Selvoptimerende solbatteriladerkreds

Indlægget diskuterer et simpelt IC 555-baseret selvoptimerende solbatteriopladekredsløb med kredsomformerkredsløb, der automatisk indstiller og justerer opladningsspændingen som reaktion på de falmende sollysforhold og forsøger at opretholde en optimal opladningseffekt til batteriet, uanset solen stråleintensiteter.

Brug af et PWM Buck Converter-design

Den vedhæftede PWM-buk-konverter sikrer en effektiv konvertering, så panelet aldrig udsættes for belastende forhold.

Jeg har allerede diskuteret en interessant sol-PWM-baseret MPPT-type solopladerkredsløb , kan det følgende design betragtes som en opgraderet version af det samme, da det inkluderer et bukkeomformertrin, der gør designet endnu mere effektivt end den tidligere modstykke.

Bemærk: Tilslut venligst en 1K modstand over pin5 og jord på IC2 for korrekt funktion af kredsløbet.

Den foreslåede selvoptimerende sol batteriopladerkredsløb med bukkeomformerkredsløb kan forstås ved hjælp af følgende forklaring:

Kredsløbet består af tre grundlæggende faser, nemlig: PWM solspændingsoptimeringsværktøjet ved hjælp af par IC 555'er i form af IC1 og IC2, mosfet PWM strømforstærker og buck-konverteren ved hjælp af L1 og de tilknyttede komponenter.

IC1 er rigget til at producere en frekvens på ca. 80 Hz, mens IC2 er konfigureret som en komparator og PWM-generator.

80 Hz fra IC 1 føres til pin2 i IC2, som bruger denne frekvens til fremstilling af trekantbølger over C1 .... som yderligere sammenlignes med de øjeblikkelige potentialer ved dens pin5 til dimensionering af de korrekte PWM'er ved dens pin3.

Pin5-potentialet, som det kan ses i diagrammet, er afledt af solpanelet gennem et potentielt skillefase og en BJT-kollektorstgae.

Forudindstillingen, der er placeret med denne potentielle skillevæg, justeres indledningsvis korrekt, således at ved topsolpanelspændingen producerer output fra bukkeomformeren den optimale størrelse af spænding, der passer til det tilsluttede batteris opladningsniveau.

Når ovenstående er indstillet, håndteres hvile automatisk af IC1 / IC2-trinnet.

Under maksimalt sollys forkortes PWM'erne korrekt, hvilket sikrer minimal belastning på solpanelet, men alligevel producerer den korrekte optimale spænding til batteriet på grund af tilstedeværelsen af ​​buck-konverteringsfasen (en buck boost-type design er den mest effektive metode til at reducere en spændingskilde uden at understrege kildeparametrene)

Når sollyset nu begynder at mindske, begynder spændingen over den indstillede potentielle skiller også at falde proportionalt, hvilket detekteres ved pin5 af IC2 .... ved detektering af denne gradvise forringelse af prøvespændingen begynder IC2 at udvide PWM'erne, så bukkeoutputtet er i stand til at opretholde den krævede optimale batteriladningsspænding, dette indebærer, at batteriet fortsat modtager den korrekte mængde strøm uanset solens forsinkede belysning.

L1 skal dimensioneres passende, så det genererer det omtrentlige optimale spændingsniveau for batteriet, når solpanelet er på sit højeste niveau eller med andre ord, når sollyset er i den mest gunstige position for solpanelet.

RX introduceres til bestemmelse og begrænsning af den maksimale ladestrømgrænse for batteriet, det kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

Rx = 0,7 x 10 / batteri AH

Sådan opsættes over selvoptimerende solcelleladekredsløb med buck-konverteringskredsløb.

Antag at der er valgt et 24 V top solpanel til opladning af et 12 V batteri, kan kredsløbet indstilles som beskrevet nedenfor:

Tilslut oprindeligt ikke noget batteri ved udgangen

Tilslut 24 V fra en ekstern C / DC-adapter på tværs af de punkter, hvor solpanelindgangen skal tilføres.

