Како направити круг за оптимизацију соларне плоче

Предложени круг соларног оптимизатора може се користити за добијање максимално могућег излаза у смислу струје и напона са соларног панела, као одговор на променљиве услове сунчеве светлости.

У овом посту је објашњено неколико једноставних, али ефикасних кола пуњача за оптимизацију соларних панела. Први се може направити помоћу неколико 555 ИЦ-а и неколико других линеарних компоненти, други оптин је још једноставнији и користи сасвим обичне ИЦ-ове попут ЛМ338 и оп амп ИЦ 741. Научимо процедуре.

Циљ круга

Као што сви знамо, стицање највеће ефикасности из било ког облика напајања постаје изводљиво ако поступак не укључује ранжирање напона напајања, што значи да желимо да постигнемо одређени потребни нижи ниво напона и максималну струју за оптерећење које је ради без ометања нивоа напона извора и без стварања топлоте.

Укратко, дотични соларни оптимизатор треба да дозволи свој излаз са максимално потребном струјом, било којим нижим нивоом потребног напона, а истовремено осигуравајући да ниво напона на панелу остане непромењен.

Једна метода о којој се овде говори укључује ПВМ технику која се може сматрати једном од оптималних метода до данас.

Требали бисмо бити захвални овом малом генију званом ИЦ 555 због којег сви тешки концепти изгледају тако лако.

Коришћење ИЦ 555 за ПВМ конверзију

И у овај концепт уграђујемо и у великој мери зависимо од неколико ИЦ 555 за потребну примену.

Гледајући дати дијаграм кола, видимо да је цео дизајн у основи подељен у две фазе.

Горњи ступањ регулатора напона и доњи ступањ генератора ПВМ.

Горња фаза се састоји од п-каналног МОСФЕТ-а који је позициониран као прекидач и одговара на примењене ПВМ информације на својој капији.

Доња степеница је фаза ПВМ генератора. Неколико 555 ИЦ-а је конфигурисано за предложене акције.

Како круг функционише

ИЦ1 је одговоран за производњу потребних квадратних таласа које обрађује генератор таласа троугла константне струје који садржи Т1 и припадајуће компоненте.

Овај троугласти талас се примењује на ИЦ2 за обраду у потребне ПВМ-ове.

Међутим, размак ПВМ-а од ИЦ2 зависи од нивоа напона на његовом пину бр. 5, који је изведен из отпорне мреже преко панела преко отпорника 1К и 10К подешавања.

Напон између ове мреже је директно пропорционалан променљивим волтама на панелу.

Током вршних напона ПВМ постају шири и обрнуто.

Горе наведени ПВМ се примењују на мосфет капију која проводи и обезбеђује потребан напон на повезану батерију.

Као што је претходно речено, током вршног сунчевог зрачења панел генерише виши ниво напона, виши напон значи да ИЦ2 генерише шире ПВМ-ове, што заузврат одржава мосфе искљученим дуже или укљученим релативно краћим периодима, што одговара просечној вредности напона бити око 14,4 В преко терминала батерије.

Када се сјај сунца погорша, ПВМ се пропорционално уско распоређују, омогућавајући МОСФЕТ-у да води више, тако да просечна струја и напон на батерији остају на оптималним вредностима.

10К меморију треба прилагодити за пролаз око 14,4В преко излазних терминала под јаким сунцем.

Резултати се могу пратити под различитим условима сунчеве светлости.

Предложено коло за оптимизацију соларних панела обезбеђује стабилно пуњење батерије, без утицаја или ранжирања напона панела, што такође резултира мањом производњом топлоте.

Напомена: Повезана плоча за лемљење треба да буде у стању да генерише 50% више напона од прикључене батерије при врхунцу сунца. Струја би требало да буде 1/5 оцене акумулатора АХ.

Како поставити круг

1. То се може учинити на следећи начин:
2. Прво држите С1 искљученим.
3. Изложите плочу врху сунца и подесите унапред подешену вредност да бисте добили потребан оптимални напон пуњења преко излаза и одвода одводне мосфет диоде.
4. Коло је сада све постављено.
5. Када се то уради, УКЉУЧИТЕ С1, батерија ће се почети пунити у најбољем могућем оптимизованом режиму.

