Το άρθρο εξηγεί ένα κύκλωμα φόρτισης υβριδικής ηλιακής και αιολικής μπαταρίας διπλής εισόδου χρησιμοποιώντας φθηνά και συνηθισμένα εξαρτήματα.

Η ιδέα ζητήθηκε από ένα από τα ενδιαφερόμενα μέλη αυτού του ιστολογίου.

Τεχνικές προδιαγραφές

Καλά μετά το μεσημέρι, ο κύριος σχεδιάζει ένα «κύκλωμα ρυθμιστή συλλογής ηλιακής και αιολικής ενέργειας» που έχει δύο εισόδους και μία έξοδο.
Το φωτοβολταϊκό πάνελ (0-21V DC) και η άλλη είσοδος είναι μια ανεμογεννήτρια (15V DC).
Το κύκλωμα πρέπει να είναι σχεδιασμένο για φόρτιση μπαταρίας 12v. το ρεύμα εξόδου που παραδίδεται στην φορτισμένη μπαταρία δεν πρέπει να παρέχει περισσότερα από 3,5Α.
Η ομάδα μου και εγώ έχουμε πάρει μερικά κυκλώματα από το Διαδίκτυο και τα προσομοιώσαμε χρησιμοποιώντας pspice κανένα από αυτά δεν μας δίνει ρεύμα εξόδου 3,5 A. παρακαλώ κύριε, παρακαλώ, μπορείτε να μας βοηθήσετε με παραδείγματα κυκλωμάτων που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε.

Ο σχεδιασμός

Σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου, εισήγαγα μια παρόμοια ιδέα που επέτρεψε τη φόρτιση μιας μπαταρίας από δύο πηγές ενέργειας όπως ο αέρας και η ηλιακή ενέργεια ταυτόχρονα και χωρίς την ανάγκη χειροκίνητης παρέμβασης.

Ο παραπάνω σχεδιασμός βασίζεται στην ιδέα του PWM και επομένως θα μπορούσε να είναι λίγο περίπλοκος και δύσκολος να βελτιστοποιηθεί για έναν απλό ή νέο χόμπι.

Το κύκλωμα που παρουσιάζεται εδώ προσφέρει ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά, δηλαδή επιτρέπει τη φόρτιση μιας μπαταρίας από δύο διαφορετικές πηγές, διατηρώντας ωστόσο τον σχεδιασμό εξαιρετικά απλό, αποδοτικό, φθηνό και χωρίς προβλήματα.

Ας κατανοήσουμε λεπτομερώς το κύκλωμα με τη βοήθεια της ακόλουθης εξήγησης:

Διάγραμμα κυκλώματος

Το παραπάνω σχήμα δείχνει το προτεινόμενο ηλιακό κύκλωμα, διπλό υβριδικό υβριδικό φορτιστή μπαταρίας, χρησιμοποιώντας πολύ συνηθισμένα εξαρτήματα όπως opamps και τρανζίστορ.

Μπορούμε να δούμε δύο ακριβώς παρόμοια στάδια opamp να χρησιμοποιούνται, το ένα στην αριστερή πλευρά της μπαταρίας και το άλλο στη δεξιά πλευρά της μπαταρίας.

Το στάδιο opamp στην αριστερή πλευρά γίνεται υπεύθυνο για την αποδοχή και ρύθμιση της πηγής αιολικής ενέργειας, ενώ το στάδιο opamp δεξιάς επεξεργάζεται την ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια για τη φόρτιση της ενιαίας κοινής μπαταρίας στη μέση.

Αν και τα δύο στάδια φαίνονται παρόμοια, οι τρόποι ρύθμισης είναι διαφορετικοί. Το κύκλωμα ελεγκτή αιολικής ενέργειας ρυθμίζει την αιολική ενέργεια περνώντας ή βραχυκυκλώνοντας την περίσσεια ενέργειας στο έδαφος, ενώ το στάδιο του ηλιακού επεξεργαστή κάνει το ίδιο, αλλά κόβοντας την περίσσεια ενέργειας αντί για ψαλίδι.

Οι παραπάνω δύο τρόποι λειτουργίας είναι κρίσιμοι, δεδομένου ότι στις ανεμογεννήτριες που είναι ουσιαστικά εναλλάκτες απαιτείται η απομάκρυνση της περίσσειας ενέργειας και όχι η διακοπή, έτσι ώστε το πηνίο να μπορεί να προστατευτεί από το υπερβολικό ρεύμα, το οποίο διατηρεί επίσης την ταχύτητα του εναλλάκτη ελεγχόμενη τιμή.

