Најбоље 3 МППТ кругове соларног контролера пуњења за ефикасно пуњење батерија

МППТ као што сви знамо односи се на праћење тачака максималне снаге које је обично повезано са соларним плочама ради оптимизације њихових излаза уз максималну ефикасност. У овом посту сазнајемо 3 најбоља кола МППТ контролера за ефикасно коришћење соларне енергије и пуњење батерије на најефикаснији начин.

Где се користи МППТ

Оптимизирани излаз из МППТ кола првенствено се користи за пуњење батерија уз максималну ефикасност од доступног сунчевог зрачења.

Нови хобисти обично сматрају да је концепт тежак и збуњују се са многим параметрима повезаним са МППТ-ом, као што је тачка максималне снаге, 'колено' графикона У / И итд.

Заправо у овом концепту нема ништа тако сложено, јер соларни панел није ништа друго него само облик напајања.

Оптимизација овог напајања постаје неопходна јер типично соларним плочама недостаје струје, али они имају вишак напона, ове абнормалне спецификације соларних панела теже да постану некомпатибилне са стандардним оптерећењима као што су 6В, 12В батерије које носе виши ниво АХ и нижи напон у односу на спецификације панела, а осим тога стално променљиво сунчево светло чини уређај крајње нескладним са В и И параметрима.

И зато нам је потребан посредни уређај као што је МППТ који може да „разуме“ ове варијације и одашиље најпожељнији излаз са повезане соларне плоче.

Можда сте ово већ проучавали једноставно МППТ коло засновано на ИЦ 555 који сам искључиво истраживао и дизајнирао и пружа одличан пример радног МППТ кола.

Зашто МППТ

Основна идеја која стоји иза свих МППТ-ова је да се смањи или смањи вишак напона са панела у складу са спецификацијама оптерећења, водећи рачуна да се одузета количина напона претвори у еквивалентну количину струје, балансирајући тако величину И к В на улазу а излаз увек до ознаке ... од овог корисног уређаја не можемо очекивати ништа више од овога, зар не?

Горње аутоматско праћење и одговарајуће ефикасно претварање параметара имплементирано је помоћу ПВМ-а трацкер стаге и а фаза претварача буцк , или понекад а фаза претварача буцк-боост , мада усамљени конвертор долара даје боље резултате и једноставнији је за примену.

Дизајн # 1: МППТ помоћу ПИЦ16Ф88 са пуњењем у три нивоа

У овом посту проучавамо МППТ коло које је прилично слично дизајну ИЦ 555, једина разлика је употреба микроконтролера ПИЦ16Ф88 и побољшаног кола за пуњење од 3 нивоа.

Детаљни кораци

Основна функција различитих фаза може се разумети уз помоћ следећег описа:

1) Излаз панела прати се извлачењем пар информација из њега кроз повезане мреже потенцијалних разделника.

2) Један опамп из ИЦ2 је конфигурисан као следбеник напона и прати тренутни напон напона са панела кроз потенцијални разделник на свом пин3 и доставља информације на одговарајући сензорски пин на ПИЦ-у.

3) Други опамп са ИЦ2 постаје одговоран за праћење и надгледање променљиве струје са панела и напаја исти на други сензорски улаз ПИЦ-а.

4) Ова два улаза интерно обрађује МЦУ за развој одговарајуће прилагођеног ПВМ-а за фазу претварача буцк који је повезан са његовим пином бр. 9.

5) ПВМ излаз из ПИЦ-а баферује К2, К3 за безбедно активирање преклопног П-МОСФЕТ-а. Повезана диода штити мосфет капију од прекомерних напона.

6) МОСФЕТ се пребацује у складу са преклопним ПВМ-има и модулира степен претварача са доњим механизмом формиран од индуктора Л1 и Д2.

7) Горе наведени поступци дају најприкладнији излаз из доводног претварача који је нижег напона према батерији, али богат струјом.

8) Излаз из буцк-а се непрестано дорађује и прикладно прилагођава од стране ИЦ-а у односу на послате информације из два опампа повезана са соларним панелом.

