Mạch mô phỏng MPPT dựa trên LM317 đơn

Để tạo mạch MPPT đơn giản này, trước tiên, chúng tôi sửa đổi mạch cung cấp điện tiêu chuẩn LM317 thành một bộ chuyển đổi buck, sau đó định cấu hình nó với bảng điều khiển năng lượng mặt trời để thực hiện chức năng MPPT.

Sửa đổi Bộ nguồn LM317 thành Bộ tối ưu hóa năng lượng mặt trời MPPT

Trong bài viết trước của chúng tôi, chúng tôi đã tìm hiểu cách một bộ nguồn LM317 tiêu chuẩn có thể được chuyển đổi thành một cuộn cảm dựa trên hiệu quả mạch cấp nguồn biến đổi buck.

Trong bài viết này, chúng tôi phân tích cách thiết kế mạch tương tự có thể được cải tiến thành mạch MPPT hiệu quả bằng cách thêm bộ ghép quang LDR / LED và các giai đoạn mạch tiếp theo điện áp opamp.

Sơ đồ mạch hoàn chỉnh của mạch MPPT được đề xuất sử dụng bộ chuyển đổi buck LM317 có thể được chứng kiến ​​trong hình ảnh sau:

Hình minh họa mạch MPPT đã thảo luận, LM317 và các thành phần liên quan của nó tạo thành một mạch chuyển đổi buck mà đầu ra của nó có thể thay đổi bằng cách thay đổi một điện trở trên C2.

Trong thiết kế cung cấp điện trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã thấy một nồi được đặt song song với C2 để kích hoạt tính năng điện áp đầu ra thay đổi, tuy nhiên vì thiết kế hiện tại được cho là thực hiện MPPT tự động, nồi này có thể được thay thế bằng bộ ghép nối quang LDR / LED .

Cách hoạt động của mạch

Các Bộ ghép quang LED LDR là một thiết bị tự chế đơn giản trong đó đèn LED màu đỏ và LDR được niêm phong mặt đối mặt bên trong một vỏ bọc chống ánh sáng nhỏ.

Các dây dẫn LDR ở đây có thể được kết nối song song với C2, trong khi đèn LED được tích hợp với đầu ra của một giai đoạn mạch theo điện áp opamp.

Đầu vào của opamp có thể được kết nối với bảng điều khiển năng lượng mặt trời thông qua giá trị đặt trước 10k.

Ý tưởng ở đây là đảm bảo rằng khi điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời tăng lên, cường độ đèn LED quang cũng tăng, do đó làm cho điện trở của LDR giảm xuống.

Điện trở giảm khiến PWM buck bị thu hẹp xung của nó do đó ngăn điện áp đầu ra tăng lên, nhưng vẫn đảm bảo dòng điện tăng tương ứng cho tải được kết nối.

Trong một bài đăng trước đó của tôi, chúng tôi đã hiểu rằng trong bất kỳ Bộ chuyển đổi buck thiết kế đầu ra từ bộ chuyển đổi phụ thuộc vào PWM và điện áp đầu vào .

Điều đó có nghĩa là nếu điện áp mặt trời có xu hướng tăng, sản lượng buck có thể bị ảnh hưởng và bắt đầu tăng tương ứng. Điều này có thể gây ra quá tải cho bảng điều khiển và làm giảm hiệu quả của bảng điều khiển.

Thiết kế LM317 MPPT hiện tại xử lý tình huống này thông qua thiết bị LED / LDR và ​​tính năng biến trở LM317, đồng thời kết hợp hai tính năng này cùng với bộ theo dõi điện áp opamp để phát triển mạch MPPT dựa trên PWM tự điều chỉnh hiệu quả.

Việc điều chỉnh cài đặt trước opamp 10k có vẻ khá đơn giản.

Cách điều chỉnh cài đặt trước MPPT của LM317

Ở điều kiện ánh sáng mặt trời tối ưu, giá trị đặt trước 10k được điều chỉnh sao cho đầu ra từ bộ chuyển đổi buck tạo ra điện áp ngang bằng với thông số điện áp tải.

Ví dụ, giả sử tải là pin 12v, trong trường hợp đó giá trị đặt trước 10K được điều chỉnh để tạo ra xung quanh 14,4V.

Khi điều này được thực hiện, từ đây đầu ra có thể được giả định là tự điều chỉnh để phản ứng với ánh nắng mặt trời ... có nghĩa là bây giờ khi ánh nắng mặt trời tăng, bộ chuyển đổi LM317 buck sẽ tự điều chỉnh và thu hẹp PWM ở cơ sở Q1 ngăn chặn bất kỳ sự gia tăng nào về điện áp, nhưng trong quá trình này, cuộn cảm L1 và C4 đảm bảo rằng ánh nắng mặt trời dư thừa được chuyển hóa thành một lượng dòng điện phụ tương ứng cho pin để sạc nhanh hơn.

Ngược lại, nếu ánh nắng mặt trời xấu đi, PWM có xu hướng mở rộng, khiến điện áp cho pin tự điều chỉnh tự động duy trì mức 14,4V ...... mặc dù với lượng dòng điện giảm tương ứng.

Chức năng tự tối ưu hóa được thực hiện suốt cả ngày để đảm bảo kết quả hiệu quả nhất từ ​​bảng điều khiển cho tải được kết nối.

CẢNH BÁO: MẠCH MPPT ĐƠN GIẢN ĐƯỢC GIẢI THÍCH TRÊN KHI SỬ DỤNG LM317 ĐƯỢC DỰA VÀO ĐÁNH GIÁ VÀ MÔ PHỎNG CỦA TÁC GIẢ, NGƯỜI XEM ĐƯỢC TƯ VẤN ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHÁI NIỆM NGAY TRƯỚC KHI THAM DỰ CHÍNH XÁC.