Αυτό σημαίνει ότι η έννοια μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε εφαρμογές ELC επίσης.

Πώς διαμορφώνεται το opamp σε λειτουργία

Τώρα ας διερευνήσουμε τη λειτουργία των σταδίων του opamp μέσω των ακόλουθων σημείων:

ο Τα opamps διαμορφώνονται ως συγκριτικά όπου ο πείρος # 3 (είσοδος χωρίς αναστροφή) χρησιμοποιείται ως είσοδος ανίχνευσης και ο πείρος # 2 (είσοδος αντιστροφής) ως είσοδος αναφοράς.

Οι αντιστάσεις R3 / R4 επιλέγονται έτσι ώστε στην απαιτούμενη τάση φόρτισης της μπαταρίας, ο πείρος # 3 μόλις γίνεται υψηλότερος από το επίπεδο αναφοράς του πείρου # 2.

Επομένως, όταν η αιολική ενέργεια εφαρμόζεται στο αριστερό κύκλωμα, ο opamp παρακολουθεί την τάση και μόλις προσπαθήσει να υπερβεί την καθορισμένη τάση κατωφλίου, ο πείρος # 6 του IC πηγαίνει ψηλά, ο οποίος με τη σειρά του ενεργοποιεί το τρανζίστορ T1.

Το Τ1 βραχυκυκλώνει αμέσως την υπερβολική ενέργεια που περιορίζει την τάση στην μπαταρία στο επιθυμητό ασφαλές όριο. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται συνεχώς διασφαλίζοντας την απαιτούμενη ρύθμιση τάσης στους ακροδέκτες της μπαταρίας.

Το στάδιο opamp στην πλευρά του ηλιακού πλαισίου εφαρμόζει επίσης την ίδια λειτουργία, αλλά εδώ η εισαγωγή του T2 διασφαλίζει ότι όποτε η ηλιακή ενέργεια είναι υψηλότερη από το καθορισμένο κατώφλι, το T2 συνεχίζει να το κόβει, ρυθμίζοντας έτσι την τροφοδοσία της μπαταρίας στο καθορισμένο ρυθμός, ο οποίος προστατεύει την μπαταρία καθώς και τον πίνακα από ασυνήθιστες αναποτελεσματικές καταστάσεις.

Το R4 και στις δύο πλευρές μπορεί να αντικατασταθεί με μια προεπιλογή για τη διευκόλυνση της εύκολης ρύθμισης του επιπέδου φόρτισης της μπαταρίας κατωφλίου.

Τρέχον στάδιο ελέγχου

Σύμφωνα με το αίτημα, το ρεύμα της μπαταρίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 3,5 Amps. Για να ρυθμιστεί αυτό, μπορεί να φανεί ένας αυτόνομος περιοριστής ρεύματος συνδεδεμένος με την μπαταρία αρνητική.

Ωστόσο, ο σχεδιασμός που φαίνεται παρακάτω μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ρεύμα έως 10 amp και για φόρτιση μπαταρίας έως 100 Ah

Αυτός ο σχεδιασμός μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας το ακόλουθο κύκλωμα:

Το R2 μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:

R2 = 0,7 / ρεύμα φόρτισης
watt της αντίστασης = 0,7 x ρεύμα φόρτισης

Λίστα ανταλλακτικών για το κύκλωμα διπλού υβριδικού φορτιστή ηλιακού ανέμου

R1, R2, R3, R5, R6 = 10k
Δίοδος zener Z1, Z2 = 3V ή 4.7V, 1/2 watt
C1 = 100uF / 25V
T1, T2 = TIP142,
T3 = BC547
D2 = 1N4007
Κόκκινα LED = 2nos
D1 = Δίοδος ανορθωτή 10 amp ή δίοδος Schottky
Opamps = LM358 ή παρόμοια

Κύκλωμα υβριδικού φορτιστή εισόδου διπλού DC

Ένας παρόμοιος δεύτερος υβριδικός σχεδιασμός παρακάτω περιγράφει μια απλή ιδέα που επιτρέπει την επεξεργασία δύο διαφορετικών πηγών εισόδων DC που προέρχονται από διαφορετικές ανανεώσιμες πηγές.

