Zelfoptimaliserend circuit voor zonnebatterijen

De post bespreekt een eenvoudig op IC 555 gebaseerd zelfoptimaliserend zonnebatterijopladercircuit met buck-convertercircuit dat automatisch de laadspanning instelt en aanpast in reactie op de vervagende zonlichtomstandigheden, en probeert een optimaal laadvermogen voor de batterij te behouden, ongeacht de zon. straalintensiteiten.

Met behulp van een PWM Buck Converter-ontwerp

De bijgevoegde PWM buck converter zorgt voor een efficiënte conversie waardoor het paneel nooit aan stressvolle omstandigheden wordt blootgesteld.

Ik heb er al een interessant besproken zonne-PWM gebaseerd MPPT-type zonneladercircuit , kan het volgende ontwerp worden beschouwd als een verbeterde versie van hetzelfde, aangezien het een buck-convertertrap bevat, waardoor het ontwerp nog efficiënter is dan de vorige tegenhanger.

Opmerking: sluit een 1K-weerstand aan over pin5 en aarde van IC2 voor een correcte werking van het circuit.

De voorgestelde zelfoptimaliserende zonne-energie batterijlader circuit met buck convertercircuit kan worden begrepen met behulp van de volgende uitleg:

Het circuit bestaat uit drie basisfasen te weten: de PWM-zonnespanningsoptimalisator met een paar IC 555's in de vorm van IC1 en IC2, de mosfet PWM-stroomversterker en de buck-converter met L1 en de bijbehorende componenten.

IC1 is opgetuigd om een ​​frequentie van ongeveer 80 Hz te produceren, terwijl IC2 is geconfigureerd als een comparator en PWM-generator.

De 80 Hz van IC 1 wordt toegevoerd aan pin2 van IC2 die deze frequentie gebruikt voor het vervaardigen van driehoeksgolven over C1 ... die verder worden vergeleken met de momentane potentialen op pin5 voor het dimensioneren van de juiste PWM's op pin3.

Het pin5-potentiaal zoals te zien is in het diagram, wordt afgeleid van het zonnepaneel via een potentiaalverdeler en een BJT-gemeenschappelijke collector.

De voorinstelling die met deze potentiaalverdeler is gepositioneerd, wordt aanvankelijk op de juiste manier aangepast, zodat bij de piekspanning van het zonnepaneel de output van de buck-converter de optimale grootte van de spanning produceert die past bij het laadniveau van de aangesloten accu.

Zodra het bovenstaande is ingesteld, wordt de rust automatisch afgehandeld door de IC1 / IC2-trap.

Tijdens piekzonlicht worden de PWM's op de juiste manier verkort, waardoor minimale spanning op het zonnepaneel wordt gewaarborgd en toch de juiste optimale spanning voor de batterij wordt geproduceerd vanwege de aanwezigheid van de buck-convertertrap (een buck-boost-type ontwerp is de meest efficiënte methode om een ​​spanningsbron te verminderen zonder de bronparameters te benadrukken)

Nu het zonlicht begint te verminderen, begint de spanning over de ingestelde potentiaalverdeler ook proportioneel te dalen, wat wordt gedetecteerd op pin5 van IC2 ... bij het detecteren van deze geleidelijke verslechtering van de bemonsteringsspanning begint IC2 de PWM's te verbreden zodat de buck-output in staat is om de vereiste optimale laadspanning van de batterij te behouden, dit houdt in dat de batterij de juiste hoeveelheid stroom blijft ontvangen, ongeacht de vertragende verlichting van de zon.

L1 moet op de juiste manier worden gedimensioneerd, zodat het bij benadering het optimale spanningsniveau voor de batterij genereert wanneer het zonnepaneel zijn piekspecificatie heeft, of met andere woorden wanneer het zonlicht zich in de meest gunstige positie voor het zonnepaneel bevindt.

RX wordt geïntroduceerd voor het bepalen en beperken van de maximale laadstroomlimiet voor de batterij, deze kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

Rx = 0,7 x 10 / batterij AH

Hoe het boven zelfoptimaliserend zonnecircuit voor acculader met buck convertercircuit.

Stel dat een 24 V piek zonnepaneel is geselecteerd voor het opladen van een 12 V batterij, dan kan het circuit worden ingesteld zoals hieronder aangegeven:

Sluit in eerste instantie geen accu aan op de uitgang

Sluit 24 V van een externe C / DC-adapter aan op de punten waar de ingang van het zonnepaneel moet worden gevoed.

