Mppt ηλιακός φορτιστής χρησιμοποιώντας lt3562

Σχεδόν κάθε ηλιακό σύστημα έχει μια μπαταρία που σχετίζεται με αυτήν, η οποία πρέπει να φορτιστεί από την ηλιακή ενέργεια και στη συνέχεια η ενέργεια από την μπαταρία θα χρησιμοποιηθεί για την κίνηση των φορτίων. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες επιλογές για τη φόρτιση μιας μπαταρίας λιθίου, έχουμε επίσης δημιουργήσει ένα απλό κύκλωμα φόρτισης μπαταρίας λιθίου στο παρελθόν. Αλλά για να φορτίσετε μια μπαταρία με ηλιακό πάνελ, η πιο δημοφιλής επιλογή είναι το MPPT ή η τοπολογία μέγιστου σημείου ισχύος επειδή παρέχει πολύ καλύτερη ακρίβεια από άλλες μεθόδους, όπως φορτιστές ελεγχόμενοι από PWM.

Το MPPT είναι ένας αλγόριθμος που χρησιμοποιείται συνήθως στους ηλιακούς φορτιστές. Ο ελεγκτής φόρτισης μετρά την τάση εξόδου από τα πάνελ και την τάση της μπαταρίας και, στη συνέχεια, λαμβάνοντας αυτά τα δύο δεδομένα, τα συγκρίνει για να αποφασίσει την καλύτερη ισχύ που θα μπορούσε να παρέχει ο πίνακας για τη φόρτιση της μπαταρίας. Σε οποιαδήποτε περίπτωση, είτε σε καλή είτε σε κακή κατάσταση ηλιακού φωτός, ο ελεγκτής φόρτισης MPPT χρησιμοποιεί αυτόν τον μέγιστο συντελεστή εξόδου ισχύος και το μετατρέπει στην καλύτερη τάση φόρτισης και ρεύμα για την μπαταρία. Κάθε φορά που μειώνεται η έξοδος ισχύος από το ηλιακό πλαίσιο, μειώνεται επίσης το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας.

Έτσι, σε συνθήκες κακού φωτός του ήλιου, η μπαταρία φορτίζεται συνεχώς ανάλογα με την έξοδο του ηλιακού πλαισίου. Αυτό συνήθως δεν συμβαίνει στους κανονικούς ηλιακούς φορτιστές. Επειδή κάθε ηλιακός συλλέκτης έρχεται με μέγιστη βαθμολογία ρεύματος εξόδου και βαθμολογία βραχυκυκλώματος. Όποτε το ηλιακό πλαίσιο δεν μπορούσε να παράσχει την κατάλληλη έξοδο ρεύματος, η τάση πέφτει σημαντικά και το ρεύμα φορτίου δεν αλλάζει και διασχίζει την ονομαστική τάση βραχυκυκλώματος καθιστώντας την τάση εξόδου του ηλιακού πλαισίου μηδέν. Ως εκ τούτου, η φόρτιση σταματά εντελώς σε κακές συνθήκες ηλιακού φωτός. Όμως, το MPPT επιτρέπει την φόρτιση της μπαταρίας ακόμη και σε συνθήκες κακού φωτός του ήλιου ελέγχοντας το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας.

Τα MPPTs είναι περίπου 90-95% αποδοτικά στη μετατροπή. Ωστόσο, η απόδοση εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία του ηλιακού οδηγού, τη θερμοκρασία της μπαταρίας, την ποιότητα του ηλιακού πλαισίου και την απόδοση μετατροπής. Σε αυτό το έργο, θα κατασκευάσουμε έναν φορτιστή Solar MPPT για μπαταρίες λιθίου και θα ελέγξουμε την έξοδο. Μπορείτε επίσης να δείτε το Έργο παρακολούθησης μπαταριών IoT Based Solar στο οποίο παρακολουθούμε ορισμένες κρίσιμες παραμέτρους μπαταρίας μιας μπαταρίας λιθίου εγκατεστημένου σε ένα Ηλιακό Σύστημα.

MPPT Charge Controller - Σχεδιασμός

Το κύκλωμα ελεγκτή φόρτισης MPPT που σχεδιάζουμε σε αυτό το έργο θα έχει τις ακόλουθες προδιαγραφές κρέας.

1. Θα φορτίσει μια μπαταρία 2P2S (6.4-8.4V)
2. Το ρεύμα φόρτισης θα είναι 600mA
3. Θα έχει μια πρόσθετη επιλογή φόρτισης χρησιμοποιώντας έναν προσαρμογέα.

