Selbstoptimierender Solarbatterieladekreis

In diesem Beitrag wird eine einfache, auf IC 555 basierende selbstoptimierende Solarbatterieladeschaltung mit Abwärtswandlerschaltung erörtert, die die Ladespannung automatisch an die schwindenden Sonnenlichtbedingungen anpasst und anpasst und versucht, unabhängig von der Sonne eine optimale Ladeleistung für die Batterie aufrechtzuerhalten Strahlintensitäten.

Verwenden eines PWM-Buck-Konverter-Designs

Der angeschlossene PWM-Abwärtswandler gewährleistet eine effiziente Umwandlung, sodass das Panel niemals stressigen Bedingungen ausgesetzt ist.

Ich habe bereits eine interessante besprochen Solar-PWM-basierte MPPT-Solarladeschaltung Das folgende Design kann als aktualisierte Version desselben angesehen werden, da es eine Abwärtswandlerstufe enthält, wodurch das Design noch effizienter als das vorherige Gegenstück ist.

Hinweis: Bitte schließen Sie einen 1K-Widerstand an Pin5 und Masse von IC2 an, um eine ordnungsgemäße Funktion der Schaltung zu gewährleisten.

Das vorgeschlagene selbstoptimierende Solar Batterieladekreis mit Abwärtswandlerschaltung kann mit Hilfe der folgenden Erklärung erfasst werden:

Die Schaltung besteht aus drei Grundstufen: dem PWM-Solarspannungsoptimierer mit einigen IC 555 in Form von IC1 und IC2, dem Mosfet-PWM-Stromverstärker und dem Tiefsetzsteller mit L1 und den zugehörigen Komponenten.

IC1 ist so konstruiert, dass es eine Frequenz von ungefähr 80 Hz erzeugt, während IC2 als Komparator und PWM-Generator konfiguriert ist.

Die 80 Hz von IC 1 werden Pin 2 von IC2 zugeführt, der diese Frequenz zur Erzeugung von Dreieckswellen über C1 verwendet. Diese werden weiter mit den Momentanpotentialen an Pin 5 verglichen, um die richtigen PWMs an Pin 3 zu dimensionieren.

Das Pin5-Potential, wie im Diagramm zu sehen ist, wird vom Solarpanel über eine Potentialteilerstufe und einen BJT-Common-Collector-Stgae abgeleitet.

Die mit diesem Potentialteiler positionierte Voreinstellung wird anfänglich entsprechend eingestellt, so dass bei der maximalen Spannung des Solarpanels der Ausgang des Tiefsetzstellers die optimale Spannungsgröße erzeugt, die dem Ladezustand der angeschlossenen Batterie entspricht.

Sobald das oben Gesagte eingestellt ist, wird der Rest automatisch von der IC1 / IC2-Stufe erledigt.

Während der Sonneneinstrahlung werden die PWMs entsprechend verkürzt, um eine minimale Belastung des Solarmoduls zu gewährleisten und gleichzeitig aufgrund des Vorhandenseins der Buck-Konverterstufe die richtige optimale Spannung für die Batterie zu erzeugen (ein Buck-Boost-Design ist die effizienteste Methode zur Reduzierung einer Spannungsquelle ohne die Quellparameter zu betonen)

Wenn nun das Sonnenlicht abnimmt, beginnt auch die Spannung über dem eingestellten Potentialteiler proportional abzufallen, was an Pin 5 von IC2 erfasst wird. Beim Erfassen dieser allmählichen Verschlechterung der Abtastspannung beginnt IC2, die PWMs zu verbreitern, so dass der Buck-Ausgang Wenn die erforderliche optimale Batterieladespannung aufrechterhalten werden kann, bedeutet dies, dass die Batterie unabhängig von der verzögerten Beleuchtung der Sonne weiterhin die richtige Energiemenge erhält.

L1 sollte angemessen dimensioniert sein, damit es den ungefähren optimalen Spannungspegel für die Batterie erzeugt, wenn das Solarpanel seine Spitzenspezifikation erreicht oder mit anderen Worten, wenn sich das Sonnenlicht in der für das Solarpanel günstigsten Position befindet.

RX wird eingeführt, um die maximale Ladestromgrenze für den Akku zu bestimmen und einzuschränken. Es kann mit Hilfe der folgenden Formel berechnet werden:

Rx = 0,7 x 10 / Batterie AH

So richten Sie das ein über selbstoptimierender Solarbatterieladeschaltung mit Abwärtswandlerschaltung.

Angenommen, zum Laden einer 12-V-Batterie wird ein 24-V-Solarmodul ausgewählt. Die Schaltung kann wie folgt eingestellt werden:

Schließen Sie zunächst keine Batterie am Ausgang an

Schließen Sie 24 V von einem externen C / DC-Adapter an die Stellen an, an denen der Solarpaneleingang gespeist werden muss.