9) Поред горе наведене уредбе МППТ, ПИЦ је такође програмиран да надгледа пуњење батерије кроз 3 дискретна нивоа, који су обично наведени као скупни режим, апсорпциони режим, пловећи режим.

10) МЦУ 'пази' на растући напон акумулатора и прилагођава доњу струју одржавајући тачне нивое ампера током 3 нивоа пуњења. Ово се ради заједно са МППТ контролом, то је попут руковања двема ситуацијама одједном за постизање најповољнијих резултата за батерију.

11) Сам ПИЦ се напаја прецизно регулисаним напоном на свом Вдд пиноут-у преко ИЦ ТЛ499, овде би могао да се замени било који други одговарајући регулатор напона ради приказивања истог.

12) Термистор се такође може видети у дизајну, ово може бити опција, али се може ефикасно конфигурисати за надгледање температуре батерије и достављање информација ПИЦ-у, који без напора обрађује ове треће информације за прилагођавање излаза, осигуравајући да температура батерије никада се не подиже изнад нивоа који није сигуран.

13) ЛЕД индикатори повезани са ПИЦ-ом показују различита стања пуњења батерије, што омогућава кориснику да добије ажурне информације о стању пуњења батерије током дана.

14) Предложени МППТ круг који користи ПИЦ16Ф88 са пуњењем у три нивоа подржава пуњење од 12В као и пуњење од 24В без икаквих промена у колу, осим вредности приказаних у заградама и подешавања ВР3 које треба прилагодити како би се омогућио излаз 14,4 В на почетку за 12В батерију и 29В за 24В батерију.

Програмски код се може преузети овде

Дизајн # 2: Контролер батерије са синхроним преклопним режимом МППТ

Други дизајн заснован је на уређају бк24650 који укључује напредни уграђени МППТ синхрони контролер пуњења батерија у режиму прекидача. Нуди висок ниво регулације улазног напона, који спречава струју пуњења на батерији сваки пут када улазни напон падне испод одређене количине. Сазнајте више:

Кад год је улаз прикључен са соларном плочом, петља за стабилизацију напајања повлачи појачало за пуњење да би се осигурало да соларна плоча омогућава максималну излазну снагу.

Како функционише ИЦ БК24650

Бк24650 обећава да ће обезбедити синхрони ПВИВИ регулатор са константном фреквенцијом са оптималним нивоом тачности са стабилизацијом струје и напона, предусловом пуњења, прекидом пуњења и провером нивоа пуњења.

Чип пуни батерију у 3 дискретна нивоа: предкондиционирање, константна струја и константни напон.

Пуњење се прекида чим се ниво појачала приближи 1/10 брзе брзине пуњења. Тајмер за пуњење је подешен на 30 минута.

Бк2465О без ручне интервенције поново покреће поступак пуњења у случају да се напон батерије врати испод интерно постављене границе или достигне минимални режим мировања у мировању појачала док улазни напон падне испод напона батерије.

Уређај је дизајниран за пуњење батерије од 2,1 В до 26 В са ВФБ интерно фиксираним на 2,1 В повратну тачку. Спецификације појачала за пуњење су унапред подешене фиксирањем добро усклађеног сензорског отпора.

Бк24650 се може набавити помоћу 16-пинске, 3,5 к 3,5 мм ^ 2 танке КФН опције.

Кружни дијаграм

Табела података бк24650

УРЕДБА НАПОНА БАТЕРИЈЕ

Бк24650 користи изузетно прецизан регулатор напона за одлучивање о напону пуњења. Напон пуњења се унапред подешава помоћу отпорничког разделника од батерије до земље, а средња тачка је закачена за ВФБ иглу.

Напон на ВФБ пину је стегнут на референтну вредност од 2,1 В. Ова референтна вредност се користи у следећој формули за одређивање жељеног нивоа регулисаног напона:

В (батт) = 2,1 В к [1 + Р2 / Р1]

где је Р2 повезан са ВФБ на батерију, а Р1 је повезан са ВФБ на ГНД. Ли-Ион, ЛиФеПО4, као и СМФ оловне киселине су идеално подржане хемијске батерије.

