100 Ah akumuliatoriaus saulės įkrovos valdiklis

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Šis išsamus saulės įkrovos valdiklis sukurtas taip, kad efektyviai įkrautų didelę 12 V 100 Ah bateriją. Saulės įkroviklis yra praktiškai atsparus akumuliatoriaus perkrovos, apkrovos trumpojo jungimo ar dabartinių sąlygų požiūriu.

Pagrindiniai šios 100 Ah saulės reguliatoriaus grandinės elementai yra saulės baterija ir (12 V) baterija. Baterija čia veikia kaip energijos kaupimo blokas.



Žemos įtampos nuolatinės srovės lempos ir panašūs dalykai gali būti varomi tiesiai iš akumuliatoriaus, o a galios keitiklis galima valdyti tiesioginę baterijos įtampą į 240 V kintamą.

Nepaisant to, visos šios programos paprastai nėra šio turinio tema užsikabinęs bateriją su saulės baterija . Gali atrodyti per daug viliojanti, kad įkraunant saulės baterijas būtų galima tiesiogiai prijungti akumuliatorių, tačiau tai niekada nerekomenduojama. Tinkamas įkrovimo valdiklis yra labai svarbus norint įkrauti bet kurią bateriją iš saulės kolektoriaus.



Pagrindinė įkrovimo valdiklio svarba yra sumažinti įkrovimo srovę esant didžiausiai saulės šviesai, kai saulės baterijų skydelis išleidžia didesnį srovės kiekį, viršijantį reikalaujamą akumuliatoriaus lygį.

Tai tampa svarbu, nes įkraunant didelę srovę, galima labai pakenkti akumuliatoriui ir tai tikrai gali sumažinti gyvenimo trukmę.

Jei nėra įkrovimo valdiklio, gali kilti pavojus perkraunant akumuliatorių paprastai artėja, nes saulės kolektoriaus srovę tiesiogiai lemia saulės apšvitos lygis arba krintančios saulės kiekis.

Iš esmės rasite keletą būdų, kaip valdyti įkrovimo srovę: per serijos reguliatorius arba lygiagretus reguliatorius.

Nuosekli reguliatoriaus sistema paprastai yra tranzistoriaus pavidalo, kuris nuosekliai įvedamas tarp saulės kolektoriaus ir akumuliatoriaus.

Lygiagretusis reguliatorius yra a formos „šunto“ reguliatorius pritvirtintas lygiagrečiai su saulės baterija ir baterija. The 100 Ah reguliatorius paaiškinta šiame įraše, iš tikrųjų yra lygiagretaus tipo saulės reguliatoriaus valdiklis.

Pagrindinis bruožas a šunto reguliatorius yra tai, kad jam nereikia didelių srovių, kol baterija nėra visiškai įkrauta. Kalbant praktiškai, jos pačios dabartinis suvartojimas yra toks mažas, kad jo galima nepaisyti.

Kartą akumuliatorius visiškai įkrautas tačiau perteklinė galia išsisklaido šilumoje. Tiksliau didesnėse saulės baterijose tam aukštajam temperatūrai reikalinga palyginti didžiulė reguliatoriaus struktūra.

Kartu su tikruoju tikslu, padorus įkrovimo valdiklis be to, užtikrina saugumą įvairiais būdais ir apsaugą nuo gilaus akumuliatoriaus išsikrovimo elektroninis saugiklis ir patikimą akumuliatoriaus ar saulės baterijos poliškumo keitimo saugumą.

Vien dėl to, kad visą grandinę maitina akumuliatorius per neteisingą poliškumo apsauginį diodą D1, saulės įkrovimo reguliatorius ir toliau veikia normaliai, net jei saulės kolektorius neteikia srovės.

Kontūre naudojama nereguliuojama akumuliatoriaus įtampa (jungtis D2-R4) kartu su itin tikslia 2,5 V etalonine įtampa, kuri generuojama naudojant zenerio diodą D5.

Kadangi pats įkrovimo reguliatorius puikiai veikia esant mažesnei nei 2 mA srovei, akumuliatorius beveik neįkraunamas naktį arba kai dangus debesuotas.

Mažiausias srovės suvartojimas grandinėje pasiekiamas naudojant maitinimo MOSFET tipo BUZ11, T2 ir T3, kurių perjungimas priklauso nuo įtampos, tai leidžia jiems veikti praktiškai esant nulinei pavaros galiai.

Siūlomas saulės energijos įkrovos valdymas 100 Ah akumuliatoriui stebi akumuliatorių įtampą ir reguliuoja tranzistoriaus T1 laidumo lygį.

Kuo didesnė akumuliatoriaus įtampa, tuo didesnė bus srovė, einanti per T1. Dėl to įtampos kritimas aplink R19 tampa didesnis.

