Samooptymalizujący obwód ładowarki słonecznej

W poście omówiono prosty, samoczynnie optymalizujący się obwód ładowarki baterii słonecznej oparty na IC 555 z obwodem konwertera buck, który automatycznie ustawia i reguluje napięcie ładowania w odpowiedzi na zanikające warunki słoneczne i stara się utrzymać optymalną moc ładowania akumulatora, niezależnie od słońca intensywności promieni.

Korzystanie z projektu konwertera Buck PWM

Dołączony konwerter buck PWM zapewnia wydajną konwersję, dzięki czemu panel nigdy nie jest poddawany stresującym warunkom.

Omówiłem już jeden interesujący solarny obwód ładowarki solarnej typu MPPT oparty na PWM poniższy projekt można uznać za ulepszoną wersję tego samego, ponieważ zawiera stopień konwertera buck, dzięki czemu projekt jest jeszcze bardziej wydajny niż poprzedni odpowiednik.

Uwaga: Aby obwód działał prawidłowo, należy podłączyć rezystor 1K między styk 5 i masą układu IC2.

Proponowana samooptymalizująca się energia słoneczna obwód ładowarki akumulatora z obwodem przetwornika buck można uchwycić za pomocą następującego wyjaśnienia:

Obwód składa się z trzech podstawowych etapów, a mianowicie: optymalizatora napięcia słonecznego PWM wykorzystującego kilka układów IC 555 w postaci układów IC1 i IC2, wzmacniacza prądowego mosfet PWM oraz przetwornika buck wykorzystującego L1 i powiązane komponenty.

IC1 jest skonfigurowany do wytwarzania częstotliwości około 80 Hz, podczas gdy IC2 jest skonfigurowany jako komparator i generator PWM.

80 Hz z IC 1 jest doprowadzane do pinu 2 układu IC2, który wykorzystuje tę częstotliwość do wytwarzania fal trójkątnych w poprzek C1…, które są następnie porównywane z chwilowymi potencjałami na jego pinie5 w celu zwymiarowania prawidłowych PWM na jego pinie3.

Potencjał pin5, jak widać na schemacie, jest wyprowadzany z panelu słonecznego przez stopień dzielnika potencjału i wspólny poziom kolektora BJT.

Ustawienie wstępne ustawione za pomocą tego dzielnika potencjału jest wstępnie odpowiednio dostosowywane tak, aby przy szczytowym napięciu panelu słonecznego wyjście z przetwornika buck wytwarza optymalną wielkość napięcia odpowiadającą poziomowi ładowania podłączonego akumulatora.

Po ustawieniu powyższego reszta jest obsługiwana automatycznie przez stopień IC1 / IC2.

Podczas szczytowego nasłonecznienia PWM są odpowiednio skracane, zapewniając minimalne obciążenie panelu słonecznego, ale wytwarzając prawidłowe optymalne napięcie dla akumulatora ze względu na obecność stopnia konwertera buck (konstrukcja typu buck boost jest najbardziej efektywną metodą redukcji źródła napięcia bez podkreślania parametrów źródłowych)

Teraz, gdy światło słoneczne zaczyna zmniejszać napięcie na ustawionym dzielniku potencjału, również zaczyna proporcjonalnie spadać, co jest wykrywane na pinie 5 IC2 ... po wykryciu tego stopniowego spadku napięcia próbki IC2 zaczyna rozszerzać PWM tak, że wyjście buck jest w stanie utrzymać wymagane optymalne napięcie ładowania akumulatora, co oznacza, że ​​akumulator nadal otrzymuje odpowiednią ilość energii, niezależnie od opóźniającego nasłonecznienia.

L1 powinien być odpowiednio zwymiarowany tak, aby generował przybliżony optymalny poziom napięcia dla akumulatora, gdy panel słoneczny osiąga szczytową specyfikację lub innymi słowy, gdy światło słoneczne znajduje się w najkorzystniejszej pozycji dla panelu słonecznego.

RX wprowadza się do wyznaczania i ograniczania maksymalnego limitu prądu ładowania akumulatora, można go obliczyć za pomocą następującego wzoru:

Rx = 0,7 x 10 / bateria AH

Jak skonfigurować powyżej samooptymalizującego się obwodu ładowarki baterii słonecznej z obwodem konwertera buck.

Załóżmy, że do ładowania akumulatora 12 V wybrano panel słoneczny o wartości szczytowej 24 V, obwód można ustawić zgodnie z poniższą instrukcją:

Początkowo nie podłączaj akumulatora do wyjścia

Podłącz 24 V z zewnętrznego adaptera C / DC w punktach, w których wymagane jest zasilanie wejścia panelu słonecznego.