Tilslut en 12 V til IC1 / IC2-kredsløbet fra en anden AC / DC-adapter.

Juster potentialuddeleren 10k forudindstillet, indtil der opnås et potentiale på omkring 11,8 V ved pin5 på IC2.

Dernæst gennem nogle prøvefejl tilpasning og optimer antallet af omdrejninger af L1, indtil en 14,5 V måles på tværs af udgangen, hvor batteriet skal tilsluttes.

Det er alt! kredsløbet er nu indstillet og klar til brug sammen med det tilsigtede solpanel til at få en optimeret, højeffektiv PWM-buk-baseret opladningsprocedure.

I ovenstående selvoptimerende solbatteriladerkredsløb med bockkonverterkredsløb Jeg har forsøgt at implementere og udtrække en modsat varierende spænding og strømudgang fra kredsløbet med hensyn til sollyset, men en dybere undersøgelse fik mig til at indse, at det faktisk ikke burde reagere modsat snarere svarende til sollyset.

Fordi vi i MPpT ønsker at udtrække maksimal effekt i spidsbelastningen, samtidig med at vi sikrer, at belastningen ikke sviner panelet og dets effektivitet.

Følgende reviderede diagram giver nu en bedre mening, lad os prøve at analysere designet hurtigt:

I det ovenfor opdaterede design har jeg foretaget følgende vigtige ændringer:

Jeg har tilføjet en NPN-inverter ved pin3 på IC 2, så PWM'erne fra IC 2 nu påvirker mosfet til at trække maksimal effekt ud af panelet og reducerer strømmen gradvist, når sollyset mindskes.

PWM-impulser sammen med bukkeomformeren garanterer en perfekt kompatibilitet og maksimal effektudvinding fra panelet, men formindskes gradvist som reaktion på solens faldende intensitet.

Ovenstående opsætning sørger dog for et vigtigt aspekt, det sikrer et afbalanceret forhold mellem input / output effekt, som altid er et nøgleproblem i MPPT-opladere.

Yderligere, hvis BC557-strømbegrænseren i tilfælde af, at belastningen forsøger at udtrække en for stor mængde strøm, straks kommer i aktion, der forhindrer forstyrrelse af MPPT's gnidningsløse funktion ved at afbryde strømmen til belastningen i disse perioder.

Opdatering

Overvejer det færdige design af et MPPT-kredsløb

Efter at have gennemgået strenge yderligere vurderinger, kunne jeg endelig konkludere, at den anden teori, der er diskuteret ovenfor, ikke kan være korrekt. Den første teori giver mere mening, da en MPPT udelukkende er beregnet til at ekstrahere og konvertere de ekstra volt til strøm, der muligvis er tilgængelig fra et solpanel.

Antag for eksempel, at hvis solpanelet havde 10V mere end belastningsspecifikationerne, ville vi gerne kanalisere denne ekstra spænding til bukkeomformeren gennem PWM'er, så bukkeomformeren er i stand til at producere den specificerede mængde spænding til belastningen uden at indlæse nogen af parametrene.

For at gennemføre dette skulle PWM være forholdsmæssigt tyndere, mens solen var på toppen og frigøre de ekstra volt.

Da solkraften formindskedes, ville PWM'erne imidlertid skulle udvides, så bugkonverteren kontinuerligt blev aktiveret med den optimale mængde strøm til at levere belastningen med den specificerede hastighed uanset solintensiteten.

For at lade ovenstående procedurer ske jævnt og optimalt, ser det første design ud til at være det mest passende og det, der kunne opfylde ovenstående krav korrekt.

Derfor kunne det andet design simpelthen kasseres, og det første design kunne afsluttes som det korrekte 555-baserede MPT-kredsløb.

Jeg fandt det ikke hensigtsmæssigt at slette det andet design, fordi der er forskellige kommentarer, der ser ud til at være knyttet til det andet design, og fjernelse af det kunne gøre diskussionen forvirrende for læserne, derfor besluttede jeg at holde detaljerne som de er og afklare position med denne forklaring.