Bài báo giải thích mạch sạc pin năng lượng mặt trời và pin đầu vào kép sử dụng các linh kiện rẻ tiền và thông thường.

Ý tưởng được yêu cầu bởi một trong những thành viên quan tâm của blog này.

Thông số kỹ thuật

Chào buổi trưa, thưa ngài đang thiết kế một 'mạch điều chỉnh thu hoạch năng lượng mặt trời và năng lượng gió' có hai đầu vào và một đầu ra.
Tấm pin năng lượng mặt trời PV (0-21V DC) và đầu vào khác là tuabin gió (15V DC).
Mạch phải được thiết kế để sạc pin 12v. Dòng điện đầu ra được cung cấp cho pin đã nạp không được quá 3,5A.
Nhóm của tôi và bản thân tôi đã lấy một vài mạch điện trên internet và mô phỏng chúng bằng pspice, không có mạch nào trong số chúng cho chúng tôi dòng điện đầu ra là 3.5 A. Xin thưa ông có thể vui lòng giúp chúng tôi với các ví dụ về mạch mà chúng tôi có thể sử dụng.

Thiết kế

Trong một trong những bài viết trước đây, tôi đã giới thiệu một khái niệm tương tự cho phép sạc pin từ hai nguồn năng lượng như gió và mặt trời đồng thời mà không cần bất kỳ sự can thiệp thủ công nào.

Thiết kế trên dựa trên khái niệm PWM và do đó có thể hơi phức tạp và khó tối ưu hóa cho người dân hoặc một người mới chơi.

Mạch được trình bày ở đây cung cấp các tính năng giống hệt nhau, nghĩa là nó cho phép sạc pin từ hai nguồn khác nhau, nhưng vẫn giữ thiết kế cực kỳ đơn giản, hiệu quả, rẻ và không phức tạp.

Hãy hiểu chi tiết về mạch điện với sự trợ giúp của lời giải thích sau:

Sơ đồ mạch

Hình trên cho thấy mạch sạc pin kép năng lượng mặt trời, gió được đề xuất, sử dụng các thành phần rất bình thường như opamps và bóng bán dẫn.

Chúng ta có thể thấy hai giai đoạn opamp chính xác giống nhau đang được sử dụng, một ở bên trái của pin và một ở bên phải của pin.

Giai đoạn opamp bên trái trở thành nhiệm vụ tiếp nhận và điều chỉnh nguồn năng lượng gió trong khi giai đoạn opamp bên phải xử lý điện mặt trời để sạc pin chung duy nhất ở giữa.

Mặc dù hai giai đoạn trông giống nhau, nhưng các phương thức điều chỉnh là khác nhau. Mạch điều khiển năng lượng gió điều chỉnh năng lượng gió bằng cách đóng hoặc rút ngắn năng lượng dư thừa xuống đất, trong khi giai đoạn xử lý năng lượng mặt trời cũng làm như vậy nhưng bằng cách cắt năng lượng dư thừa thay vì đóng cắt.

Hai chế độ được giải thích ở trên là rất quan trọng vì trong máy phát điện gió về cơ bản là máy phát điện yêu cầu năng lượng dư thừa phải được ngắt và không bị cắt, để cuộn dây bên trong có thể được bảo vệ khỏi quá dòng, điều này cũng giữ cho tốc độ của máy phát điện ở mức tỷ lệ kiểm soát.

Điều này ngụ ý rằng khái niệm cũng có thể được thực hiện trong các ứng dụng ELC cũng thế.

Cách opamp được cấu hình thành chức năng

Bây giờ chúng ta hãy điều tra hoạt động của các giai đoạn opamp thông qua các điểm sau:

Các opamps được định cấu hình làm bộ so sánh trong đó chân số 3 (đầu vào không đảo ngược) được sử dụng làm đầu vào cảm biến và chân số 2 (đầu vào đảo ngược) làm đầu vào tham chiếu.

Các điện trở R3 / R4 được chọn sao cho ở điện áp sạc pin yêu cầu, chân số 3 chỉ trở nên cao hơn mức tham chiếu của chân số 2.

Do đó, khi năng lượng gió được áp dụng cho mạch bên trái, opamp theo dõi điện áp và ngay khi nó cố gắng vượt quá ngưỡng điện áp đã đặt, chân số 6 của IC sẽ lên cao, đến lượt nó sẽ BẬT bóng bán dẫn T1.

T1 ngay lập tức làm ngắn mạch năng lượng dư thừa hạn chế điện áp vào pin ở giới hạn an toàn mong muốn. Quá trình này diễn ra liên tục để đảm bảo điều chỉnh điện áp cần thiết trên các cực của pin.

Giai đoạn opamp ở phía bảng điều khiển năng lượng mặt trời cũng thực hiện chức năng tương tự, tuy nhiên ở đây việc giới thiệu T2 đảm bảo rằng bất cứ khi nào năng lượng mặt trời cao hơn ngưỡng đặt, T2 tiếp tục cắt nó TẮT, do đó điều chỉnh nguồn cung cấp cho pin ở mức xác định tỷ lệ, bảo vệ pin cũng như bảng điều khiển khỏi các tình huống bất thường không hiệu quả.

