В статье объясняется схема гибридного зарядного устройства для солнечных и ветряных батарей с двумя входами, использующая дешевые и обычные компоненты.

Идея была предложена одним из заинтересованных участников этого блога.

Технические характеристики

Хорошо после полудня, сэр, я проектирую «схему регулятора сбора солнечной и ветровой энергии», которая имеет два входа и один выход.
Фотоэлектрическая солнечная панель (0-21 В постоянного тока), а другой вход - ветряная турбина (15 В постоянного тока).
Схема должна быть рассчитана на зарядку аккумулятора 12 В. выходной ток, подаваемый на заряженную батарею, не должен превышать 3,5 А.
Моя группа и я получили несколько схем из Интернета и смоделировали их с помощью pspice, ни одна из них не дает нам выходной ток 3,5 А. пожалуйста, сэр, не могли бы вы помочь нам с примерами схем, которые мы можем использовать.

Дизайн

В одном из своих предыдущих постов я представил аналогичную концепцию, которая позволяла заряжать аккумулятор одновременно от двух источников энергии, таких как ветер и солнце, без необходимости какого-либо ручного вмешательства.

Вышеупомянутый дизайн основан на концепции PWM и поэтому может быть немного сложным и трудным для оптимизации для непрофессионала или нового любителя.

Представленная здесь схема предлагает точно такие же функции, то есть она позволяет заряжать аккумулятор от двух разных источников, сохраняя при этом чрезвычайно простую, эффективную, дешевую и беспроблемную конструкцию.

Давайте разберемся в схеме более подробно с помощью следующего пояснения:

Принципиальная электрическая схема

На рисунке выше показана предлагаемая схема зарядного устройства с двумя гибридными батареями на солнечной и ветряной основе, в которой используются очень обычные компоненты, такие как операционные усилители и транзисторы.

Мы видим, что используются два точно таких же каскада операционного усилителя, один на левой стороне батареи, а другой - на правой стороне батареи.

Ступень операционного усилителя с левой стороны отвечает за прием и регулирование источника энергии ветра, в то время как ступень с операционным усилителем с правой стороны обрабатывает солнечное электричество для зарядки единственной общей батареи в середине.

Хотя эти две стадии выглядят похожими, способы регулирования различны. Схема контроллера энергии ветра регулирует энергию ветра путем шунтирования или замыкания избыточной энергии на землю, в то время как каскад солнечного процессора делает то же самое, но путем отсечения избыточной энергии вместо шунтирования.

Вышеупомянутые объясненные два режима имеют решающее значение, поскольку в ветряных генераторах, которые по сути являются генераторами переменного тока, требуется, чтобы избыточная энергия шунтировалась, а не отключалась, так что катушка внутри может быть защищена от перегрузки по току, что также поддерживает скорость генератора переменного тока на контролируемая скорость.

Это означает, что концепция также может быть реализована в приложениях ELC также.

Как операционный усилитель настроен на работу

Теперь давайте исследуем функционирование каскадов операционных усилителей по следующим пунктам:

В операционные усилители настроены как компараторы где штифт # 3 (неинвертирующий вход) используется в качестве входного сигнала зондирования и пин-код # 2 (инвертирующий вход) в качестве опорного входного сигнала.

Резисторы R3 / R4 выбирают таким образом, что при требуемой зарядки аккумулятора напряжение, контактный # 3 просто становится выше, чем контактный # 2 эталонного уровня.

Поэтому, когда энергия ветра подается на левую цепь, операционный усилитель отслеживает напряжение, и как только он пытается превысить установленное пороговое напряжение, на контакте № 6 ИС устанавливается высокий уровень, который, в свою очередь, включает транзистор T1.

T1 мгновенно замыкает избыточную энергию, ограничивая напряжение батареи до желаемого безопасного предела. Этот процесс продолжается непрерывно, обеспечивая необходимое регулирование напряжения на клеммах аккумулятора.

Стадия операционного усилителя на стороне солнечной панели также реализует ту же функцию, однако здесь введение T2 гарантирует, что всякий раз, когда солнечная энергия превышает установленный порог, T2 продолжает отключать ее, тем самым регулируя подачу питания к батарее на заданном уровне. скорость, которая защищает батарею, а также панель от необычных неэффективных ситуаций.

