Circuito del cargador de batería solar de optimización automática

Circuito del cargador de batería solar de optimización automática

La publicación analiza un circuito de cargador de batería solar de optimización automática basado en IC 555 simple con circuito convertidor reductor que establece y ajusta automáticamente el voltaje de carga en respuesta a las condiciones de la luz del sol, y trata de mantener una potencia de carga óptima para la batería, independientemente del sol. intensidades de los rayos.



Uso de un diseño de convertidor PWM Buck

El convertidor reductor PWM adjunto asegura una conversión eficiente para que el panel nunca esté sujeto a condiciones estresantes.

Ya he hablado de uno interesante Circuito de cargador solar tipo MPPT basado en PWM solar , el siguiente diseño puede considerarse una versión mejorada del mismo, ya que incluye una etapa de convertidor reductor que hace que el diseño sea aún más eficiente que la contraparte anterior.





Nota: conecte una resistencia de 1K en el pin 5 y la tierra de IC2 para el correcto funcionamiento del circuito.



La propuesta solar autooptimizante circuito del cargador de batería con circuito convertidor reductor se puede comprender con la ayuda de la siguiente explicación:

El circuito consta de tres etapas básicas, a saber: el optimizador de voltaje solar PWM que usa un par de IC 555 en forma de IC1 e IC2, el amplificador de corriente mosfet PWM y el convertidor reductor que usa L1 y los componentes asociados.

IC1 está preparado para producir una frecuencia de aproximadamente 80 Hz, mientras que IC2 está configurado como comparador y generador de PWM.

Los 80 Hz de IC 1 se alimentan al pin2 de IC2, que utiliza esta frecuencia para fabricar ondas triangulares a través de C1 ... que se comparan además con los potenciales instantáneos en su pin5 para dimensionar los PWM correctos en su pin3.

El potencial pin5, como puede verse en el diagrama, se deriva del panel solar a través de una etapa divisoria de potencial y una etapa colectora común BJT.

El preajuste posicionado con este divisor de potencial se ajusta inicialmente de manera apropiada de modo que en el voltaje máximo del panel solar, la salida del convertidor reductor produce la magnitud óptima de voltaje que se adapta al nivel de carga de la batería conectada.

Una vez que se establece lo anterior, el reposo es manejado automáticamente por la etapa IC1 / IC2.

Durante los picos de luz solar, los PWM se acortan adecuadamente, lo que garantiza un estrés mínimo en el panel solar y, al mismo tiempo, produce el voltaje óptimo correcto para la batería debido a la presencia de la etapa del convertidor reductor (un diseño tipo buck boost es el método más eficiente para reducir una fuente de voltaje sin hacer hincapié en los parámetros de la fuente)

Ahora, a medida que la luz solar comienza a disminuir, el voltaje a través del divisor de potencial establecido también comienza a caer proporcionalmente, lo que se detecta en el pin 5 de IC2 ... al detectar este deterioro gradual del voltaje de muestra, IC2 comienza a ensanchar los PWM de modo que la salida reductora es capaz de mantener el voltaje de carga de la batería óptimo requerido, esto implica que la batería continúa recibiendo la cantidad correcta de energía independientemente de la iluminación retardada del sol.

L1 debe dimensionarse apropiadamente de modo que genere el nivel de voltaje óptimo aproximado para la batería cuando el panel solar está en su especificación máxima o, en otras palabras, cuando la luz del sol está en la posición más favorable para el panel solar.

RX se introduce para determinar y restringir el límite máximo de corriente de carga para la batería, se puede calcular con la ayuda de la siguiente fórmula:

Rx = 0,7 x 10 / batería AH

Cómo configurar el sobre el circuito del cargador de batería solar de optimización automática con circuito convertidor reductor.

Suponga que se selecciona un panel solar de pico de 24 V para cargar una batería de 12 V, el circuito se puede configurar como se indica a continuación:

Inicialmente no conecte ninguna batería en la salida

Conecte 24 V desde un adaptador C / DC externo a través de los puntos donde se requiere alimentar la entrada del panel solar.