Απαιτούμενα στοιχεία για τη δημιουργία ελεγκτή MPPT

1. Πρόγραμμα οδήγησης LT3652
2. 1N5819 - 3 τεμ
3. 10k ποτ
4. Πυκνωτές 10uF - 2 τεμ
5. Πράσινο LED
6. Πορτοκαλί LED
7. 220 k αντίσταση
8. 330k αντίσταση
9. 200k αντίσταση
10. Επαγωγέας 68uH
11. Πυκνωτής 1uF
12. Πυκνωτής 100uF - 2 τεμ
13. Μπαταρία - 7.4V
14. 1k αντιστάσεις 2 τεμ
15. Υποδοχή βαρελιού

Διάγραμμα κυκλώματος ηλιακού φορτιστή MPPT

Το πλήρες κύκλωμα ελεγκτή Solar Charge βρίσκεται στην παρακάτω εικόνα. Μπορείτε να κάνετε κλικ για προβολή πλήρους σελίδας για καλύτερη προβολή.

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί LT3652, ο οποίος είναι ένας πλήρης μονολιθικός φορτιστής μπαταρίας που λειτουργεί σε εύρος τάσης εισόδου 4,95V έως 32V. Έτσι, το μέγιστο εύρος εισόδου είναι 4,95V έως 32V τόσο για ηλιακό όσο και για προσαρμογέα. Το LT3652 παρέχει χαρακτηριστικά φόρτισης σταθερού ρεύματος / σταθερής τάσης. Μπορεί να προγραμματιστεί μέσω τρεχόντων αντιστάσεων αίσθησης για μέγιστο ρεύμα φόρτισης 2Α.

Στην ενότητα εξόδου, ο φορτιστής χρησιμοποιεί αναφορά ανατροφοδότησης τάσης πλωτήρα 3.3V, οπότε οποιαδήποτε επιθυμητή τάση πλωτήρα μπαταρίας έως 14,4V μπορεί να προγραμματιστεί με διαχωριστικό αντίστασης. Το LT3652 περιέχει επίσης ένα προγραμματιζόμενο χρονόμετρο ασφαλείας χρησιμοποιώντας έναν απλό πυκνωτή. Χρησιμοποιείται για τερματισμό φόρτισης μετά την επίτευξη του επιθυμητού χρόνου. Είναι χρήσιμο να εντοπίζετε σφάλματα της μπαταρίας.

Το LT3652 απαιτεί ρύθμιση MPPT όπου ένα ποτενσιόμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση του σημείου MPPT. Όταν το LT3652 τροφοδοτείται με ηλιακό πάνελ, ο βρόχος ρύθμισης εισόδου χρησιμοποιείται για τη διατήρηση του πίνακα σε μέγιστη ισχύ εξόδου. Από όπου διατηρείται ο κανονισμός εξαρτάται από το ποτενσιόμετρο ρύθμισης MPPT.

Όλα αυτά τα πράγματα συνδέονται με το σχηματικό. Το VR1 χρησιμοποιείται για τον ορισμό του σημείου MPPT. Τα R2, R3 και R4 χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της τάσης φόρτισης της μπαταρίας 2S (8,4V). Ο τύπος για τη ρύθμιση της τάσης της μπαταρίας μπορεί να δοθεί από-

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 ⁵) / 3,3 και RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵))

Ο πυκνωτής C2 χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του χρονοδιακόπτη φόρτισης. Ο χρονοδιακόπτης μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο-

tEOC = CTIMER • 4.4 • 10 ⁶ (σε ώρες)

Οι D3 και C3 είναι ο δίοδος ώθησης και ο πυκνωτής ενίσχυσης. Οδηγεί τον εσωτερικό διακόπτη και διευκολύνει τον κορεσμό του τρανζίστορ διακόπτη. Ο πείρος ώθησης λειτουργεί από 0V έως 8.5V.

Τα R5 και R6 είναι μια τρέχουσα αντίσταση αίσθησης συνδεδεμένη παράλληλα. Το ρεύμα φόρτισης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο-

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Η τρέχουσα αντίσταση αίσθησης στο σχηματικό επιλέγεται 0,5 Ohms και 0,22 Ohms που παράλληλα δημιουργεί 0,15 Ohms. Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο, θα παράγει σχεδόν 0,66Α ρεύματος φόρτισης. Οι C4, C5 και C6 είναι οι πυκνωτές φίλτρου εξόδου.

Η υποδοχή βαρελιού DC είναι συνδεδεμένη με τέτοιο τρόπο ώστε το ηλιακό πλαίσιο να αποσυνδεθεί εάν τοποθετηθεί υποδοχή προσαρμογέα στην υποδοχή του προσαρμογέα. Το D1 θα προστατεύσει το ηλιακό πλαίσιο ή τον προσαρμογέα από την αντίστροφη ροή ρεύματος κατά τη διάρκεια της φόρτισης.

Σχεδίαση PCB Solar Charge Controller

Για το παραπάνω κύκλωμα MMPT, σχεδιάσαμε την πλακέτα κυκλώματος ελεγκτή φορτιστή MPPT που φαίνεται παρακάτω.

Ο σχεδιασμός έχει το απαραίτητο επίπεδο χαλκού GND καθώς και κατάλληλα σημεία σύνδεσης. Ωστόσο, το LT3652 απαιτεί επαρκή ψύκτρα PCB. Αυτό δημιουργείται χρησιμοποιώντας το επίπεδο χαλκού GND και τοποθετώντας vias σε αυτό το επίπεδο συγκόλλησης.