Αυτό το υβριδικό κύκλωμα επεξεργασίας ανανεώσιμης ενέργειας περιλαμβάνει επίσης ένα στάδιο μετατροπέα ώθησης που αυξάνει αποτελεσματικά την τάση για τις απαιτούμενες λειτουργίες εξόδου, όπως η φόρτιση μιας μπαταρίας. Η ιδέα ζητήθηκε από έναν από τους ενδιαφερόμενους αναγνώστες αυτού του ιστολογίου.

Τεχνικές προδιαγραφές

Γεια, είμαι φοιτήτρια μηχανικής του τελευταίου έτους, πρέπει να εφαρμόσω ένα ελικόπτερο πολλαπλών εισόδων (ενσωματωμένος μετατροπέας ενίσχυσης buck / buck) για το συνδυασμό δύο πηγών DC (υβριδικό).
Έχω το βασικό μοντέλο κυκλώματος, μπορείτε να με βοηθήσετε να σχεδιάσω πηνίο, τιμές πυκνωτών και κύκλωμα ελέγχου για τον ελικόπτερο. Σας έστειλα μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου το σχεδιασμό κυκλώματος.

Λειτουργία κυκλώματος.

Όπως φαίνεται στο σχήμα, τα τμήματα IC555 είναι δύο ίδια κυκλώματα PWM που είναι τοποθετημένα για τροφοδοσία του παρακείμενου κυκλώματος μετατροπέα ενίσχυσης διπλής εισόδου.

Οι ακόλουθες λειτουργίες πραγματοποιούνται όταν η διαμορφωμένη εμφάνιση είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΗ:

Το DC1 μπορεί να θεωρηθεί ως πηγή υψηλής DC όπως από ένα ηλιακό πάνελ.

Το DC2 μπορεί να θεωρηθεί ως πηγή συνεχούς εισόδου DC, όπως από μια γεννήτρια ανεμογεννητριών.

Υποθέτοντας ότι αυτές οι πηγές είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΜΕΝΕΣ, τα αντίστοιχα mosfets αρχίζουν να εκτελούν αυτές τις τάσεις τροφοδοσίας κατά μήκος του ακόλουθου κυκλώματος δίοδος / επαγωγέα / χωρητικότητας σε απόκριση των PWM της πύλης.

Τώρα, καθώς τα PWMs από τα δύο στάδια ενδέχεται να αντιμετωπίζουν διαφορετικούς ρυθμούς PWM, η απόκριση εναλλαγής θα διαφέρει επίσης ανάλογα με τους παραπάνω ρυθμούς.

Προς το παρόν, όταν και τα δύο mosfets λαμβάνουν θετικό παλμό, και οι δύο είσοδοι απορρίπτονται κατά μήκος του επαγωγέα προκαλώντας υψηλή αύξηση ρεύματος στο συνδεδεμένο φορτίο. Οι δίοδοι απομονώνουν αποτελεσματικά τη ροή των αντίστοιχων εισόδων προς τον επαγωγέα.

Προς το παρόν όταν το άνω mosfet είναι ON ενώ το χαμηλότερο mosfet είναι OFF, το κάτω 6A4 γίνεται μεροληπτική προς τα εμπρός και επιτρέπει στον επαγωγέα μια διαδρομή επιστροφής σε απόκριση στην αλλαγή του άνω mosfet.
Ομοίως, όταν το κάτω moset είναι ON, και το άνω mosfet είναι OFF, το πάνω 6A4 παρέχει την απαιτούμενη διαδρομή επιστροφής για το L1 EMF.

Ουσιαστικά, τα mosfets μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν ανεξάρτητα από οποιοδήποτε είδος συγχρονισμού καθιστώντας τα πράγματα αρκετά εύκολα και ασφαλή. Σε κάθε περίπτωση, το φορτίο εξόδου θα λάβει τη μέση (συνδυασμένη) προβλεπόμενη ισχύ από τις δύο εισόδους.

Η εισαγωγή της αντίστασης 1Κ και της διόδου 1N4007 διασφαλίζει ότι τα δύο mosfets δεν λαμβάνουν ποτέ ξεχωριστό λογικό άκρο υψηλού παλμού, αν και το άκρο πτώσης μπορεί να είναι διαφορετικό ανάλογα με τη ρύθμιση των αντίστοιχων PWMs των 555 ICs.

Ο επαγωγέας L1 θα πρέπει να πειραματιστεί για να πάρει την επιθυμητή ώθηση στην έξοδο. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικοί αριθμοί στροφών 22 SWG σμάλτου χαλκού σύρματος πάνω από μια ράβδο φερρίτη ή πλάκα, και η έξοδος μετράται για την απαιτούμενη τάση.