Savarankiškai optimizuojanti saulės baterijų įkroviklio grandinė

Šiame įraše aptariama paprasta savaime optimizuojanti saulės baterijų įkroviklio grandinė su „buck konverterio“ grandine, kuri automatiškai nustato ir reguliuoja įkrovimo įtampą, reaguodama į blėstančias saulės sąlygas, ir bando išlaikyti optimalią akumuliatoriaus įkrovimo galią, nepaisant saulės spindulių intensyvumas.

PWM Buck Converter Design naudojimas

Pritvirtintas PWM bagažinės keitiklis užtikrina efektyvų konversiją, kad skydelis niekada nepatirtų stresinių sąlygų.

Aš jau aptariau vieną įdomų saulės PWM pagrindu veikianti MPPT tipo saulės įkroviklio grandinė , šis dizainas gali būti laikomas patobulinta tos pačios versijos versija, nes ji apima „buck konverterio“ pakopą, todėl dizainas tampa dar efektyvesnis nei ankstesnis atitikmuo.

Pastaba: Prijunkite 1K varžą prie pin5 ir IC2 įžeminimo, kad tinkamai veiktų grandinė.

Siūlomas saulės energijos optimizavimas akumuliatoriaus įkroviklio grandinė su „buck“ keitiklio grandine gali būti suprantamas naudojant šį paaiškinimą:

Grandinę sudaro trys pagrindiniai etapai: PWM saulės įtampos optimizatorius, naudojant pora IC 555 IC1 ir IC2 pavidalu, „mosfet“ PWM srovės stiprintuvas ir „Buck“ keitiklis, naudojant L1 ir susijusius komponentus.

IC1 yra sukonstruotas taip, kad sukurtų apie 80 Hz dažnį, o IC2 yra sukonfigūruotas kaip lyginamasis ir PWM generatorius.

80 Hz nuo IC 1 yra tiekiamas į IC2 kaištį 2, kuris naudoja šį dažnį gamindamas trikampio bangas per C1 .... kurios toliau lyginamos su momentiniais jo kaiščio 5 potencialais, norint nustatyti teisingus PWM prie jo kaiščio3.

Pin5 potencialas, kaip matyti diagramoje, gaunamas iš saulės kolektoriaus per potencialų daliklio pakopą ir BJT bendrą kolektorių.

Iš anksto nustatytas su šiuo potencialų dalikliu iš pradžių yra tinkamai sureguliuotas taip, kad esant didžiausiai saulės kolektoriaus įtampai, iš „Buck“ keitiklio išvesties būtų optimalus įtampos dydis, atitinkantis prijungto akumuliatoriaus įkrovimo lygį.

Nustačius aukščiau nurodytą laiką, IC1 / IC2 etapas automatiškai valdo poilsį.

Didžiausio saulės spindulių metu PWM tinkamai sutrumpėja, užtikrinant minimalų saulės kolektoriaus įtempimą, tačiau sukuriant teisingą optimalią baterijos įtampą dėl to, kad yra „buck“ keitiklio pakopa („buck boost“ tipo konstrukcija yra efektyviausias būdas sumažinti įtampos šaltinį neakcentuojant šaltinio parametrų)

Dabar, kai saulės šviesa pradeda mažinti įtampą per nustatytą potencialų daliklį, taip pat pradeda proporcingai kristi, kuri aptinkama IC2 pin5 .... sugeba palaikyti reikiamą optimalią akumuliatoriaus įkrovimo įtampą, tai reiškia, kad akumuliatorius ir toliau gauna teisingą energijos kiekį, neatsižvelgiant į saulės lėtą apšvietimą.

L1 turėtų būti tinkamai suprojektuotas taip, kad generuotų apytikslį optimalų akumuliatoriaus įtampos lygį, kai saulės baterijų skydelis yra didžiausias, arba, kitaip tariant, kai saulės šviesa yra palankiausioje saulės kolektoriaus padėtyje.

RX yra įvestas nustatant ir apribojant maksimalią akumuliatoriaus įkrovimo srovės ribą, jis gali būti apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Rx = 0,7 x 10 / Baterijos AH

Kaip sukurti aukščiau savaime optimizuojanti saulės baterijų įkroviklio grandinė su „buck“ keitiklio grandine.

Tarkime, kad 12 V baterijai įkrauti pasirinktas 24 V smailės saulės kolektorius, grandinę galima nustatyti taip, kaip nurodyta toliau:

Iš pradžių prie išėjimo nejunkite jokios baterijos

Prijunkite 24 V įtampą iš išorinio nuolatinės srovės adapterio tose vietose, kur reikia maitinti saulės kolektoriaus įėjimą.