R4 с обеих сторон можно заменить на предустановку для облегчения настройки порогового уровня заряда аккумулятора.

Текущий этап управления

По запросу ток в АКБ не должен превышать 3,5 А. Чтобы отрегулировать это, можно увидеть автономный ограничитель тока, прикрепленный к минусу батареи.

Однако конструкция, показанная ниже, может использоваться с током до 10 А и для зарядки аккумулятора до 100 Ач.

Эта конструкция может быть построена по следующей схеме:

R2 можно рассчитать по следующей формуле:

R2 = 0,7 / зарядный ток
мощность резистора = 0,7 x зарядный ток

Список деталей для схемы зарядного устройства с двойным гибридным аккумулятором на солнечной энергии

R1, R2, R3, R5, R6 = 10 тыс.
Z1, Z2 = 3 В или 4,7 В, стабилитрон 1/2 Вт
C1 = 100 мкФ / 25 В
T1, T2 = TIP142,
T3 = BC547
D2 = 1N4007
Красные светодиоды = 2 шт.
D1 = выпрямительный диод 10 А или диод Шоттки
Операционные усилители = LM358 или аналогичные

Схема гибридного зарядного устройства с двойным входом постоянного тока

Аналогичный второй гибридный дизайн ниже описывает простую идею, которая позволяет обрабатывать два разных источника входного постоянного тока, полученных из разных возобновляемых источников.

Эта гибридная схема обработки возобновляемой энергии также включает в себя каскад повышающего преобразователя, который эффективно повышает напряжение для требуемых выходных операций, таких как зарядка аккумулятора. Идея была предложена одним из заинтересованных читателей этого блога.

Технические характеристики

Привет, я студент последнего курса инженерного факультета, мне нужно реализовать многовходовой прерыватель (интегрированный понижающий / понижающий повышающий преобразователь) для объединения двух источников постоянного тока (гибридный).
У меня есть базовая модель схемы, не могли бы вы помочь мне спроектировать индуктивность, номиналы конденсаторов и схему управления для прерывателя. Я отправил вам схему проектирования по электронной почте.

Схема работы.

Как показано на рисунке, секции IC555 представляют собой две идентичные схемы ШИМ, расположенные для питания соседней схемы повышающего преобразователя с двойным входом.

При включении показанной конфигурации выполняются следующие функции:

DC1 можно рассматривать как источник высокого постоянного тока, например, от солнечной панели.

DC2 может рассматриваться как источник входного сигнала с низким постоянным током, например, от ветряного генератора.

Предполагая, что эти источники включены, соответствующие МОП-транзисторы начинают проводить эти напряжения питания через следующую схему диода / индуктора / емкости в ответ на ШИМ затвора.

Теперь, поскольку ШИМ двух каскадов могут иметь разные скорости ШИМ, отклик переключения также будет отличаться в зависимости от вышеуказанных скоростей.

В тот момент, когда оба МОП-транзистора получают положительный импульс, оба входа сбрасываются через катушку индуктивности, вызывая сильное повышение тока в подключенной нагрузке. Диоды эффективно изолируют поток соответствующих входов к катушке индуктивности.

В момент, когда верхний МОП-транзистор включен, а нижний МОП-транзистор выключен, нижний 6А4 становится смещенным в прямом направлении и обеспечивает обратный путь индуктивности в ответ на переключение верхнего МОП-транзистора.
Аналогично, когда нижний moset включен, а верхний mosfet выключен, верхний 6A4 обеспечивает требуемый обратный путь для ЭДС L1.

Таким образом, МОП-транзисторы могут быть включены или выключены независимо от любого вида синхронизации, что делает работу довольно простой и безопасной. В любом случае выходная нагрузка будет получать среднюю (комбинированную) предполагаемую мощность от двух входов.

Введение резистора 1K и диода 1N4007 гарантирует, что два МОП-транзистора никогда не получат отдельный высокий логический фронт импульса, хотя задний фронт может быть другим в зависимости от настройки соответствующих ШИМ микросхем 555.

С дросселем L1 нужно будет поэкспериментировать, чтобы получить желаемый наддув на выходе. Различное количество витков суперэмалированного медного провода 22 SWG может быть использовано поверх ферритового стержня или пластины, а выходная мощность измерена для требуемого напряжения.