Arduino - PV MPPT күн батареясы: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Нарықта көптеген зарядтау контроллері бар. Кәдімгі арзан заряд контроллері күн панельдерінің максималды қуатын пайдалану үшін тиімді емес. Тиімділері өте қымбат.

Сондықтан мен өзімнің зарядтау реттегішін тиімді және ақылды етіп, батареяның қажеттілігі мен күннің жағдайын түсінетін етіп жасауды шештім. күн сәулесінен қол жетімді максималды қуатты алу және оны батареяның ішіне өте тиімді орналастыру үшін тиісті шаралар қажет.

Егер сізге менің күш -жігерім ұнаса, осы нұсқаулықтарға дауыс беріңіз.

1 -қадам: MPPT деген не және ол бізге не үшін қажет?

Біздің күн панельдері мылқау және батареяның жағдайын түсіну үшін ақылды емес. Бізде 12в/100 ватт күн панелі бар делік және ол 18В-21В арасындағы өнімділікті өндірушілерге байланысты береді, бірақ аккумуляторлар 12в номиналды кернеуге есептелген, толық зарядтау жағдайында олар 13.6в болады және толық 11.0в болады. разряд Енді біздің аккумуляторлар 13 В зарядтауда, ал панельдер 18 В, 5.5А 100% жұмыс тиімділігінде (100% болуы мүмкін емес, бірақ болжауға рұқсат етіңіз) деп есептейік. Кәдімгі контроллерлерде кернеуді 13,6 -ға түсіретін PWM кернеу реттегіші бар, бірақ ток күші жоқ. ол тек түнде шамадан тыс зарядталудан және панельдерге ағып кетуден қорғайды.

Сондықтан бізде 13,6 в*5,5А = 74,8 ватт бар.

Біз шамамен 25 ватт жоғалтамыз.

Бұл мәселені шешу үшін мен smps buck түрлендіргішін қолдандым. бұл түрлендірушілердің тиімділігі 90% жоғары.

Біздегі екінші мәселе-күн батареяларының сызықты емес шығуы. олар максималды қол жетімді қуатты алу үшін белгілі бір кернеуде жұмыс істеу керек. Олардың өнімділігі тәулік бойы өзгереді.

Бұл мәселені шешу үшін MPPT алгоритмдері қолданылады. MPPT (Максимум Power Point Tracking) аты айтып тұрғандай, бұл алгоритм панельдерден қол жетімді максималды қуатты бақылайды және шартты қолдау үшін шығыс параметрлерін өзгертеді.

MPPT көмегімен біздің панельдер қол жетімді қуатты шығарады, ал конвертер бұл зарядты батареяға тиімді қосады.

2 -қадам: MPPT қалай жұмыс істейді?

Мен бұл туралы егжей -тегжейлі талқыламаймын. Егер сіз түсінгіңіз келсе, мына сілтемені қараңыз -MPPT дегеніміз не?

Бұл жобада мен V-I кіріс сипаттамаларын және V-I шығысын бақыладым. кіріс V-I мен V-I шығысын көбейту арқылы біз ватт қуатына ие бола аламыз.

Бізде тәуліктің кез келген уақытында 17 В, 5 А, яғни 17х5 = 85 ватт бар деп айтуға болады. сонымен бірге біздің шығыс 13 В, 6А яғни 13х6 = 78 Вт.

Енді MPPT алдыңғы кіріс/шығыс қуатымен салыстырғанда шығыс кернеуін арттырады немесе төмендетеді.

егер алдыңғы кіріс қуаты жоғары болса және шығыс кернеуі қазіргіден төмен болса, онда жоғары кернеуге оралу үшін шығыс кернеуі қайтадан төмендейді, ал егер шығыс кернеуі жоғары болса, онда қазіргі кернеу алдыңғы деңгейге дейін көтеріледі. осылайша ол максималды қуат нүктесінің айналасында тербелісті сақтайды. бұл тербелістер ықтимал MPPT алгоритмдері арқылы азайтылады.

3 -қадам: Arduino -да MPPT енгізу

Бұл зарядтау құрылғысының миы. Төменде бір кодтық блокта MPPT шығаруды реттейтін Arduino коды берілген.