Ši įtampa visoje R19 tampa MOSFET T2 vartų perjungimo įtampa, dėl kurios MOSFET sunkiau persijungia, sumažindama jo nutekėjimą į šaltinį.

Dėl to saulės kolektorius labiau apkraunamas, o tai išsklaido perteklinę srovę per R13 ir T2.

„Schottky“ diodas D7 apsaugo akumuliatorių nuo atsitiktinio saulės kolektoriaus „+“ ir „-“ gnybtų pasikeitimo.

Šis diodas papildomai sustabdo srovės srautą iš akumuliatoriaus į saulės kolektorių, jei skydo įtampa nukrinta žemiau akumuliatoriaus įtampos.

Kaip veikia reguliatorius

100 Ah saulės įkroviklio reguliatoriaus schema matoma aukščiau pateiktame paveikslėlyje.

Pagrindiniai grandinės elementai yra pora „sunkių“ MOSFET ir keturvietis op amp IC.

Šios IC funkciją galima būtų suskirstyti į 3 dalis: įtampos reguliatorius, pastatytas aplink IC1a, akumuliatoriaus perkrovos valdiklis, sukonfigūruotas aplink IC1d, ir elektroninis apsauga nuo trumpojo jungimo laidinis aplink IC1c.

IC1 veikia kaip pagrindinis valdymo komponentas, o T2 veikia kaip pritaikomas galios rezistorius. T2 kartu su R13 elgiasi kaip aktyvi apkrova saulės kolektoriaus išėjime. Reguliatoriaus veikimas yra gana paprastas.

Kintama akumuliatoriaus įtampos dalis per įtampos skirstytuvą R4-P1-R3 yra įjungiama į invertuotą valdymo stiprintuvo IC1a įėjimą. Kaip jau buvo aptarta anksčiau, 2,5 V etaloninė įtampa naudojama atvirkštinei įvesties op stiprintuvui.

Saulės reguliavimo darbo procedūra yra gana linijinė. IC1a patikrina akumuliatoriaus įtampą ir, kai tik pasiekia pilną įkrovą, įjungia T1, T2, sukeldamas saulės įtampos perjungimą per R13.

Tai užtikrina, kad saulės baterija nėra per daug apkrauta ar įkrauta. IC1b ir D3 dalys naudojamos „akumuliatoriaus įkrovimo“ būsenai nurodyti.

Šviesos diodas užsidega, kai akumuliatoriaus įtampa pasiekia 13,1 V ir kai pradedamas akumuliatoriaus įkrovimo procesas.

Kaip veikia apsaugos etapai

Opamp IC1d yra sukurtas kaip lyginamasis elementas, skirtas stebėti baterija išsekusi įtampos lygį ir užtikrina apsaugą nuo gilaus išlydžio, ir MOSFET T3.

Baterijos įtampa pirmiausia proporcingai sumažėja iki maždaug 1/4 nominalios vertės, naudojant varžinį daliklį R8 / R10, po kurio ji palyginama su 23 V etalonine įtampa, gaunama per D5. Palyginimą atlieka IC1c.

Potencialų daliklių rezistoriai parenkami taip, kad IC1d išėjimas sumažėtų žemiau, kai akumuliatoriaus įtampa nukrenta žemiau apytikslės 9 V vertės.

Vėliau „MOSFET T3“ slopina ir nutraukia įžeminimo jungtį, esančią akumuliatoriuje ir krovinyje. Dėl R11 grįžtamojo rezistoriaus generuojamos histerezės, lygintuvas nekeičia būsenos, kol akumuliatoriaus įtampa vėl nepasiekia 12 V.

Elektrolitinis kondensatorius C2 slopina giluminio iškrovimo apsaugą, kad ji neįsijungtų dėl momentinių įtampos kritimų dėl, pavyzdžiui, įjungiant didžiulę apkrovą.

Apsauga nuo trumpojo jungimo, įtraukta į grandinę, veikia kaip elektroninis saugiklis. Jei netyčia įvyksta trumpasis jungimas, jis nutraukia akumuliatoriaus apkrovą.

Tas pats taip pat įgyvendinamas per T3, kuris parodo lemiamą „MOSFET T13“ dvigubą funkciją. MOSFET veikia ne tik kaip trumpasis jungiklis, bet ir jo nutekėjimo į šaltinį jungtis taip pat atlieka savo vaidmenį kaip skaičiavimo rezistorius.

R12 / R18 sumažina įtampos kritimą, sukeltą per šį rezistorių, ir vėliau pritaikomas palyginamojo IC1c invertuojančiam įėjimui.

Čia taip pat naudojama kaip tiksli D5 įtampa. Kol apsauga nuo trumpojo jungimo lieka neaktyvi, IC1c ir toliau teikia „aukštą“ loginę išvestį.

