Samo optimalizujúci sa obvod solárnej nabíjačky batérií

Príspevok pojednáva o jednoduchom samooptimalizovanom solárnom obvode nabíjačky batérií založenom na IC 555 s obvodom prevodníka buck, ktorý automaticky nastavuje a upravuje nabíjacie napätie v závislosti od slabnúceho slnečného svetla a snaží sa udržiavať optimálny nabíjací výkon pre batériu bez ohľadu na slnko intenzity lúčov.

Použitie návrhu prevodníka PWM Buck

Pripojený prevodník PWM zaisťuje efektívny prevod tak, aby panel nikdy nebol vystavený stresujúcim podmienkam.

O jednom zaujímavom som už hovoril solárny obvod solárnej nabíjačky typu MPPT na báze PWM , nasledujúci dizajn sa môže považovať za jeho inovovanú verziu, pretože obsahuje fázu prevodníka buck, ktorá robí dizajn ešte efektívnejším ako predchádzajúci náprotivok.

Poznámka: Pre správnu funkciu obvodu pripojte rezistor 1K cez pin5 a zem IC2.

Navrhovaná samooptimalizovaná solárna energia obvod nabíjačky batérií s obvodom prevodníka buck je možné uchopiť pomocou nasledujúceho vysvetlenia:

Obvod sa skladá z troch základných stupňov: PWM solárny optimalizátor napätia využívajúci niekoľko IC 555 vo forme IC1 a IC2, mosfetový PWM prúdový zosilňovač a buck prevodník využívajúci L1 a príslušné komponenty.

IC1 je upravený tak, aby produkoval frekvenciu okolo 80 Hz, zatiaľ čo IC2 je konfigurovaný ako komparátor a PWM generátor.

80 Hz z IC 1 sa privádza na pin 2 IC2, ktorý využíva túto frekvenciu na výrobu trojuholníkových vĺn cez C1 .... ktoré sa ďalej porovnávajú s okamžitými potenciálmi na jeho kolíku 5 na dimenzovanie správnych PWM na jeho kolíku3.

Potenciál pin5, ako je možné vidieť na diagrame, je odvodený zo solárneho panelu prostredníctvom stupňa deliča potenciálov a spoločného kolektora BJT.

Predvoľba umiestnená s týmto deličom potenciálu je spočiatku vhodne upravená tak, aby pri špičkovom napätí solárneho panela výstup z meniča meniča generoval optimálnu veľkosť napätia zodpovedajúcu úrovni nabíjania pripojenej batérie.

Len čo je uvedené vyššie, odpočinok je automaticky riešený fázou IC1 / IC2.

Počas špičkového slnečného žiarenia sa PWM primerane skracujú, čím sa zaisťuje minimálne namáhanie solárneho panelu, a napriek tomu sa vytvára správne optimálne napätie pre batériu vďaka prítomnosti stupňa prevodníka buck (typ zosilnenia buck je najefektívnejšou metódou znižovania zdroja napätia bez zdôraznenia parametrov zdroja)

Teraz, keď slnečné svetlo začína znižovať napätie v nastavenom rozdeľovači potenciálu, tiež začne úmerne klesať, čo sa zistí na kolíku 5 IC2 .... pri detekcii tohto postupného zhoršovania vzorkovacieho napätia začne IC2 rozširovať PWM tak, aby výstup je schopný udržiavať požadované optimálne nabíjacie napätie batérie, znamená to, že batéria naďalej prijíma správne množstvo energie bez ohľadu na spomalenie slnečného žiarenia.

L1 by mal byť primerane dimenzovaný tak, aby generoval približnú optimálnu úroveň napätia pre batériu, keď je solárny panel na špičkovej hodnote alebo inými slovami, keď je slnečné svetlo v najpriaznivejšej polohe pre solárny panel.

RX sa zavádza na stanovenie a obmedzenie maximálneho limitu nabíjacieho prúdu pre batériu. Môže sa vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

Rx = 0,7 x 10 / batéria AH

Ako nastaviť nad samooptimalizovaným obvodom nabíjačky solárnych batérií s obvodom prevodníka buck.

Predpokladajme, že pre nabíjanie 12 V batérie je vybraný 24 V špičkový solárny panel, obvod je možné nastaviť podľa pokynov uvedených nižšie:

Spočiatku na výstup nepripájajte žiadnu batériu

Pripojte 24 V z externého adaptéra C / DC cez miesta, kde je potrebné napájať vstup solárneho panelu.