Већина Ли-јонских ћелија преко полице сада се може ефикасно напунити до 4,2 В по ћелији. ЛиФеПО4 батерија подржава процес знатно већих циклуса пуњења и пражњења, али лоша страна је што густина енергије није превише добра. Препознати напон ћелије је 3,6В.

Профил наелектрисања две ћелије Ли-Ион и ЛиФеПО4 је предуслов, константна струја и константан напон. За ефикасан животни век пуњења / пражњења, ограничење напона на крају пуњења може се можда смањити на 4,1 В / ћелији, али његова густина енергије може постати много нижа у поређењу са хемијским спецификацијама на бази Ли, оловна киселина наставља бити много пожељнија батерија због смањених производних трошкова као и брзих циклуса пражњења.

Уобичајени праг напона је од 2,3В до 2,45В. Након што се види да је батерија потпуно доливена, пуњење пловком или капљицом постаје обавезно како би се надокнадило самопражњење. Праг пуњења је 100мВ-200мВ испод тачке сталног напона.

РЕГУЛАЦИЈА УЛАЗНОГ НАПОНА

Соларни панел може имати ексклузивни ниво на кривуљи В-И или В-П, популарно познат као тачка максималне снаге (МПП), при чему се комплетни фотонапонски систем (ПВ) ослања са оптималном ефикасношћу и генерише потребну максималну излазну снагу.

Алгоритам константног напона је најједноставнија доступна опција максималног праћења тачака (МППТ). Бк2465О аутоматски искључује појачало за пуњење тако да је омогућена тачка максималне снаге за постизање максималне ефикасности.

Укључите стање

Чип бк2465О садржи упоређивач „СЛЕЕП“ за идентификацију средстава напајања на ВЦЦ пину, због чињенице да ВЦЦ може бити завршен и из батерије или из спољне АЦ / ДЦ адаптерске јединице.

Ако је ВЦЦ напон значајнији од напона СРН, а додатни критеријуми су испуњени за поступке пуњења, бк2465О затим почиње да покушава да напуни повезану батерију (погледајте одељак Омогућавање и онемогућавање пуњења).

Ако је СРН напон већи у односу на ВЦЦ, што симболизује да је батерија извор одакле се напаја, бк2465О је омогућен за нижу струју мировања (<15uA) SLEEP mode to prevent amperage leakage from the battery.

Ако је ВЦЦ испод УВЛО границе, ИЦ се прекида, након чега се ВРЕФ ЛДО искључује.

Омогућити и онемогућити пуњење

Следећи релевантни аспекти морају се осигурати пре покретања поступка пуњења предложеног МППТ синхроног склопног управљачког круга пуњења у режиму прекидача:

• Омогућен је поступак пуњења (МППСЕТ> 175мВ)

• Уређај није у функцији поднапонског закључавања (УВЛО) и ВЦЦ је изнад ограничења ВЦЦЛОВВ

• ИЦ није у функцији СЛЕЕП (тј. ВЦЦ> СРН)

• ВЦЦ напон је испод границе пренапона наизменичне струје (ВЦЦ

• Истекло је време од 30 мс након првог укључивања

• РЕГН ЛДО и ВРЕФ ЛДО напони су фиксни на наведеним спојевима

• Термичко затварање (ТСХУТ) није иницијализовано - ТС лош није идентификован Било који од следећих техничких проблема може спречити наставак пуњења батерије:

• Пуњење је деактивирано (МППСЕТ<75mV)

• Улаз адаптера је искључен, што изазива ИЦ да уђе у ВЦЦЛОВВ или СЛЕЕП функционалност

• Улазни напон адаптера је испод 100мВ изнад ознаке батерије

• Адаптер је оцењен на виши напон

• РЕГН или ВРЕФ ЛДО напон није према спецификацијама

• Идентификована је граница топлоте ТСХУТ ИЦ • Случајно ТС напон прелази из наведеног опсега што може указивати на то да је температура батерије изузетно врућа или да је знатно хладнија

Самоиницијативно уграђени ТЕКУЋИ ПУЊАЧ СОФТ-СТАРТ

Сам пуњач меко покреће регулациону снагу напајања пуњача сваки пут када се пуњач пребаци у брзо пуњење да би утврдио да на екстерно повезаним кондензаторима или претварачу струје нема апсолутно никаквих услова претицања или стреса.