Šis veiksmas blokuoja D4 laidumą taip, kad IC1d išėjimas lemia tik T3 vartų potencialą. Vartų įtampos diapazonas nuo maždaug 4 V iki 6 V pasiekiamas naudojant varžinį daliklį R14 / R15, leidžiantį nustatyti aiškų įtampos kritimą per T3 nutekėjimo į šaltinį sankryžą.

Kai apkrovos srovė pasiekia aukščiausią lygį, įtampos kritimas greitai padidėja, kol lygio pakanka tiesiog perjungti IC1c. Dėl to jo produkcija tampa logiška.

Dėl šios priežasties dabar įsijungia diodas D4, leidžiantis sutrumpinti T3 vartus. Dėl to dabar MOSFET išsijungia, sustabdydamas dabartinį srautą. R / C tinklas R12 / C3 nusprendžia elektroninio saugiklio reakcijos laiką.

Nustatomas gana vangus reakcijos laikas, kad būtų išvengta neteisingo elektroninio saugiklio veikimo dėl atsitiktinio momento didelio srovės padidėjimo.

Šviesos diodas D6 taip pat naudojamas kaip 1,6 V atskaitos taškas, užtikrinant, kad C3 negalėtų įkrauti virš šio įtampos lygio.

Pašalinus trumpąjį jungimą ir atėmus apkrovą nuo akumuliatoriaus, C3 palaipsniui iškraunamas per šviesos diodą (tai gali užtrukti iki 7 sekundžių). Kadangi elektroninis saugiklis suprojektuotas pakankamai vangiai, dar nereiškia, kad apkrovos srovei bus leista pasiekti per didelius lygius.

Prieš pradedant aktyvuoti elektroninį saugiklį, T3 vartų įtampa ragina MOSFET apriboti išėjimo srovę iki taško, nustatyto nustatant iš anksto nustatytą P2.

Siekiant užtikrinti, kad niekas nesudegtų ir nebūtų bulvytės, grandinėje papildomai yra standartinis saugiklis F1, kuris nuosekliai pritvirtintas prie akumuliatoriaus, ir užtikrina, kad galimas grandinės gedimas nesukels tiesioginės katastrofos.

Kaip pagrindinis gynybinis skydas, D2 buvo įtrauktas į grandinę. Šis diodas apsaugo IC1a ir IC1b įėjimus nuo pažeidimų dėl atsitiktinio atvirkštinio akumuliatoriaus sujungimo.

Saulės skydo pasirinkimas

Sprendimas dėl tinkamiausios saulės baterijos natūraliai priklauso nuo akumuliatoriaus Ah įvertinimo, su kuriuo ketinate dirbti.

Saulės įkrovimo reguliatorius iš esmės yra skirtas saulės kolektoriams, kurių vidutinė išėjimo įtampa yra nuo 15 iki 18 voltų ir nuo 10 iki 40 vatų. Šios plokštės paprastai tampa tinkamos naudoti nuo 36 iki 100 Ah baterijoms.

Nepaisant to, kadangi saulės įkrovimo reguliatorius nurodo optimalų 10 A srovės naudojimą, gali būti naudojamos 150 vatų saulės baterijos.

Taip pat galima naudoti saulės įkroviklio reguliatoriaus grandinę vėjo malūnai ir su kitais įtampos šaltiniais, jei įėjimo įtampa yra 15-18 V diapazone.

Didžioji šilumos dalis išsisklaido per aktyvią apkrovą T2 / R13. Nereikia nė sakyti, kad MOSFET turėtų būti efektyviai aušinamas per radiatorių, o R13 turėtų būti tinkamai įvertintas, kad atlaikytų ypač aukštą temperatūrą.

R13 galia turi atitikti saulės kolektoriaus reitingą. Esant (kraštutiniam) scenarijui, kai saulės kolektorius yra sujungtas su 21 V išėjimo įtampa be apkrovos ir 10 A trumpojo jungimo srove, tokiu atveju T2 ir R13 pradeda sklaidyti įtampai lygiavertę galią skirtumas tarp akumuliatoriaus ir saulės kolektoriaus (maždaug 7 V), padaugintas iš trumpojo jungimo srovės (10 A), arba tiesiog 70 vatų!

Tai gali atsitikti, kai baterija bus visiškai įkrauta. Didžioji galia atleidžiama per R13, nes tada MOSFET siūlo labai mažą pasipriešinimą. MOSFET rezistoriaus R13 vertę galima greitai nustatyti pagal šį Ohmo įstatymą:

R13 = P x Idu= 70 x 10du= 0,7 omai

Tačiau ši ekstremali saulės baterijų galia gali atrodyti neįprasta. Saulės įkrovos reguliatoriaus prototipe buvo naudojama 0,25 Ω / 40 W varža, susidedanti iš keturių lygiagrečių pritvirtintų rezistorių 1Ω / 10 W. Būtinas T3 aušinimas apskaičiuojamas tuo pačiu būdu.