Prijunkite 12 V įtampą IC1 / IC2 grandinei iš kito AC / DC adapterio.

Koreguokite iš anksto nustatytą potencialų daliklį 10k, kol IC2 pin5 bus pasiektas maždaug 11,8 V potencialas.

Tada atlikdami bandomąją klaidą sureguliuokite ir optimizuokite L1 posūkių skaičių, kol išvestyje, kur reikia prijungti akumuliatorių, bus išmatuotas 14,5 V.

Tai viskas! grandinė dabar nustatyta ir paruošta naudoti su numatytu saulės kolektoriumi, kad būtų galima gauti optimizuotas labai efektyvias PWM „buck“ pagrįstas įkrovimo procedūras.

Pirmiau savarankiškai optimizuojanti saulės baterijų įkroviklio grandinė su „buck konverterio“ grandine. Aš bandžiau įgyvendinti ir išgauti iš grandinės priešingai kintančią įtampą ir srovę saulės šviesos atžvilgiu, tačiau gilesnis tyrimas leido suprasti, kad iš tikrųjų tai neturėtų atsakyti priešingai atitinkanti saulės šviesą.

Kadangi MPpT metu mes norime išgauti maksimalią galią piko metu, kartu užtikrindami, kad apkrova nepakenktų skydui ir jo efektyvumui.

Ši pataisyta diagrama dabar yra prasmingesnė, pabandykime greitai išanalizuoti dizainą:

Pirmiau pateiktame atnaujintame projekte padariau šiuos svarbius pakeitimus:

Aš pridėjau NPN keitiklį prie IC 2 pin3, kad dabar IC 2 PWM paveiktų „mosfet“, kad iš skydo išgautų maksimalią galią ir laipsniškai mažintų galią mažėjant saulės šviesai.

PWM impulsai kartu su „buck“ keitikliu garantuoja puikų suderinamumą ir maksimalų energijos išgavimą iš skydelio, tačiau palaipsniui mažėja, atsižvelgiant į mažėjantį saulės intensyvumą.

Tačiau pirmiau nustatyta sąlyga užtikrina vieną svarbų aspektą, ji užtikrina subalansuotą įvesties / išvesties galios santykį, kuris visada yra pagrindinis MPPT įkroviklių klausimas.

Be to, jei tuo atveju, kai apkrova bando išgauti per daug srovės, BC557 srovės ribotuvas nedelsdamas pradeda veikti, kad būtų išvengta sklandaus MPPT veikimo sutrikimo nutraukiant apkrovos maitinimą tais laikotarpiais.

Atnaujinti

Svarstymas apie galutinį MPPT grandinės projektą

Atlikęs griežtus tolesnius vertinimus galėčiau padaryti išvadą, kad antroji pirmiau aptarta teorija negali būti teisinga. Pirmoji teorija yra prasmingesnė, nes MPPT yra skirtas tik papildomiems voltams išgauti ir konvertuoti į srovę, kurią gali gauti saulės kolektorius.

Pvz., Tarkime, jei saulės baterijų skydelyje būtų 10 V daugiau nei apkrovos specifikacijos, mes norėtume nukreipti šią papildomą įtampą į „Buck“ keitiklį per PWM taip, kad „Buck“ keitiklis galėtų pagaminti nurodytą įtampos kiekį į apkrovą, neįkeldamas jokio parametrų.

Norint tai įgyvendinti, PWM turėtų būti proporcingai plonesnis, kol saulė buvo didžiausias ir atleido papildomus voltus.

Tačiau mažėjant saulės energijai, PWM reikės išplėsti, kad nuolatinis keitiklis būtų nuolat įjungiamas optimaliu energijos kiekiu, kad būtų galima tiekti apkrovą nurodytu greičiu, neatsižvelgiant į saulės intensyvumą.

Norint, kad pirmiau minėtos procedūros vyktų sklandžiai ir optimaliai, atrodo, kad pirmasis dizainas yra tinkamiausias ir tas, kuris galėtų tinkamai įvykdyti pirmiau nurodytą reikalavimą.

Todėl antrasis dizainas gali būti paprasčiausiai atmestas, o pirmasis - baigtas kaip teisinga 555 pagrindu sukurta MPT grandinė.

Nemaniau, kad tikslinga ištrinti antrąjį dizainą, nes yra įvairių komentarų, kurie, atrodo, yra susiję su antruoju dizainu, ir jį pašalinus diskusija skaitytojams gali būti paini, todėl nusprendžiau pasilikti tokią informaciją, kokia yra, ir paaiškinti poziciją su šiuo paaiškinimu.