vezje MPT na osnovi 555.

Nisem se zdelo primerno izbrisati drugega modela, ker obstajajo različni komentarji, ki se zdijo povezani z drugim dizajnom, in če bi ga odstranili, bi lahko razprava zmedla bralce, zato sem se odločil, da ohranim podrobnosti in pojasnim stališče s to razlago.