Darant prielaidą, kad didžiausia išėjimo srovė yra 10 A (tai lyginama su maždaug 2,5 V įtampos kritimu per nutekėjimo šaltinio sandūrą), tada reikia įvertinti didžiausią apie 27 W sklaidą.

Norint garantuoti tinkamą T3 aušinimą net esant aukštai fono temperatūrai (pvz., 50 ° C), šilumos kriaukle turi būti naudojama 3,5 K / W arba mažesnė šiluminė varža.

T2, T3 ir D7 dalys yra išdėstytos vienoje konkrečioje PCB pusėje, palengvindamos jų lengvai pritvirtinimą prie vieno bendro radiatoriaus (su izoliaciniais komponentais).

Taigi reikia įtraukti šių trijų puslaidininkių sklaidą, ir mes tokiu atveju norime radiatoriaus, kurio šiluminės charakteristikos yra 1,5 K / W arba didesnės. Dalių sąraše aprašytas tipas atitinka šią sąlygą.

Kaip nustatyti

Laimei, 100 Ah akumuliatoriaus saulės reguliatoriaus grandinę nustatyti gana lengva. Nepaisant to, užduotis reikalauja poros (reguliuojami) maitinimo šaltiniai .

Vienas iš jų sureguliuojamas iki 14,1 V išėjimo įtampos ir sujungiamas su akumuliatoriaus laidais (pažymėtais „accu“) PCB. Antrasis maitinimo šaltinis turi turėti srovės ribotuvą.

Šis maitinimas sureguliuojamas atsižvelgiant į saulės kolektoriaus atviros grandinės įtampą (pavyzdžiui, 21 V, kaip ir anksčiau nurodytoje sąlygoje) ir sujungtas su kastuvo gnybtais, pažymėtais „ląstelės“.

Tinkamai sureguliavus P1, įtampa turėtų sumažėti iki 14,1 V. Prašau nesijaudinti, nes srovės ribotuvas ir D7 garantuoja, kad visiškai nieko negali būti blogai!

Norėdami efektyviai reguliuoti P2, turite dirbti su apkrova, kuri yra šiek tiek didesnė už didžiausią apkrovą, kuri gali atsirasti išėjime. Jei norite išgauti maksimalų iš šio dizaino, pabandykite pasirinkti 10 A apkrovos srovę.

Tai galima pasiekti naudojant 1Ω x120 W apkrovos rezistorių, kurį sudaro, pavyzdžiui, 10 lygiagrečių 10Ω / 10 W rezistorių. Iš anksto nustatytas P2 pradžioje sukamas į „Maksimalus (valytuvas link R14).

Po to apkrova pritvirtinama prie laidų, pažymėtų „apkrova“ PCB. Lėtai ir atsargiai sureguliuokite P2, kol pasieksite lygį, kai T3 tiesiog išsijungia ir nutraukia apkrovą. Pašalinus apkrovos rezistorius, „apkrovos“ laidus galima trumpam sutrumpinti, kad būtų galima patikrinti, ar elektroninis saugiklis veikia tinkamai.

PCB maketai

Dalių sąrašas

Rezistoriai:
RI = 1k
R2 = 120 tūkst
R3, R20 = 15k
R4, R15, R19 = 82k
R5 = 12 tūkst
R6 = 2,2 tūkst
R7, R14, R18, R21 = 100 tūkst
R8, R9 = 150 tūkst
R10 = 47 tūkst
R11 = 270 tūkst
R12, R16 = 1M
R13 = žr. Tekstą
R17 = 10 tūkst
P1 = 5k iš anksto nustatytas
P2 = iš anksto nustatytas 50 tūkst
Kondensatoriai:
Cl = 100 nF
C2 = 2,2uF / 25V radialinis
C3 = 10uF / 16V
Puslaidininkiai:
D1, D2, D4 = 1N4148
D3,136 = raudona LED lemputė
D5 = LM336Z-2.5
D7 = BYV32-50
T1 = BC547
T2, T3 = BUZ11
IC1 = TL074
Įvairūs:
F1 = saugiklis 10 A (T) su PCB laikiklio laikikliu
8 mentės gnybtai, skirti tvirtinti varžtais
Radiatorius 1.251VW




Pora: Sinuso-kosinuso bangos formos generatoriaus grandinė Kitas: nuo 100 iki 160 vatų galios stiprintuvo grandinė naudojant vieną IC OPA541