Conecte un circuito de 12 V para el circuito IC1 / IC2 desde otro adaptador de CA / CC.

Ajuste el valor predeterminado del divisor de potencial de 10k hasta que se logre un potencial de alrededor de 11,8 V en el pin 5 de IC2.

A continuación, a través de un error de prueba, ajuste y optimice el número de vueltas de L1 hasta que se midan 14,5 V en la salida donde se requiere conectar la batería.

¡Eso es todo! el circuito ahora está configurado y listo para ser utilizado con el panel solar previsto para obtener procedimientos de carga optimizados y altamente eficientes basados ​​en buck PWM.

En lo de arriba Circuito de cargador de batería solar de optimización automática con circuito convertidor buck.He intentado implementar y extraer una salida de voltaje y corriente opuestamente variable del circuito con respecto a la luz del sol, sin embargo, una investigación más profunda me hizo darme cuenta de que en realidad no debería estar respondiendo de manera opuesta. correspondiente a la luz del sol.

Porque en MPpT queremos extraer la máxima potencia durante la hora pico y al mismo tiempo asegurarnos de que la carga no acapara el panel y su eficiencia.

El siguiente diagrama revisado ahora tiene más sentido, intentemos analizar el diseño rápidamente:

En el diseño actualizado anterior, he realizado el siguiente cambio importante:

He agregado un inversor NPN en el pin3 de IC 2 para que ahora los PWM de IC 2 influyan en el mosfet para extraer la máxima potencia del panel y reduzcan la potencia gradualmente a medida que la luz del sol disminuye.

Los pulsos PWM junto con el convertidor reductor garantizan una perfecta compatibilidad y máxima extracción de energía del panel, pero disminuye gradualmente en respuesta a la disminución de la intensidad del sol.

Sin embargo, la configuración anterior se asegura de un aspecto importante, garantiza una relación de potencia de entrada / salida equilibrada, que siempre es un tema clave en los cargadores MPPT.

Además, si en caso de que la carga intente extraer una cantidad excesiva de corriente, el limitador de corriente BC557 entra en acción inmediatamente para evitar la interrupción del buen funcionamiento del MPPT cortando la energía a la carga durante esos períodos.

Actualizar

Contemplación del diseño finalizado de un circuito MPPT

Después de pasar por rigurosas evaluaciones adicionales, finalmente pude concluir que la segunda teoría discutida anteriormente no puede ser correcta. La primera teoría tiene más sentido, ya que un MPPT está destinado únicamente a extraer y convertir los voltios adicionales en corriente que puede estar disponible en un panel solar.

Por ejemplo, suponga que si el panel solar tuviera 10 V más que las especificaciones de carga, entonces querríamos canalizar este voltaje adicional al convertidor reductor a través de PWM de modo que el convertidor reductor pueda producir la cantidad especificada de voltaje a la carga sin cargar ningún voltaje. de los parámetros.

Para implementar esto, el PWM tendría que ser proporcionalmente más delgado mientras el sol está en la cima y libera los voltios adicionales.

Sin embargo, a medida que la energía solar disminuya, se requeriría que los PWM se ensancharan de modo que el convertidor reductor estuviera continuamente habilitado con la cantidad óptima de energía para suministrar la carga a la tasa especificada independientemente de la intensidad del sol.

Para permitir que los procedimientos anteriores se realicen sin problemas y de manera óptima, el primer diseño parece ser el más apropiado y el que podría cumplir correctamente el requisito anterior.

Por lo tanto, el segundo diseño podría simplemente descartarse y el primer diseño finalizado como el circuito MPT basado en 555 correcto.

No me pareció apropiado eliminar el segundo diseño porque hay varios comentarios que parecen estar vinculados con el segundo diseño, y eliminarlo podría hacer que la discusión sea confusa para los lectores, por lo que decidí mantener los detalles como están y aclarar el posición con esta explicación.




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