// Iout = шығыс тогы

// Vout = шығыс кернеуі

// Вин = кіріс кернеуі

// Pin = кіріс қуаты, Pin_previous = соңғы кіріс қуаты

// Vout_last = соңғы шығыс кернеуі, Vout_sense = қазіргі шығыс кернеуі

void реттеу (float Iout, float Vin, float Vout) {if ((Vout> Vout_max) || (Iout> Iout_max) || ((Pin> Pin_previous && Vout_sense <Vout_last) || (PinVout_last)))

{

егер (duty_cycle> 0)

{

кезекші цикл -= 1;

}

analogWrite (buck_pin, duty_cycle);

}

әйтпесе ((VoutVout_last) || (Пи

{

егер (міндет_цикл <240)

{duty_cycle+= 1;

}

analogWrite (buck_pin, duty_cycle);

}

Pin_previous = түйреу;

Vin_last = Вин;

Vout_last = Vout;

}

4 -қадам: Бак түрлендіргіші

Мен N-арналы mosfet-ті айырбастауды қолдандым. әдетте адамдар жоғары жаққа ауысу үшін P-арналы мосфетті таңдайды, ал егер олар N-арналы мосфетті дәл осы мақсатта таңдаса, драйверге IC қажет болады немесе жүктеуді бекіту.

бірақ мен N-арналы мосфет көмегімен төменгі жағын ауыстырып қосатын ckt buck түрлендіргішін өзгерттім. Мен N-арнаны қолданамын, себебі бұл төмен баға, жоғары қуат көрсеткіштері және төмен энергия шығыны. Бұл жобада IRFz44n логикалық деңгейлі мосфет пайдаланылады, сондықтан оны arduino PWM түйреуішімен тікелей басқаруға болады.

жоғары жүктеме тогы үшін транзисторды қолданып, қақпада 10В кернеуді қолдану керек, сонда мосфет толық қанықтылыққа жетеді және энергия шығыны азаяды, мен де солай жасадым.

жоғарыда ckt -те көріп тұрғандай, мен мосфетті кернеу кернеуіне қойдым, осылайша панельден +12в жер ретінде қолдандым. бұл конфигурация минималды компоненттері бар конвертер үшін N-арналы мосфет қолдануға мүмкіндік береді.

бірақ оның кейбір кемшіліктері де бар. сізде екі жағынан да кернеу бөлек болғандықтан, сізде жалпы анықтамалық жер жоқ. сондықтан кернеуді өлшеу өте қиын.

Мен Arduino -ны Solar кіріс терминалдарына жалғадым және оның -ve желісін arduino үшін негіз ретінде қолдандым. біз кернеу бөлгіш ckt көмегімен біздің қажеттілікке сәйкес кіріс нүктесін оңай өлшей аламыз. бірақ шығыс кернеуін оңай өлшей алмаймыз, себебі бізде ортақ жер жоқ.

Енді мұны істеу үшін айла бар. шығыс конденсаторының кернеуін өлшеудің орнына мен екі веналық желілер арасындағы кернеуді өлшедім. өлшеу үшін сигнал/кернеу ретінде arduino үшін жер -шығыс -ve және шығыс -ve қолданады. Бұл өлшеу кезінде алынған мән кіріс кернеуінен алынуы керек және сіз шығыс конденсаторындағы нақты шығыс кернеуін аласыз.

Vout_sense_temp = Vout_sense_temp*0,92+float (raw_vout)*volt_factor*0,08; // gnd кіріс және шығыс gnd бойынша тұрақсыздықты өлшеңіз.

Vout_sense = Vin_sense-Vout_sense_temp-diode_volt; // екі негіз арасындағы кернеудің айырмасын шығу кернеуіне өзгерту..

Ағымдағы өлшеулер үшін мен ACS-712 ток сезгіш модульдерін қолдандым. Олар arduino арқылы жұмыс істейді және gnd кірісіне қосылған.

ішкі таймерлер D6 істігінде 62,5 Гц PWM алу үшін өзгертілген. ол мосфет жүргізуге арналған. кері ағуды және кері полярлықтан қорғауды қамтамасыз ету үшін шығуды блоктау диоды қажет болады. Индуктордың мәні жиілікке және шығыс токының талаптарына байланысты. Сіз Интернетте бар конвертерлік есептегіштерді қолдана аласыз немесе 100uH 5A-10A жүктемесін қолдана аласыз. ешқашан индуктордың максималды шығыс токын 80%-90%-дан асырмаңыз.

5 -қадам: соңғы рет басу -

зарядтағышқа қосымша мүмкіндіктерді қосуға болады. мен сияқты СКД де параметрлерді көрсетеді және пайдаланушыдан кіріс алу үшін 2 қосқыш.

Мен жақында соңғы кодты жаңартамын және ckt диаграммасын аяқтаймын.

6-қадам: ЖАҢАРТУ:- Нақты схема, BOM және код

ЖАҢАРТУ:-

Мен кодты, бомды және схеманы жүктедім. Бұл менікінен біршама ерекшеленеді, өйткені оны жасау оңайырақ.