Schließen Sie eine 12 V für den IC1 / IC2-Stromkreis an einen anderen AC / DC-Adapter an.

Stellen Sie den voreingestellten Potentialteiler 10k so ein, dass an Pin5 von IC2 ein Potential von ca. 11,8 V erreicht wird.

Als nächstes optimieren und optimieren Sie durch einige Versuchsfehler die Anzahl der Windungen von L1, bis am Ausgang, an dem die Batterie angeschlossen werden muss, 14,5 V gemessen werden.

Das ist alles! Die Schaltung ist jetzt eingestellt und bereit, mit dem vorgesehenen Solarpanel verwendet zu werden, um ein optimiertes hocheffizientes PWM-Buck-basiertes Ladeverfahren zu erhalten.

In obigem Selbstoptimierende Solarbatterieladeschaltung mit Abwärtswandlerschaltung Ich habe versucht, eine entgegengesetzt variierende Spannungs- und Stromabgabe aus der Schaltung in Bezug auf das Sonnenlicht zu implementieren und zu extrahieren. Eine eingehendere Untersuchung ergab jedoch, dass sie eigentlich nicht gegensätzlich reagieren sollte entsprechend dem Sonnenlicht.

Denn in MPpT möchten wir während der Hauptverkehrszeit die maximale Leistung extrahieren und gleichzeitig sicherstellen, dass die Last das Panel und seine Effizienz nicht beeinträchtigt.

Das folgende überarbeitete Diagramm ist jetzt sinnvoller. Versuchen wir, das Design schnell zu analysieren:

Im oben aktualisierten Design habe ich folgende wichtige Änderung vorgenommen:

Ich habe einen NPN-Wechselrichter an Pin3 von IC 2 hinzugefügt, sodass jetzt die PWMs von IC 2 den Mosfet beeinflussen, um die maximale Leistung aus dem Panel zu ziehen, und die Leistung allmählich reduzieren, wenn das Sonnenlicht nachlässt.

Die PWM-Impulse zusammen mit dem Tiefsetzsteller garantieren eine perfekte Kompatibilität und maximale Leistungsentnahme aus dem Panel, nehmen jedoch aufgrund der abnehmenden Intensität der Sonne allmählich ab.

Die obige Einstellung stellt jedoch einen wichtigen Aspekt sicher: Sie sorgt für ein ausgeglichenes Eingangs- / Ausgangsleistungsverhältnis, das bei MPPT-Ladegeräten immer ein zentrales Thema ist.

Wenn die Last versucht, eine übermäßige Strommenge zu extrahieren, wird der Strombegrenzer BC557 sofort aktiviert, um die Störung des reibungslosen Funktionierens des MPPT zu verhindern, indem die Last während dieser Zeiträume abgeschaltet wird.

Aktualisieren

Betrachtung des endgültigen Entwurfs einer MPPT-Schaltung

Nachdem ich strenge weitere Bewertungen durchlaufen hatte, konnte ich schließlich zu dem Schluss kommen, dass die oben diskutierte zweite Theorie nicht korrekt sein kann. Die erste Theorie ist sinnvoller, da ein MPPT ausschließlich dazu dient, die zusätzlichen Volt zu extrahieren und in Strom umzuwandeln, der möglicherweise von einem Solarpanel verfügbar ist.

Angenommen, das Solarpanel hätte 10 V mehr als die Lastspezifikationen, dann möchten wir diese zusätzliche Spannung über PWMs an den Abwärtswandler leiten, sodass der Abwärtswandler die angegebene Spannungsmenge an die Last erzeugen kann, ohne sie zu laden der Parameter.

Um dies zu implementieren, müsste die PWM proportional dünner sein, während die Sonne auf dem Höhepunkt steht und die zusätzlichen Volt freisetzt.

Mit abnehmender Sonnenleistung müssten sich die PWMs jedoch verbreitern, damit der Tiefsetzsteller kontinuierlich mit der optimalen Leistung für die Versorgung der Last mit der angegebenen Rate unabhängig von der Sonnenintensität aktiviert wird.

Damit die oben genannten Verfahren reibungslos und optimal ablaufen können, scheint das erste Design das am besten geeignete zu sein und dasjenige, das die oben genannten Anforderungen korrekt erfüllen könnte.

Daher könnte das zweite Design einfach verworfen und das erste Design als die korrekte 555-basierte MPT-Schaltung fertiggestellt werden.

Ich fand es nicht angemessen, das zweite Design zu löschen, da es verschiedene Kommentare gibt, die mit dem zweiten Design verbunden zu sein scheinen, und das Entfernen könnte die Diskussion für die Leser verwirrend machen. Deshalb habe ich beschlossen, die Details unverändert zu lassen und das zu klären Position mit dieser Erklärung.