R4 ở cả hai bên có thể được thay thế bằng một giá trị đặt trước để tạo điều kiện dễ dàng thiết lập mức sạc pin ngưỡng.

Giai đoạn kiểm soát hiện tại

Theo yêu cầu, dòng điện vào pin không được vượt quá 3,5 Amps. Để điều chỉnh điều này, có thể nhìn thấy một bộ hạn dòng độc lập được gắn với cực âm của pin.

Tuy nhiên, thiết kế hiển thị bên dưới có thể được sử dụng với dòng điện lên đến 10 amp và để sạc pin lên đến 100 Ah

Thiết kế này có thể được xây dựng bằng mạch sau:

R2 có thể được tính theo công thức sau:

R2 = 0,7 / dòng sạc
công suất của điện trở = 0,7 x dòng sạc

Danh sách các bộ phận cho mạch sạc pin kép năng lượng mặt trời gió

R1, R2, R3, R5, R6 = 10k
Z1, Z2 = 3V hoặc 4,7V, 1/2 watt diode zener
C1 = 100uF / 25V
T1, T2 = TIP142,
T3 = BC547
D2 = 1N4007
Đèn LED đỏ = 2nos
D1 = diode chỉnh lưu 10 amp hoặc diode Schottky
Opamps = LM358 hoặc bất kỳ tương tự nào

Mạch sạc hỗn hợp đầu vào DC đôi

Một thiết kế kết hợp thứ hai tương tự dưới đây mô tả một ý tưởng đơn giản cho phép xử lý hai nguồn đầu vào DC khác nhau có nguồn gốc từ các nguồn tái tạo khác nhau.

Mạch xử lý năng lượng tái tạo hỗn hợp này cũng bao gồm một giai đoạn bộ chuyển đổi tăng cường giúp tăng hiệu quả điện áp cho các hoạt động đầu ra cần thiết như sạc pin. Ý tưởng được yêu cầu bởi một trong những độc giả quan tâm của blog này.

Thông số kỹ thuật

Xin chào, tôi là sinh viên kỹ thuật năm cuối, tôi cần triển khai một bộ cắt đa đầu vào (bộ chuyển đổi tăng cường buck / buck tích hợp) để kết hợp hai nguồn một chiều (hybrid).
Tôi có mô hình mạch cơ bản, bạn có thể giúp tôi thiết kế các giá trị cuộn cảm, tụ điện và mạch điều khiển cho máy cắt. Tôi đã gửi email cho bạn thiết kế mạch.

Hoạt động mạch.

Như trong hình, các phần IC555 là hai mạch PWM giống hệt nhau được đặt để cấp nguồn cho mạch chuyển đổi tăng cường đầu vào kép liền kề.

Các chức năng sau sẽ diễn ra khi cấu hình hiển thị được BẬT:

DC1 có thể được coi là nguồn DC cao, chẳng hạn như từ tấm pin mặt trời.

DC2 có thể được coi là nguồn đầu vào DC khá lớn, chẳng hạn như từ máy phát tuabin gió.

Giả sử các nguồn này được BẬT, các mosfet tương ứng bắt đầu dẫn các điện áp nguồn này qua mạch diode / cuộn cảm / điện dung sau để đáp ứng với các cổng PWM.

Bây giờ vì các PWM từ hai giai đoạn có thể được đặt với các tốc độ PWM khác nhau, phản ứng chuyển mạch cũng sẽ khác nhau tùy thuộc vào các tốc độ trên.

Đối với thời điểm khi cả hai mosfet nhận được xung tích cực, cả hai đầu vào được đổ qua cuộn cảm gây ra mức tăng dòng cao cho tải được kết nối. Các điốt cô lập dòng chảy của các đầu vào tương ứng đối với cuộn cảm một cách hiệu quả.

Đối với thời điểm khi mosfet trên BẬT trong khi MOSFET dưới TẮT, 6A4 dưới trở thành phân cực thuận và cho phép cuộn cảm một đường trở lại để đáp ứng với việc chuyển mạch của mosfet trên.
Tương tự như vậy khi moset dưới BẬT và MOSFET trên TẮT, 6A4 trên cung cấp đường trở lại cần thiết cho L1 EMF.

Vì vậy, về cơ bản, các mosfet có thể được BẬT hoặc TẮT bất kể loại đồng bộ hóa nào, làm cho mọi thứ khá dễ dàng và an toàn. Trong mọi trường hợp, tải đầu ra sẽ nhận công suất dự định trung bình (kết hợp) từ hai đầu vào.

Sự ra đời của điện trở 1K và diode 1N4007 đảm bảo rằng hai mosfet không bao giờ nhận được cạnh xung cao logic riêng biệt, mặc dù cạnh giảm có thể khác nhau tùy thuộc vào cài đặt của PWM tương ứng của 555 IC.

Cuộn cảm L1 sẽ cần được thử nghiệm để có được mức tăng mong muốn ở đầu ra. Có thể sử dụng số lượng vòng dây khác nhau của 22 dây đồng tráng men SWG trên thanh hoặc phiến ferit và đầu ra được đo cho điện áp yêu cầu.