- MPPT krmilnik polnjenja - premisleki pri oblikovanju
- Komponente, potrebne za izdelavo MPPT krmilnika
- Shema vezja sončnega polnilnika MPPT
- Oblika PCB krmilnika solarnega polnjenja
- Naročanje tiskanega vezja
- Sestavljanje PCB
- Testiranje našega MPPT sončnega polnilca
Skoraj vsak sistem, ki temelji na soncu, ima s seboj povezano baterijo, ki jo je treba polniti iz sončne energije, nato pa bo energija iz akumulatorja porabljena za pogon bremen. Na voljo je več možnosti za polnjenje litijeve baterije, prej pa smo zgradili tudi preprosto vezje za polnjenje litijeve baterije. Toda za polnjenje akumulatorja s solarno ploščo je najbolj priljubljena izbira MPPT ali topologija sledilca največje moči, ker zagotavlja veliko boljšo natančnost kot druge metode, kot so polnilniki, ki jih nadzoruje PWM.
MPPT je algoritem, ki se pogosto uporablja v solarnih polnilcih. Krmilnik polnjenja meri izhodno napetost na ploščah in napetost akumulatorja, nato pa jih z pridobivanjem teh dveh podatkov primerja in izbere najboljšo moč, ki jo lahko plošča zagotovi za polnjenje baterije. Ne glede na situacijo, ne glede na to, ali je sončna svetloba dobra ali slaba, krmilnik polnjenja MPPT uporablja ta največji faktor izhodne moči in ga pretvori v najboljšo polnilno napetost in tok za baterijo. Kadar izpuščena moč sončne celice pade, se tudi tok napolnjenosti baterije zmanjša.
Tako se v slabih pogojih sončne svetlobe baterija neprestano polni glede na izhod sončne celice. Običajno to ne velja za običajne sončne polnilnike. Ker ima vsak sončni kolektor največjo izhodno vrednost toka in oceno toka kratkega stika. Kadar sončna plošča ne more zagotoviti ustreznega izhodnega toka, napetost znatno pade, obremenitveni tok pa se ne spremeni in prečka oceno toka kratkega stika, tako da je izhodna napetost sončne celice enaka nič. Zato se polnjenje popolnoma ustavi v slabih pogojih sončne svetlobe. Toda MPPT omogoča, da se baterija polni tudi pri slabi sončni svetlobi, tako da nadzoruje tok napolnjenosti baterije.
MPPT so pri pretvorbi približno 90-95% učinkoviti. Vendar pa je učinkovitost odvisna tudi od temperature sončnega gonilnika, temperature akumulatorja, kakovosti sončne celice in učinkovitosti pretvorbe. V tem projektu bomo zgradili polnilnik Solar MPPT za litijeve baterije in preverili izhodno moč. Ogledate si lahko tudi projekt spremljanja solarnih baterij na osnovi IoT, v katerem spremljamo nekatere kritične parametre baterije litijeve baterije, nameščene v sončnem sistemu.
MPPT krmilnik polnjenja - premisleki pri oblikovanju
MPPT Charge vezje krmilnika, ki jih oblikujemo v tem projektu bo imel naslednje specifikacije meso.
- Napolnil bo baterijo 2P2S (6,4-8,4V)
- Polnilni tok bo 600mA
- Na voljo bo dodatna možnost polnjenja z adapterjem.
Komponente, potrebne za izdelavo MPPT krmilnika
- Gonilnik LT3652
- 1N5819 - 3 kos
- 10k lonec
- Kondenzatorji 10uF - 2 kos
- Zelena LED
- Oranžna LED
- 220k upor
- 330k upor
- 200k upor
- Induktor 68uH
- 1uF kondenzator
- Kondenzator 100uF - 2 kos
- Baterija - 7,4V
- 1k upori 2 kos
- Cevna vtičnica
Shema vezja sončnega polnilnika MPPT
Celotno vezje regulatorja solarnega polnjenja je na spodnji sliki. Za boljši pregled lahko kliknete nanjo za celostranski pogled.
Vezje uporablja LT3652, ki je popoln monolitni polnilnik, ki deluje navzdol in deluje v območju od 4,95 do 32 V. Tako je največji vhodni razpon od 4,95 do 32 V za sončno energijo in adapter. LT3652 zagotavlja značilnosti konstantnega toka / konstantne napetosti. Programiramo ga lahko preko trenutnih zaznavnih uporov za največ 2A polnilnega toka.
Na izhodnem odseku polnilnik uporablja referenco povratne informacije o plavajoči napetosti 3,3 V, tako da lahko katero koli želeno plavajočo napetost akumulatorja do 14,4 V programiramo z uporovnim delilnikom. LT3652 vsebuje tudi programabilni varnostni časovnik s preprostim kondenzatorjem. Uporablja se za zaključek polnjenja po doseženem želenem času. Koristno je odkriti napake akumulatorja.
LT3652 zahteva nastavitev MPPT, kjer lahko s potenciometrom nastavite točko MPPT. Ko se LT3652 napaja s pomočjo sončne celice, se z vhodno regulacijsko zanko ohranja največja izhodna moč plošče. Od tega, kje se regulacija ohranja, je odvisno od nastavitvenega potenciometra MPPT.
