Circuito caricabatteria solare auto-ottimizzante

Il post discute un semplice circuito di carica batteria solare autoottimizzato basato su IC 555 con circuito convertitore buck che imposta e regola automaticamente la tensione di carica in risposta alle condizioni di luce solare sbiadita e cerca di mantenere una potenza di carica ottimale per la batteria, indipendentemente dal sole intensità dei raggi.

Utilizzando un progetto di convertitore buck PWM

Il convertitore buck PWM allegato garantisce una conversione efficiente in modo che il pannello non sia mai sottoposto a condizioni di stress.

Ne ho già discusso uno interessante circuito caricatore solare di tipo MPPT basato su PWM solare , il progetto seguente può essere considerato una versione aggiornata dello stesso in quanto include uno stadio di convertitore buck che rende il progetto ancora più efficiente rispetto alla controparte precedente.

Nota: collegare un resistore da 1K tra il pin5 e la massa di IC2 per il corretto funzionamento del circuito.

La proposta di auto ottimizzazione solare circuito caricabatteria con il circuito del convertitore buck può essere compreso con l'aiuto della seguente spiegazione:

Il circuito è costituito da tre fasi di base, vale a dire: l'ottimizzatore di tensione solare PWM che utilizza una coppia di IC 555 sotto forma di IC1 e IC2, l'amplificatore di corrente PWM mosfet e il convertitore buck che utilizza L1 ei componenti associati.

IC1 è predisposto per produrre una frequenza di circa 80 Hz mentre IC2 è configurato come comparatore e generatore PWM.

Gli 80 Hz da IC 1 vengono inviati al pin2 di IC2 che utilizza questa frequenza per produrre onde triangolari attraverso C1 .... che vengono ulteriormente confrontate con i potenziali istantanei sul suo pin5 per dimensionare i PWM corretti sul suo pin3.

Il potenziale pin5, come si può vedere nel diagramma, è derivato dal pannello solare attraverso uno stadio divisore di potenziale e uno stgae collettore comune BJT.

Il preset posizionato con questo divisore di potenziale viene inizialmente regolato in modo appropriato in modo tale che alla tensione di picco del pannello solare l'uscita dal convertitore buck produca l'ampiezza ottimale di tensione che si adatta al livello di carica della batteria collegata.

Una volta impostato quanto sopra, il riposo viene gestito automaticamente dallo stadio IC1 / IC2.

Durante il picco di luce solare, i PWM vengono opportunamente accorciati garantendo una sollecitazione minima sul pannello solare ma producendo la tensione ottimale corretta per la batteria a causa della presenza dello stadio del convertitore buck (un tipo di design buck boost è il metodo più efficiente per ridurre una sorgente di tensione senza sottolineare i parametri di origine)

Ora, quando la luce del sole inizia a diminuire, anche la tensione attraverso il divisore di potenziale impostato inizia a scendere proporzionalmente, il che viene rilevato sul pin5 di IC2 ... al rilevamento di questo graduale deterioramento della tensione di campionamento, IC2 inizia ad allargare i PWM in modo che l'uscita buck è in grado di mantenere la tensione di carica della batteria ottimale richiesta, questo implica che la batteria continui a ricevere la corretta quantità di energia indipendentemente dall'illuminazione ritardante del sole.

L1 deve essere dimensionato in modo appropriato in modo da generare il livello di tensione ottimale approssimativo per la batteria quando il pannello solare è al suo picco specifico o in altre parole quando la luce solare è nella posizione più favorevole per il pannello solare.

RX viene introdotto per determinare e limitare il limite massimo di corrente di carica per la batteria, può essere calcolato con l'aiuto della seguente formula:

Rx = 0,7 x 10 / Batteria AH

Come configurare il file sopra circuito di carica batterie solare autoottimizzazione con circuito convertitore buck.

Supponiamo che un pannello solare da 24 V di picco sia selezionato per caricare una batteria da 12 V, il circuito può essere impostato come indicato di seguito:

Inizialmente non collegare alcuna batteria all'uscita

Collegare 24 V da un adattatore C / DC esterno attraverso i punti in cui è necessario alimentare l'ingresso del pannello solare.

