Самооптимизирующаяся цепь зарядного устройства солнечной батареи

В посте обсуждается простая самооптимизирующаяся схема зарядного устройства солнечной батареи на основе IC 555 со схемой понижающего преобразователя, которая автоматически устанавливает и регулирует напряжение зарядки в ответ на угасание солнечного света и пытается поддерживать оптимальную зарядную мощность для аккумулятора независимо от солнца. интенсивности лучей.

Использование конструкции понижающего преобразователя PWM

Прикрепленный понижающий преобразователь PWM обеспечивает эффективное преобразование, так что панель никогда не подвергается стрессовым условиям.

Я уже обсуждал один интересный солнечная схема солнечного зарядного устройства типа MPPT на основе ШИМ , следующая конструкция может считаться модернизированной версией той же самой, поскольку она включает в себя ступень понижающего преобразователя, что делает ее даже более эффективной, чем предыдущая аналог.

Примечание. Подключите резистор 1 кОм к контакту 5 и заземлению IC2 для правильного функционирования цепи.

Предлагаемый самооптимизирующийся солнечный схема зарядного устройства Схему понижающего преобразователя можно понять с помощью следующего пояснения:

Схема состоит из трех основных каскадов, а именно: оптимизатора солнечного напряжения с ШИМ, использующего пару микросхем IC 555 в форме IC1 и IC2, усилителя тока с ШИМ-МОП-транзистором и понижающего преобразователя с использованием L1 и связанных компонентов.

IC1 настроен на создание частоты около 80 Гц, в то время как IC2 настроен как компаратор и генератор ШИМ.

80 Гц от IC 1 поступают на вывод 2 микросхемы IC2, который использует эту частоту для создания треугольных волн на контакте C1 .... которые далее сравниваются с мгновенными потенциалами на его выводе 5 для определения правильных ШИМ на выводе 3.

Как видно на диаграмме, потенциал pin5 выводится от солнечной панели через каскад делителя потенциала и общий коллектор BJT.

Предварительная установка, установленная с помощью этого делителя потенциала, первоначально соответствующим образом регулируется так, чтобы при пиковом напряжении солнечной панели на выходе понижающего преобразователя создавалось оптимальное значение напряжения, соответствующее уровню заряда подключенной батареи.

После того, как указанное выше установлено, каскад IC1 / IC2 автоматически обрабатывает отдых.

Во время пикового солнечного света ШИМ соответствующим образом укорачиваются, обеспечивая минимальную нагрузку на солнечную панель, но при этом обеспечивая правильное оптимальное напряжение для батареи из-за наличия ступени понижающего преобразователя (конструкция понижающего повышающего напряжения является наиболее эффективным методом уменьшения источника напряжения. без подчеркивания исходных параметров)

Теперь, когда солнечный свет начинает уменьшаться, напряжение на установленном делителе потенциала также начинает падать пропорционально, что обнаруживается на выводе 5 IC2 .... при обнаружении этого постепенного ухудшения напряжения выборки IC2 начинает расширять ШИМ, так что выход понижающего напряжения способен поддерживать необходимое оптимальное напряжение зарядки аккумулятора, это означает, что аккумулятор продолжает получать правильное количество энергии независимо от солнечного освещения.

L1 должен иметь соответствующие размеры, чтобы он генерировал приблизительный оптимальный уровень напряжения для батареи, когда солнечная панель находится на максимальной мощности или, другими словами, когда солнечный свет находится в наиболее благоприятном положении для солнечной панели.

RX вводится для определения и ограничения максимального предельного тока зарядки для аккумулятора, он может быть рассчитан с помощью следующей формулы:

Rx = 0,7 x 10 / аккумулятор Ач

Как настроить над схемой самооптимизирующегося зарядного устройства солнечной батареи со схемой понижающего преобразователя.