Pripojte 12 V pre obvod IC1 / IC2 z iného adaptéra AC / DC.

Upravte predvoľbu 10k rozdeľovača potenciálu, kým sa na pin5 IC2 nedosiahne potenciál okolo 11,8 V.

Ďalej pomocou vylepšenia skúšobnej chyby a optimalizácie počtu závitov L1, kým sa na výstupe, kde sa vyžaduje pripojenie batérie, nemeria 14,5 V.

To je všetko! obvod je teraz nastavený a pripravený na použitie so zamýšľaným solárnym panelom na získanie optimalizovaných vysoko efektívnych postupov nabíjania založených na PWM buck.

Vo vyššie uvedenom samooptimalizovaný obvod nabíjačky solárnych batérií s obvodom prevodníka buck Snažil som sa implementovať a extrahovať opačne sa meniaci výstup napätia a prúdu z obvodu vzhľadom na slnečné svetlo, avšak hlbšie skúmanie ma prinútilo uvedomiť si, že v skutočnosti by nemalo reagovať skôr opačne zodpovedajúce slnečnému svetlu.

Pretože v MPpT chceme extrahovať maximálny výkon počas špičky a zároveň zabezpečiť, aby zaťaženie nezasahovalo panel a jeho účinnosť.

Nasledujúci revidovaný diagram má teraz lepší zmysel, skúsme rýchlo analyzovať návrh:

Vo vyššie aktualizovanom dizajne som urobil nasledujúcu dôležitú zmenu:

Pridal som NPN invertor na pin3 IC 2, takže teraz PWM z IC 2 ovplyvňuje mosfet, aby získal maximálny výkon z panelu a znižuje výkon postupne, ako klesá slnečné svetlo.

Impulzy PWM spolu s prevodníkom buck zaručujú dokonalú kompatibilitu a maximálnu extrakciu energie z panelu, ale postupne sa znižujú v reakcii na znižujúcu sa intenzitu slnka.

Vyššie uvedené nastavenie však zaisťuje jeden dôležitý aspekt, zaisťuje vyvážený pomer vstupného a výstupného výkonu, ktorý je v nabíjačkách MPPT vždy kľúčovým problémom.

Ďalej, ak sa v prípade, že sa záťaž bude snažiť extrahovať nadmerné množstvo prúdu, okamžite aktivuje obmedzovač prúdu BC557, ktorý zabráni narušeniu hladkého fungovania MPPT prerušením napájania záťaže počas týchto období.

Aktualizácia

Uvažovanie nad finálnym dizajnom obvodu MPPT

Po dôkladnom ďalšom posúdení by som mohol nakoniec dospieť k záveru, že druhá vyššie diskutovaná teória nemôže byť správna. Prvá teória má väčší zmysel, pretože MPPT je určený výhradne na extrakciu a premenu extra voltov na prúd, ktorý môže byť dostupný zo solárneho panelu.

Napríklad predpokladajme, že ak by solárny panel mal o 10 V viac ako špecifikácie záťaže, potom by sme chceli toto extra napätie usmerniť do buck prevodníka cez PWM tak, aby bol buck konvertor schopný vyprodukovať zadané množstvo napätia do záťaže bez toho, aby načítal parametrov.

Aby to bolo možné implementovať, PWM by musel byť proporcionálne tenší, zatiaľ čo slnko bolo na vrchole a uvoľňovalo extra volty.

Keď sa však slnečná energia znížila, PWM sa bude musieť rozšíriť tak, aby bol prevodník buck neustále umožňovaný optimálnym množstvom energie na napájanie záťaže v stanovenej miere bez ohľadu na intenzitu slnka.

Aby sa umožnilo bezproblémové a optimálne uskutočnenie vyššie uvedených postupov, javí sa prvý návrh ako najvhodnejší a ten, ktorý by mohol správne splniť vyššie uvedenú požiadavku.

Preto bolo možné druhý návrh jednoducho zahodiť a prvý návrh dokončiť ako správny obvod MPT založený na 555.

Nepovažoval som za vhodné druhý návrh vypustiť, pretože existuje niekoľko komentárov, ktoré sa zdajú byť spojené s druhým dizajnom, a jeho odstránenie by mohlo viesť čitateľov k mätúcej diskusii, preto som sa rozhodol ponechať podrobnosti tak, ako sú, a objasniť pozíciu s týmto vysvetlením.