Collegare un 12 V per il circuito IC1 / IC2 da un altro adattatore CA / CC.

Regolare il potenziale divisore 10k preimpostato fino a raggiungere un potenziale di circa 11,8 V al pin5 di IC2.

Successivamente, attraverso alcune modifiche di errore di prova e ottimizza il numero di giri di L1 fino a quando non viene misurato un 14,5 V attraverso l'uscita in cui è necessario collegare la batteria.

È tutto! il circuito è ora impostato e pronto per essere utilizzato con il pannello solare previsto per ottenere procedure di ricarica basate su PWM PWM ottimizzate e altamente efficienti.

In quanto sopra circuito caricabatteria solare auto-ottimizzante con circuito convertitore buck Ho cercato di implementare ed estrarre una tensione e corrente in uscita dal circuito che variano in modo opposto rispetto alla luce solare, tuttavia un'indagine più approfondita mi ha fatto capire che in realtà non dovrebbe rispondere in modo opposto piuttosto corrispondente alla luce del sole.

Perché in MPpT vogliamo estrarre la massima potenza durante le ore di punta assicurandoci anche che il carico non grava sul pannello e sulla sua efficienza.

Il seguente diagramma rivisto ora ha un senso migliore, proviamo ad analizzare rapidamente il progetto:

Nel progetto aggiornato sopra ho apportato la seguente importante modifica:

Ho aggiunto un inverter NPN al pin3 di IC 2 in modo che ora i PWM di IC 2 influenzino il mosfet per estrarre la massima potenza dal pannello e ridurre la potenza gradualmente al diminuire della luce solare.

Gli impulsi PWM insieme al convertitore buck garantiscono una perfetta compatibilità e la massima estrazione di potenza dal pannello, ma diminuisce gradualmente in risposta alla diminuzione dell'intensità del sole.

Tuttavia, la configurazione di cui sopra garantisce un aspetto importante, garantisce un rapporto di potenza in ingresso / uscita bilanciato che è sempre un problema chiave nei caricabatterie MPPT.

Inoltre se nel caso in cui il carico cerchi di estrarre una quantità eccessiva di corrente, il limitatore di corrente BC557 interviene immediatamente prevenendo l'interruzione del buon funzionamento dell'MPPT interrompendo l'alimentazione al carico durante quei periodi.

Aggiornare

Contemplando il progetto finalizzato di un circuito MPPT

Dopo aver superato rigorose ulteriori valutazioni, ho potuto finalmente concludere che la seconda teoria discussa sopra non può essere corretta. La prima teoria ha più senso poiché un MPPT ha il solo scopo di estrarre e convertire i volt aggiuntivi in ​​corrente che può essere disponibile da un pannello solare.

Ad esempio, supponiamo che se il pannello solare avesse 10 V in più rispetto alle specifiche di carico, allora vorremmo canalizzare questa tensione extra al convertitore buck attraverso PWM in modo tale che il convertitore buck sia in grado di produrre la quantità di tensione specificata al carico senza caricarne alcuno dei parametri.

Per implementare ciò, il PWM dovrebbe essere proporzionalmente più sottile mentre il sole era al culmine e rilasciava i volt extra.

Tuttavia, con la diminuzione della potenza del sole, i PWM dovrebbero ampliarsi in modo che il convertitore buck fosse continuamente abilitato con la quantità ottimale di energia per fornire il carico alla velocità specificata indipendentemente dall'intensità del sole.

Per consentire alle procedure di cui sopra di svolgersi senza intoppi e in modo ottimale, il primo progetto sembra essere quello più appropriato e quello che potrebbe soddisfare correttamente il requisito di cui sopra.

Pertanto il secondo progetto potrebbe essere semplicemente scartato e il primo progetto finalizzato come il corretto circuito MPT basato su 555.

Non ho trovato appropriato eliminare il secondo disegno perché ci sono vari commenti che sembrano essere collegati al secondo disegno, e rimuoverlo potrebbe creare confusione per i lettori, quindi ho deciso di mantenere i dettagli così come sono e chiarire il posizione con questa spiegazione.