Sluit een 12 V aan voor het IC1 / IC2-circuit van een andere AC / DC-adapter.

Pas de potentiaalverdeler 10k-preset aan totdat een potentiaal van ongeveer 11,8 V wordt bereikt op pin5 van IC2.

Vervolgens, door middel van een proeffout, tweaken en optimaliseren van het aantal beurten van L1 totdat een 14,5 V wordt gemeten over de uitgang waar de batterij moet worden aangesloten.

Dat is alles! het circuit is nu ingesteld en klaar voor gebruik met het beoogde zonnepaneel voor het verkrijgen van geoptimaliseerde, zeer efficiënte op PWM-buck gebaseerde oplaadprocedures.

In bovenstaande zelfoptimaliserend zonne-acculadercircuit met buck convertercircuit Ik heb geprobeerd een tegengesteld variërende spanning en stroomuitvoer uit het circuit te implementeren en te extraheren met betrekking tot het zonlicht, maar een dieper onderzoek deed me beseffen dat het eigenlijk niet eerder tegengesteld zou moeten reageren overeenkomend met het zonlicht.

Omdat we in MPpT maximaal vermogen willen halen tijdens het piekuur en er tegelijkertijd voor zorgen dat de belasting het paneel en de efficiëntie niet belast.

Het volgende herziene diagram is nu logischer, laten we proberen het ontwerp snel te analyseren:

In het hierboven bijgewerkte ontwerp heb ik de volgende belangrijke wijziging aangebracht:

Ik heb een NPN-omvormer toegevoegd op pin3 van IC 2 zodat nu de PWM's van IC 2 de mosfet beïnvloeden om maximaal vermogen uit het paneel te halen en het vermogen geleidelijk af te nemen naarmate het zonlicht afneemt.

De PWM pulseert samen met de buck-converter en garandeert een perfecte compatibiliteit en maximale stroomafname van het paneel, maar neemt geleidelijk af als reactie op de afnemende intensiteit van de zon.

De bovenstaande opzet zorgt echter voor één belangrijk aspect, het zorgt voor een gebalanceerde input / output-vermogensverhouding, wat altijd een belangrijk probleem is bij MPPT-laders.

Als de belasting probeert om een ​​overmatige hoeveelheid stroom te onttrekken, treedt de stroombegrenzer BC557 onmiddellijk in werking om de storing van de soepele werking van de MPPT te voorkomen door de stroom naar de belasting tijdens die perioden af ​​te sluiten.

Bijwerken

Overweegt het definitieve ontwerp van een MPPT-circuit

Na rigoureuze verdere beoordelingen te hebben doorlopen, kon ik eindelijk concluderen dat de tweede hierboven besproken theorie niet correct kan zijn. De eerste theorie is logischer omdat een MPPT uitsluitend bedoeld is om de extra volt te extraheren en om te zetten in stroom die mogelijk beschikbaar is van een zonnepaneel.

Stel dat als het zonnepaneel 10V meer heeft dan de belastingspecificaties, we deze extra spanning via PWM's naar de buck-converter willen kanaliseren, zodat de buck-converter de gespecificeerde hoeveelheid spanning naar de belasting kan produceren zonder er een te laden. van de parameters.

Om dit te implementeren, zou de PWM proportioneel dunner moeten zijn terwijl de zon op zijn hoogtepunt was en de extra volt vrijgeeft.

Naarmate de zonne-energie echter afnam, zouden de PWM's moeten worden verbreed, zodat de buck-converter continu werd ingeschakeld met de optimale hoeveelheid stroom om de belasting met de opgegeven snelheid te leveren, ongeacht de intensiteit van de zon.

Om de bovenstaande procedures soepel en optimaal te laten verlopen, lijkt het eerste ontwerp het meest geschikt en degene die correct aan de bovenstaande eis zou kunnen voldoen.

Daarom kon het tweede ontwerp eenvoudig worden weggegooid en kon het eerste ontwerp worden afgerond als het juiste op 555 gebaseerde MPT-circuit.

Ik vond het niet gepast om het tweede ontwerp te verwijderen omdat er verschillende opmerkingen zijn die verband lijken te houden met het tweede ontwerp, en het verwijderen ervan zou de discussie verwarrend kunnen maken voor de lezers, daarom besloot ik de details ongewijzigd te houden en de positie met deze uitleg.