Додавање тренутне контролне функције

Пажљиво испитивање горњег кола показује да док мосфет покушава да надокнади пад напона напона панела, омогућава батерији да повуче више струје из панела, што утиче на напон панела, што га додатно спушта доводећи до ситуације бекства, ово може озбиљно ометати процес оптимизације

Функција управљања струјом, као што је приказано на следећем дијаграму, брине се о овом проблему и забрањује батерији да повлачи превелику струју преко наведених граница. То заузврат помаже да напон на панелу не утиче.

РКС који је отпорник који ограничава струју може се израчунати помоћу следеће формуле:

РКС = 0,6 / И, где је И наведена минимална струја пуњења за прикључену батерију

Може се направити сирова, али једноставнија верзија горе објашњеног дизајна, како је предложио господин Дхиакса, користећи детекцију прагова пин2 и пин6 ИЦ555, а читав дијаграм се може видети у наставку:

Нема оптимизације без Буцк Цонвертера

Горе објашњени дизајн ради користећи основни ПВМ концепт који аутоматски прилагођава ПВМ кола заснованог на 555 као одговор на променљиви интензитет сунца.

Иако излаз из овог кола даје самоподешавајући одговор како би се одржао константан просечни напон на излазу, вршни напон се никада не подешава што га чини знатно опасним за пуњење Ли-ион или Липо батерија.

Штавише, горњи склоп није опремљен за претварање вишка напона са панела у пропорционалну количину струје за прикључено оптерећење доњег напона.

Додавање Буцк Цонвертера

Покушао сам да исправим ово стање додавањем степена претварача доле у ​​горњи дизајн и могао бих да произведем оптимизацију која је изгледала врло слично МППТ колу.

Међутим, чак и са овим побољшаним колом, нисам могао да будем потпуно уверен у то да ли је коло заиста могло да произведе константни напон са смањеним вршним нивоом и појачаном струјом као одговор на различите нивое интензитета сунца.

Да бих био потпуно сигуран у концепт и елиминисао све забуне, морао сам проћи исцрпну студију у вези са претварачима доле и укљученим односом између улазних / излазних напона, струје и односа ПВМ (радни циклус), који је инспирисао ја да креирам следеће повезане чланке:

Како раде Буцк претварачи

Израчунавање напона, струје у Буцк индуктору

Закључне формуле добијене из горња два чланка помогле су да се разјасне све недоумице и на крају бих могао да будем потпуно сигуран у свој претходно предложени круг соларног оптимизатора помоћу кола претварача.

Анализирање услова радног циклуса ПВМ за дизајн

Основна формула која је ствари учинила јасно јасним може се видети у наставку:

Глас = ДВин

Овде је В (у) улазни напон који долази са панела, Воут је жељени излазни напон из доводног претварача и Д је радни циклус.

Из једначине постаје очигледно да се Воут може једноставно прилагодити „или“ управљањем радним циклусом претварача или Вин-ом .... или другим речима, параметри Вин и радни циклус су директно пропорционални и утичу једни на друге вредности линеарно.

Заправо су појмови крајње линеарни, што знатно олакшава димензионисање кола соларног оптимизатора помоћу кола са претварачем доле.

То подразумева да када је Вин много већи (@ врхова сунца) од спецификација оптерећења, процесор ИЦ 555 може да учини ПВМ пропорционално ужим (или шири за П-уређај) и утиче да Воут остане на жељеном нивоу, и обрнуто као сунце се смањује, процесор може поново проширити (или сузити за П-уређај) ПВМ-ове како би осигурао да се излазни напон одржава на задатом константном нивоу.