Предположим, что для зарядки аккумулятора 12 В выбрана пиковая панель с напряжением 24 В, схему можно настроить, как указано ниже:

Первоначально не подключайте аккумулятор на выходе

Подключите 24 В от внешнего адаптера постоянного / переменного тока к точкам, в которых должен быть запитан вход солнечной панели.

Подключите 12 В для цепи IC1 / IC2 от другого адаптера переменного / постоянного тока.

Отрегулируйте предустановку делителя потенциала 10k до достижения потенциала около 11,8 В на выводе 5 IC2.

Затем, с помощью некоторой настройки пробной ошибки и оптимизации количества витков L1, пока не будет измерено 14,5 В на выходе, где требуется подключить аккумулятор.

Вот и все! Теперь схема настроена и готова к использованию с предполагаемой солнечной панелью для получения оптимизированных высокоэффективных процедур зарядки на основе понижающего ШИМ.

В приведенном выше Самооптимизирующаяся схема зарядного устройства солнечной батареи со схемой понижающего преобразователя Я попытался реализовать и извлечь из схемы противоположно изменяющееся напряжение и выходной ток по отношению к солнечному свету, однако более глубокое исследование заставило меня понять, что на самом деле она не должна реагировать наоборот, а соответствует солнечному свету.

Потому что в MPpT мы хотим извлекать максимальную мощность в час пик, а также следить за тем, чтобы нагрузка не сказывалась на панели и ее эффективности.

Следующая измененная диаграмма теперь имеет больший смысл, давайте попробуем быстро проанализировать дизайн:

В обновленном выше дизайне я внес следующие важные изменения:

Я добавил инвертор NPN на вывод 3 микросхемы IC 2, так что теперь ШИМ от IC 2 влияют на МОП-транзистор для извлечения максимальной мощности из панели и постепенно снижают мощность по мере уменьшения солнечного света.

Импульсы ШИМ вместе с понижающим преобразователем гарантируют идеальную совместимость и максимальное извлечение мощности из панели, но постепенно уменьшаются в ответ на уменьшение интенсивности солнца.

Тем не менее, описанная выше установка обеспечивает один важный аспект - сбалансированное соотношение входной / выходной мощности, что всегда является ключевой проблемой для зарядных устройств MPPT.

Кроме того, если в случае, если нагрузка пытается извлечь чрезмерное количество тока, немедленно срабатывает ограничитель тока BC557, предотвращая нарушение плавного функционирования MPPT, отключая питание нагрузки в течение этих периодов.

Обновлять

Созерцание окончательного проекта схемы MPPT

Пройдя тщательную дальнейшую оценку, я наконец смог сделать вывод, что вторая теория, рассмотренная выше, не может быть правильной. Первая теория имеет больше смысла, поскольку MPPT предназначен исключительно для извлечения и преобразования дополнительных вольт в ток, который может быть получен от солнечной панели.

Например, предположим, что если бы у солнечной панели было на 10 В больше, чем указано в спецификации нагрузки, мы бы хотели направить это дополнительное напряжение на понижающий преобразователь через ШИМ, чтобы понижающий преобразователь мог выдавать указанное количество напряжения на нагрузку без какой-либо нагрузки. параметров.

Чтобы реализовать это, ШИМ должен быть пропорционально тоньше, пока солнце находится на пике и высвобождает дополнительные вольт.

Однако по мере уменьшения солнечной энергии потребовалось бы расширение ШИМ, чтобы понижающий преобразователь постоянно работал с оптимальным количеством мощности для питания нагрузки с заданной скоростью независимо от интенсивности солнечного света.

Чтобы описанные выше процедуры могли происходить гладко и оптимально, первый проект представляется наиболее подходящим и таким, который может правильно выполнить указанное выше требование.

Следовательно, от второго дизайна можно просто отказаться, а первый проект окончательно оформить как правильную схему MPT на основе 555.

Я не счел целесообразным удалять второй дизайн, потому что есть различные комментарии, которые, кажется, связаны со вторым дизайном, и его удаление может запутать читателей, поэтому я решил оставить детали как есть и уточнить позиция с этим объяснением.