Παραγγελία του PCB

Τώρα καταλαβαίνουμε πώς λειτουργούν τα σχήματα, μπορούμε να προχωρήσουμε στην κατασκευή του PCB για το Έργο MPPT Solar Charger. Η διάταξη PCB για το παραπάνω κύκλωμα είναι επίσης διαθέσιμη για λήψη ως Gerber από τον σύνδεσμο.

• Κατεβάστε το GERBER για MPPT Solar Charger

Τώρα ο σχεδιασμός μας είναι έτοιμος, ήρθε η ώρα να τα κατασκευάσουμε χρησιμοποιώντας το αρχείο Gerber. Το να ολοκληρώσετε το PCB από το PCBGOGO είναι αρκετά εύκολο, απλώς ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα-

Βήμα 1: Μπείτε στο www.pcbgogo.com, εγγραφείτε εάν αυτή είναι η πρώτη σας φορά. Στη συνέχεια, στην καρτέλα Πρωτότυπο PCB, εισαγάγετε τις διαστάσεις του PCB σας, τον αριθμό των επιπέδων και τον αριθμό των PCB που χρειάζεστε. Υποθέτοντας ότι το PCB είναι 80cm × 80cm, μπορείτε να ορίσετε τις διαστάσεις όπως φαίνεται παρακάτω.

Βήμα 2: Συνεχίστε κάνοντας κλικ στο κουμπί Quote Now . Θα μεταφερθείτε σε μια σελίδα όπου θα ορίσετε μερικές επιπλέον παραμέτρους, εάν απαιτείται, όπως το υλικό που χρησιμοποιείται σε απόσταση κομματιού κ.λπ. Αλλά κυρίως, οι προεπιλεγμένες τιμές θα λειτουργήσουν καλά. Το μόνο πράγμα που πρέπει να λάβουμε υπόψη εδώ είναι η τιμή και ο χρόνος. Όπως μπορείτε να δείτε, ο Χρόνος Κατασκευής είναι μόνο 2-3 ημέρες και κοστίζει μόνο 5 $ για το PCB μας. Στη συνέχεια, μπορείτε να επιλέξετε μια προτιμώμενη μέθοδο αποστολής με βάση τις απαιτήσεις σας.

Βήμα 3: Το τελευταίο βήμα είναι να ανεβάσετε το αρχείο Gerber και να προχωρήσετε στην πληρωμή. Για να βεβαιωθείτε ότι η διαδικασία είναι ομαλή, το PCBGOGO επαληθεύει εάν το αρχείο Gerber σας είναι έγκυρο πριν προχωρήσετε στην πληρωμή. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι το PCB σας είναι φιλικό στην κατασκευή και θα σας φτάσει ως δεσμευμένο.

Συναρμολόγηση του PCB

Μετά την παραγγελία του διοικητικού συμβουλίου, μου έφτασε μετά από μερικές μέρες μέσω ταχυμεταφορών σε ένα καλά συσκευασμένο κουτί με ετικέτες, και όπως πάντα, η ποιότητα του PCB ήταν καταπληκτική. Το PCB που έλαβα από εμένα εμφανίζεται παρακάτω. Όπως βλέπετε, τόσο το πάνω όσο και το κάτω στρώμα έχουν αποδειχθεί όπως αναμενόταν.

Τα vias και τα μαξιλάρια ήταν όλα στο σωστό μέγεθος. Μου χρειάστηκαν περίπου 15 λεπτά για να συναρμολογώ στην πλακέτα PCB για να πάρω ένα κύκλωμα εργασίας. Η συναρμολογημένη σανίδα φαίνεται παρακάτω.

Δοκιμή του MPPT Solar Charger

Για τον έλεγχο του κυκλώματος, χρησιμοποιείται ηλιακός πίνακας με βαθμολογία 18V.56A. Η παρακάτω εικόνα είναι η λεπτομερής προδιαγραφή του ηλιακού πλαισίου.

Μια μπαταρία 2P2S (8.4V 4000mAH) χρησιμοποιείται για φόρτιση. Το πλήρες κύκλωμα δοκιμάζεται σε μέτρια ηλιακή κατάσταση–

Αφού συνδέσετε τα πάντα, το MPPT ρυθμίζεται όταν η κατάσταση του ήλιου είναι σωστή και το ποτενσιόμετρο ελέγχεται έως ότου το LED φόρτισης αρχίσει να ανάβει. Το κύκλωμα λειτούργησε αρκετά καλά και η λεπτομερής εργασία, η εγκατάσταση και η εξήγηση βρίσκονται στο παρακάτω βίντεο.

Ελπίζω να απολαύσατε το έργο και να μάθετε κάτι χρήσιμο. Αν έχετε απορίες, αφήστε τις στην παρακάτω ενότητα σχολίων. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τα φόρουμ μας για να απαντήσετε σε άλλα τεχνικά ερωτήματά σας.