Евалуација примене ПВМ кроз практични пример

Наведено можемо доказати решавањем дате формуле:

Претпоставимо да је вршни напон панела В (ин) 24В

и да се ПВМ састоји од времена укључивања од 0,5 сек и времена искључивања од 0,5 сек

Радни циклус = Време укључења транзистора / Укључено импулс + време искључења = Т (укључено) / 0,5 + 0,5 сек

Радни циклус = Т (укључено) / 1

Стога, заменом горе наведеног у доњој датој формули добијамо,

В (ван) = В (улаз) к Т (укључен)

14 = 24 к Т (укључено)

где је 14 претпостављени потребан излазни напон,

дакле,

Т (укључено) = 14/24 = 0,58 секунди

То нам даје време УКЉ. Транзистора које треба подесити за коло током вршног сунчевог светла за производњу потребних 14в на излазу.

Како то ради

Једном када се постави горе наведено, остатак би могао да остане ИЦ 555 да обрађује очекиване самоподесиве Т (укључене) периоде као одговор на опадајуће сунце.

Сада како се сунчево светло смањује, горе наведено време укључивања би се пропорционално повећавало (или смањивало за П-уређај) за коло тако да се обезбеди константних 14В, све док напон панела заиста не падне на 14В, када би круг могао само угасити поступке.

За тренутни (амп) параметар такође се може претпоставити да се сам прилагођава, што увек покушава да постигне (ВкИ) константу производа током процеса оптимизације. То је зато што би претварач са доларима увек требало да претвори високонапонски улаз у пропорционално повећан ниво струје на излазу.

Ипак ако сте заинтересовани да будете у потпуности потврђени у вези са резултатима, релевантне формуле можете потражити у следећем чланку:

Израчунавање напона, струје у Буцк индуктору

Сада да видимо како изгледа последњи склоп који сам дизајнирао, из следећих информација:

Као што можете видети на горњем дијаграму, основни дијаграм је идентичан ранијем самооптимизирајућем колу соларног пуњача, осим укључивања ИЦ4 који је конфигурисан као следбеник напона и замењује се уместо степена следбеника емитора БЦ547. То је учињено како би се добио бољи одзив за ИЦ2 пин # 5 управљачки пиноут са панела.

Резимирање основног функционисања соларног оптимизатора

Функционисање се може ревидирати како је дато под: ИЦ1 генерише квадратну таласну фреквенцију на око 10кХз која би се могла повећати на 20кХз променом вредности Ц1.

Ова фреквенција се доводи на пин2 ИЦ2 за производњу брзих преклопних таласа троугла на пину 7 уз помоћ Т1 / Ц3.

Напон на панелу се прикладно подешава помоћу П2 и доводи се на степен следбеника напона ИЦ4 за напајање пина бр. 5 ИЦ2.

Овај потенцијал на пину бр. 5 ИЦ2 са панела упоређују се бр. 7 таласа брзих троуглова за стварање одговарајуће димензионисаних ПВМ података на пину бр. 3 ИЦ2.

У врхунцу сјаја сунца П2 је на одговарајући начин подешен тако да ИЦ2 генерише најшири могући ПВМ, а како сјај сунца почиње да се смањује, ПВМ се пропорционално сужава.

Горњи ефекат се доводи на базу ПНП БЈТ за инвертовање одзива преко прикључене фазе претварача буцк.

Наговештава да, при вршном сунчевом сјају, шири ПВМ присиљавају ПНП уређај да проводи оскудно {смањени Т (временски период)}, узрокујући да ужи таласни облици достигну доводни индуктор ... али пошто је напон панела висок, ниво улазног напона {В (ин)} достизање доње индуктивности је једнако нивоу напона на плочи.

Дакле, у овој ситуацији, претварач доле уз помоћ правилно израчунатих Т (укључено) и В (улазно) може произвести тачно потребан излазни напон за оптерећење, који би могао бити много нижи од напона панела, али при пропорционално појачан ниво струје (појачала).

Сад кад сјај сунца опада, ПВМ такође постају све ужи, омогућавајући да се ПНП Т (укључено) пропорционално повећава, што заузврат помаже доњој индуктивности да надокнађује опадајуће сунчево светло повећавајући пропорционално излазни напон ... струју (појачало) ) фактор се сада пропорционално смањује током акције, водећи рачуна да бацк конвертор савршено одржава излазну конзистенцију.