Podłącz 12 V do obwodu IC1 / IC2 z innego zasilacza AC / DC.

Wyreguluj wstępnie ustawiony dzielnik potencjału 10k, aż na pinie 5 układu IC2 zostanie osiągnięty potencjał około 11,8 V.

Następnie, poprzez kilka próbnych poprawek błędów i zoptymalizuj liczbę zwojów L1, aż 14,5 V zostanie zmierzone na wyjściu, do którego ma być podłączony akumulator.

To wszystko! obwód jest teraz ustawiony i gotowy do użycia z zamierzonym panelem słonecznym w celu uzyskania zoptymalizowanych wysoce wydajnych procedur ładowania opartych na PWM.

W powyższym samoczynnie optymalizujący się obwód ładowarki baterii słonecznej z obwodem konwertera buck Próbowałem wdrożyć i wyodrębnić przeciwnie zmieniające się napięcie i prąd wyjściowy z obwodu w odniesieniu do światła słonecznego, jednak głębsze badanie pozwoliło mi zdać sobie sprawę, że w rzeczywistości nie powinno raczej reagować przeciwnie odpowiadające światłu słonecznemu.

Ponieważ w MPpT chcemy wydobyć maksymalną moc w godzinach szczytu, jednocześnie zapewniając, że obciążenie nie obciąża panelu i jego wydajności.

Poniższy poprawiony diagram ma teraz lepszy sens, spróbujmy szybko przeanalizować projekt:

W powyższym zaktualizowanym projekcie dokonałem następującej ważnej zmiany:

Dodałem inwerter NPN na pinie 3 IC 2, więc teraz PWM z IC 2 wpływa na mosfet, aby wydobyć maksymalną moc z panelu i stopniowo zmniejsza moc, gdy zmniejsza się światło słoneczne.

Impulsy PWM wraz z przetwornicą buck gwarantują doskonałą kompatybilność i maksymalny pobór mocy z panelu, ale stopniowo zmniejsza się w odpowiedzi na malejące natężenie światła słonecznego.

Jednak powyższa konfiguracja zapewnia jeden ważny aspekt, zapewnia zrównoważony stosunek mocy wejściowej / wyjściowej, który jest zawsze kluczową kwestią w ładowarkach MPPT.

Ponadto, jeśli obciążenie próbuje wydobyć nadmierną ilość prądu, ogranicznik prądu BC557 natychmiast zaczyna działać, zapobiegając zakłóceniom płynnego działania MPPT, odcinając zasilanie obciążenia w tych okresach.

Aktualizacja

Rozważanie ostatecznego projektu obwodu MPPT

Po przejściu rygorystycznych dalszych ocen mogłem w końcu stwierdzić, że druga teoria omówiona powyżej nie może być poprawna. Pierwsza teoria ma większy sens, ponieważ MPPT ma na celu wyłącznie wydobycie i przekształcenie dodatkowych woltów w prąd, który może być dostępny z panelu słonecznego.

Załóżmy na przykład, że jeśli panel słoneczny miałby 10 V więcej niż specyfikacja obciążenia, to chcielibyśmy skierować to dodatkowe napięcie do konwertera buck przez PWM tak, aby konwerter buck był w stanie wytworzyć określoną ilość napięcia do obciążenia bez ładowania żadnego parametrów.

Aby to zrealizować, PWM musiałby być proporcjonalnie cieńszy, gdy słońce znajdowało się w szczycie i uwalniało dodatkowe wolty.

Jednak w miarę zmniejszania się mocy słonecznej PWM musiałyby się rozszerzać, tak aby konwerter buck był stale włączany z optymalną ilością mocy do dostarczania obciążenia z określoną szybkością, niezależnie od natężenia światła słonecznego.

Aby umożliwić bezproblemowe i optymalne wykonanie powyższych procedur, pierwszy projekt wydaje się być najwłaściwszy i taki, który mógłby poprawnie spełnić powyższe wymaganie.

Dlatego drugi projekt można po prostu odrzucić, a pierwszy projekt zakończyć jako prawidłowy obwód MPT oparty na 555.

Nie uznałem za stosowne usuwać drugiego projektu, ponieważ istnieją różne komentarze, które wydają się być powiązane z drugim projektem, a usunięcie go może wprowadzić czytelników w zakłopotanie, dlatego postanowiłem zachować szczegóły w niezmienionym stanie i wyjaśnić stanowisko z tym wyjaśnieniem.