Меки старт се одликује појачаним појачавањем стабилизационог појачала у осам једнолико изведених оперативних корака поред унапред фиксираног нивоа струје пуњења. Сви додељени кораци настављају се око 1,6 мс, током одређеног периода од 13 мс. Ниједан спољни део није позван да омогући дискутирану оперативну функцију.

ОПЕРАЦИЈА ПРЕТВАРАЧА

Синхрони буцк ПВМ претварач користи унапред одређени режим фреквенцијског напона са стратегијом управљања феед-форввард.

Конфигурација компензације верзије ИИИ омогућава систему да угради керамичке кондензаторе у излазној фази претварача. Улазни степен компензације је интерно повезан између излаза повратне спреге (ФБО) заједно са улазом појачала грешке (ЕАИ).

Фаза компензације повратних информација постављена је између улаза појачавача грешака (ЕАИ) и излаза појачала грешке (ЕАО). Фазу ЛЦ излазног филтера треба одредити како би се омогућила резонантна фреквенција од око 12 кХз - 17 кХз за уређај, за који је резонантна фреквенција, фо, формулисана као:

фо = 1/2 Л оЛоЦо

Интегрисана рампа зубаца омогућава поређење интерног ЕАО улаза за контролу грешака како би се променио радни циклус претварача.

Амплитуда рампе је 7% од напона улазног адаптера, што омогућава да она буде трајно и потпуно пропорционална улазном напајању напона адаптера.

Ово укида било какве промене појачања петље због варијације улазног напона и поједностављује поступке компензације петље. Рампа је уравнотежена са 300мВ тако да се постигне нула процената радног циклуса када је ЕАО сигнал испод рампе.

ЕАО сигнал је такође квалификован да надмаши сигнал рампе зубаца у сврху постизања 100% захтеваног ПВМ циклуса.

Уграђено логика погона капије омогућава остваривање 99,98% радног циклуса истовремено потврђујући да горњи уређај Н-канала доследно носи онолико потребног напона да увек буде укључен 100%.

У случају да се напон БТСТ пина на ПХ пину смањи испод 4,2 В дуже од три интервала, у том случају се високонапонски н-канални МОСФЕТ искључује, док доњи н-канал | МОСФЕТ снаге се активира да повуче ПХ чвор и напуни БТСТ кондензатор.

Након тога се високи управљачки програм нормализује на 100% радног циклуса све док се не примети да напон (БТСТ-ПХ) поново опада, због одводне струје која исцрпљује БТСТ кондензатор испод 4,2 В, као и ресет пулса. поново издато.

Унапред одређени фреквенцијски осцилатор одржава ригидну команду над фреквенцијом комутације у већини околности улазног напона, напона батерије, струје пуњења и температуре, поједностављујући распоред излазног филтра и задржавајући га даље од стања звучних сметњи.

Дизајн # 3: Брзи круг МППТ пуњача

Трећи најбољи МППТ дизајн на нашој листи објашњава једноставно МППТ коло пуњача помоћу ИЦ бк2031 компаније ТЕКСАС ИНСТРУМЕНТС, што је најпогодније за брзо и релативно брзо пуњење батерија са високим оловним киселинама

Апстрактан

Овај чланак о практичној примени намењен је особама које можда развијају пуњач за оловне киселине на бази МППТ уз помоћ пуњача за батерије бк2031.

Овај чланак укључује структурни формат за пуњење оловне батерије од 12 сати по сату који користи МППТ (максимално праћење тачке напајања) за побољшање ефикасности пуњења за фотонапонске апликације.