Т2 заједно са придруженим компонентама чине тренутну граничну фазу или фазу појачавача грешака. Осигурава да излазном оптерећењу никада није дозвољено да троши било шта изнад предвиђених спецификација дизајна, тако да систем никада не звецка и перформансе соларних панела никада не смеју да преусмере са своје зоне високе ефикасности.

Ц5 је приказан као кондензатор од 100уФ, међутим за побољшани исход то се може повећати на вредност од 2200уФ, јер ће веће вредности осигурати бољу контролу валовите струје и глаткији напон за оптерећење.

П1 је за подешавање / исправљање офсет напона на излазу опампа, тако да пин # 5 може да прими савршени нулти волти у одсуству напона соларне плоче или када је напон соларне плоче испод спецификација напона оптерећења.

Спецификација Л1 може се приближно одредити уз помоћ информација наведених у следећем чланку:

Како се израчунавају индуктори у СМПС круговима

Соларни оптимизатор који користи Оп ампере

Још једно врло једноставно, али ефикасно коло соларног оптимизатора може се направити применом ЛМ338 ИЦ и неколико опампа.

Хајде да разумемо предложени круг (соларни оптимизатор) уз помоћ следећих тачака: На слици је приказано коло регулатора напона ЛМ338 које има функцију управљања струјом такође у облику транзистора БЦ547 повезаног преко подешавања и уземљења пин-а ИЦ.

Опампи се користе као компаратори

Два опампа су конфигурисана као компаратори. Заправо се могу уградити многе такве фазе за појачавање ефеката.

У садашњем дизајну А1 унапред подешена пин 3 подешена је тако да излаз А1 иде високо када је интензитет сјаја сунца преко панела око 20% мањи од вршне вредности.

Слично томе, А2 степен је подешен тако да његов излаз иде високо када је сунчево светло око 50% мање од вршне вредности.

Када се излаз А1 повиси, РЛ # 1 покреће повезивање Р2 у линији са струјним кругом, прекидајући везу Р1.

У почетку при врхунцу сунца, Р1 чија је вредност одабрана много ниже, омогућава максималну струју да дође до батерије.

Кружни дијаграм

Када сунчево светло падне, напон панела такође пада и сада не можемо приуштити повлачење јаке струје са панела, јер би то спустило напон испод 12В што би могло у потпуности зауставити процес пуњења.

Пребацивање релеја за тренутну оптимизацију

Стога, како је објашњено горе А1, ступа у акцију и прекида везу Р1 и повезује Р2. Р2 је одабран на већу вредност и дозвољава само ограничену количину струје на батерији, тако да соларни напон не падне испод 15 гласова, ниво који је неопходно потребан на улазу ЛМ338.

Када сунце падне испод другог подешеног прага, А2 активира РЛ # 2 који заузврат пребацује Р3 да би струја у батерију била још нижа, водећи рачуна да напон на улазу ЛМ338 никада не падне испод 15В, али стопа пуњења на батерија се увек одржава на најближим оптималним нивоима.

Ако се степени опампа повећају са већим бројем релеја и каснијим тренутним управљачким радњама, јединица се може оптимизовати са још бољом ефикасношћу.

Горе наведени поступак пуни батерију брзо при високој струји током вршних сунчевих светла и смањује је како пада интензитет сунца преко панела и, у складу с тим, батерију снабдева исправном називном струјом, тако да се на крају дана потпуно напуни.

Шта се дешава са батеријом која се можда неће испразнити?

Претпоставимо да се у случају да се батерија не испразни оптимално да би следећег јутра прошла горе наведени поступак, ситуација може бити фатална за батерију, јер почетна велика струја може имати негативне ефекте на батерију, јер се још увек празни на наведену оцене.

Да би се проверило горе наведено, уведено је још неколико опампера, А3, А4, који надгледају ниво напона батерије и покрећу исте радње као и А1, А2, тако да је струја до батерије оптимизована у односу на напон или ниво напуњености присутни са батеријом током тог временског периода.