Vse te stvari so povezane s shemo. VR1 se uporablja za nastavitev točke MPPT. R2, R3 in R4 se uporabljajo za nastavitev napetosti polnjenja akumulatorja 2S (8,4 V). Formulo za nastavitev napetosti akumulatorja lahko podate z
RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 5) /3,3 in RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 5)) / (RFB1 - (2,5 • 10 5))
Kondenzator C2 se uporablja za nastavitev časovnika polnjenja. Časovnik lahko nastavite s spodnjo formulo-
tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 6 (v urah)
D3 in C3 sta ojačevalna dioda in ojačevalni kondenzator. Poganja notranje stikalo in olajša nasičenost stikalnega tranzistorja. Pospeševalni zatič deluje od 0V do 8,5V.
R5 in R6 sta vzporedno priključeni upor trenutnega zaznavanja. Polnilni tok lahko izračunamo po spodnji formuli -
RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)
Trenutni zaznavni upor v shemi je izbran 0,5 ohma in 0,22 ohma, kar vzporedno ustvarja 0,15 ohma. Z uporabo zgornje formule bo ustvaril skoraj 0,66A polnilnega toka. C4, C5 in C6 so kondenzatorji izhodnega filtra.
Vtičnica enosmernega toka je priključena tako, da se sončna plošča odklopi, če je vtič adapterja vstavljen vtič adapterja. D1 bo zaščitil sončno ploščo ali adapter pred povratnim tokom, kadar ni polnjenja.
Oblika PCB krmilnika solarnega polnjenja
Za zgoraj obravnavano MMPT vezje smo oblikovali vezje krmilnika polnilnika MPPT, ki je prikazano spodaj.
Zasnova ima potrebno bakreno ravnino GND in ustrezne priključne vijake. Vendar LT3652 zahteva ustrezen hladilnik PCB. To se ustvari z uporabo bakrene ravnine GND in postavitev viasov v to spajkalno ravnino.
Naročanje tiskanega vezja
Zdaj razumemo, kako delujejo sheme, lahko nadaljujemo z izdelavo tiskanega vezja za naš projekt MPPT Solar Charger. Postavitev tiskanega vezja za zgornje vezje je na voljo tudi za prenos kot Gerber s povezave.
- Prenesite GERBER za sončni polnilnik MPPT
Zdaj je naša zasnova pripravljena, čas je, da jih izdelamo z datoteko Gerber. Če želite PCB narediti iz PCBGOGO, je zelo enostavno, preprosto sledite spodnjim korakom -
1. korak: Pojdite na www.pcbgogo.com in se prijavite, če ste prvič. Nato v zavihek Prototip PCB vnesite mere PCB-ja, število slojev in število PCB-ja, ki ga potrebujete. Ob predpostavki, da je PCB 80 cm × 80 cm, lahko nastavite dimenzije, kot je prikazano spodaj.
2. korak: Nadaljujte s klikom na gumb Citiraj zdaj . Preusmerjeni boste na stran, kjer boste po potrebi nastavili nekaj dodatnih parametrov, na primer razmik proge med materiali itd. A v glavnem bodo privzete vrednosti v redu. Edino, kar moramo tu upoštevati, sta cena in čas. Kot lahko vidite, je čas izdelave le 2-3 dni, za naš PCB pa stane le 5 USD. Nato lahko izberete želeni način pošiljanja glede na vaše potrebe.
3. korak: Zadnji korak je nalaganje datoteke Gerber in nadaljevanje plačila. Preden nadaljuje s plačilom, PCBGOGO preveri, ali je vaša datoteka Gerber veljavna, da se prepriča, da je postopek nemoten. Tako boste lahko prepričani, da je vaš PCB prijazen do izdelave in vas bo sprejel kot predan.
Sestavljanje PCB
Po naročilu plošče me je čez nekaj dni preko kurirja dobil v lepo označeni dobro zapakirani škatli in kot vedno je bila kakovost PCB-ja izjemna. PCB, ki sem ga prejel, je prikazan spodaj. Kot vidite, se je zgornja in spodnja plast izkazala po pričakovanjih.
Viale in blazinice so bile vse v pravi velikosti. Potreboval sem približno 15 minut, da se sestavim na ploščo PCB, da dobim delovni krog. Sestavljena deska je prikazana spodaj.
Testiranje našega MPPT sončnega polnilca
Za testiranje vezja se uporablja sončna plošča z nazivno napetostjo 18V.56A. Spodnja slika je podrobna specifikacija sončne celice.
Za polnjenje se uporablja baterija 2P2S (8,4 V 4000 mAH). Celotno vezje je testirano v zmernem soncu -
Po priključitvi vsega se MPPT nastavi, ko je stanje sonca pravilno, potenciometer pa se nadzoruje, dokler lučka za polnjenje ne začne žareti. Vezje je delovalo precej dobro in podrobno delo, namestitev in razlago najdete v spodnjem videoposnetku.
Upam, da ste uživali v projektu in se naučili kaj koristnega. Če imate kakršna koli vprašanja, jih pustite v spodnjem oddelku za komentarje. Na naših forumih lahko dobite tudi odgovore na druga tehnična vprašanja.