Увод

Најједноставнији поступак пуњења батерије из система соларних панела могао би бити прикључивање батерије равно на соларни панел, међутим ово можда није најефикаснија техника.

Претпоставимо да соларни панел има снагу од 75 В и генерише струју од 4,65 А са напоном од 16 В у нормалном тестном окружењу од 25 ° Ц температуре и 1000 В / м2 изолације.

Оловна батерија је оцењена напоном од 12 В, директно повезивањем соларног панела на ову батерију смањило би напон панела на 12 В и од панела за пуњење могло би се произвести само 55,8 В (12 В и 4,65 А).

За економично пуњење овде је најпогоднији ДЦ / ДЦ претварач.

Овај практични документ о примени објашњава модел који користи бк2031 за ефикасно пуњење.

И-В карактеристике соларне плоче

Слика 1 приказује стандардне аспекте система соларних панела. Исц је струја кратког споја која пролази кроз панел у случају да је соларни панел кратко спојен.

Дешава се да је то оптимална струја која се може извући из соларне плоче.

Воц је напон отвореног круга на стезаљкама соларне плоче.

Вмп и Имп су нивои напона и струје на којима се од соларне плоче може купити максимална снага.

Иако сунчево светло смањује оптималну струју (Исц) која се може постићи, највећа струја соларног панела такође потискује. Слика 2 указује на варијације И-В карактеристика са сунчевом светлошћу.

Плава крива повезује детаље максималне снаге при различитим вредностима осунчавања

Разлог за МППТ круг је покушај одржавања радног нивоа соларне плоче на тачки максималне снаге у неколико сунчаних услова.

Као што је уочено са слике 2, напон код кога се испоручује максимална снага не мења се у великој мери са сунчевим зрацима.

Коло конструисано са бк2031 користи овај карактер за примену МППТ у пракси.

Додатна петља за контролу струје је укључена са смањењем струје пуњења како се смањује дневна светлост, као и за одржавање напона соларне плоче око максималног напона тачке напајања.

МППТ пуњач заснован на бк2031

Датасхеет БК2031

На слици 3 приказана је шема плоче ДВ2031С2 са додатом контролном петљом додане струје која је додата за извођење МППТ-а користећи оперативно појачало ТЛЦ27Л2.

Бк2031 задржава струју пуњења задржавајући напон од 250 мВ при осећајном отпору Р 20. Референтни напон од 1.565 В ствара се коришћењем 5 В од У2.

Улазни напон се упоређује са референтним напоном да би се добио напон грешке који би могао да се примени на СНС пину бк2031 ради смањења струје наелектрисања.

Напон (В мп) где се може постићи максимална снага соларног панела је условљен употребом отпорника Р26 и Р27. В тачка = 1.565 (Р 26 + Р 27) / Р 27.

Са Р 27 = 1 к Ω и Р 26 = 9,2 к Ω, постиже се В мп = 16 В. ТЛЦ27Л2 је интерно подешен са ширином опсега од 6 кХз при В дд = 5 В. Углавном зато што је пропусни опсег ТЛЦ27Л2 знатно испод фреквенције комутације бк2031, додата контролна петља струје наставља да буде константна.

Бк2031 у ранијем колу (слика 3) нуди оптималну струју од 1 А.

У случају да соларна плоча за напајање може пружити довољно снаге за пуњење батерије на 1 А, спољна управљачка петља не прелази у акцију.

Међутим, ако се изолација смањи и соларна плоча се бори да испоручи довољно енергије за пуњење батерије на 1 А, спољна контролна петља смањује струју пуњења да би сачувала улазни напон на В мп.

Резултати приказани у табели 1 потврђују функционисање кола. Очитавања напона подебљаним словима означавају проблем кад год секундарна управљачка петља минимизира струју наелектрисања да би се сачувао улаз при В мп

Референце:

Текас Инструментс

МППТ круг контролера пуњења синхроног преклопног начина рада