自己最適化ソーラーバッテリー充電回路

投稿では、日光の減光条件に応じて充電電圧を自動的に設定および調整し、太陽に関係なくバッテリーの最適な充電電力を維持しようとする、バックコンバーター回路を備えたシンプルなIC555ベースの自己最適化太陽電池充電器回路について説明します光線強度。

PWMバックコンバータ設計の使用

付属のPWMバックコンバーターは効率的な変換を保証するため、パネルがストレスの多い条件にさらされることはありません。

私はすでに興味深いものについて議論しました ソーラーPWMベースのMPPTタイプソーラー充電器回路 、次のデザインは、バックコンバータステージが含まれているため、同じもののアップグレードバージョンと見なすことができ、以前のデザインよりもさらに効率的になります。

注：回路が正しく機能するために、ピン5とIC2のグランドの間に1K抵抗を接続してください。

提案された自己最適化ソーラー バッテリー充電器回路 降圧コンバータ回路を使用すると、次の説明の助けを借りて把握することができます。

この回路は、3つの基本的なステージで構成されています。IC1とIC2の形式のIC 555のカップルを使用するPWM太陽電圧オプティマイザ、MOSFET PWM電流増幅器、およびL1と関連コンポーネントを使用するバックコンバータです。

IC1は約80Hzの周波数を生成するように調整されていますが、IC2はコンパレータおよびPWMジェネレータとして構成されています。

IC1からの80HzはIC2のピン2に供給され、IC2のピン2は、この周波数を利用してC1 ....を横切る三角波を生成します。さらに、ピン5の瞬時電位と比較して、ピン3の正しいPWMの寸法を決定します。

図に示されているように、pin5電位は、分圧器ステージとBJT共通コレクターステージを介してソーラーパネルから得られます。

この分圧器で配置されたプリセットは、最初に適切に調整され、ソーラーパネルのピーク電圧で、バックコンバーターからの出力が接続されたバッテリーの充電レベルに適した最適な大きさの電圧を生成します。

上記が設定されると、残りはIC1 / IC2ステージによって自動的に処理されます。

ピーク日光の間、PWMは適切に短縮され、ソーラーパネルへのストレスを最小限に抑えながら、バックコンバーターステージの存在によりバッテリーに適切な最適電圧を生成します（バックブーストタイプの設計は、電圧源を削減する最も効率的な方法です）ソースパラメータを強調せずに）

ここで、太陽光が減少し始めると、設定された分圧器の両端の電圧も比例して低下し始めます。これは、IC2のピン5で検出されます。サンプル電圧のこの段階的な劣化を検出すると、IC2はPWMを広げ始め、降圧出力がは、必要な最適なバッテリー充電電圧を維持できます。これは、太陽の遅延照明に関係なく、バッテリーが正しい量の電力を受け取り続けることを意味します。

L1は、ソー​​ラーパネルがピーク仕様にあるとき、つまり太陽光がソーラーパネルにとって最も好ましい位置にあるときに、バッテリーに最適な電圧レベルを生成するように適切な寸法にする必要があります。

RXは、バッテリーの最大充電電流制限を決定および制限するために導入されました。RXは、次の式を使用して計算できます。

Rx = 0.7 x 10 /バッテリーAH

設定方法 上記の自己最適化太陽電池充電器回路と降圧コンバータ回路。

12Vバッテリーの充電に24Vピークソーラーパネルが選択されているとすると、回路は以下の手順に従って設定できます。

最初は出力にバッテリーを接続しないでください

ソーラーパネルの入力を供給する必要があるポイント間で、外部C / DCアダプターから24Vを接続します。

別のAC / DCアダプターからIC1 / IC2回路用の12Vを接続します。

IC2のピン5で約11.8Vの電位が得られるまで、分圧器10kプリセットを調整します。

次に、いくつかの試行エラーを介して、バッテリーを接続する必要がある出力で14.5 Vが測定されるまで、L1の巻数を微調整して最適化します。

それで全部です！これで回路が設定され、最適化された高効率のPWM降圧ベースの充電手順を取得するために目的のソーラーパネルで使用する準備が整いました。

上記で 降圧コンバータ回路を備えた自己最適化太陽電池充電器回路太陽光に対して回路から逆に変化する電圧と電流の出力を実装して抽出しようとしましたが、より深い調査により、実際には逆に応答するべきではないことがわかりました太陽の光に対応します。

MPpTでは、負荷がパネルとその効率を占有しないようにしながら、ピーク時に最大電力を抽出したいためです。

次の改訂された図の方がわかりやすいので、設計をすばやく分析してみましょう。

上記の更新されたデザインでは、次の重要な変更を加えました。

IC 2のピン3にNPNインバーターを追加したので、IC 2からのPWMがMOSFETに影響を与えてパネルから最大電力を抽出し、太陽光が減少するにつれて電力を徐々に減らします。

PWMパルスとバックコンバーターは、完全な互換性とパネルからの最大電力抽出を保証しますが、太陽の強度の減少に応じて徐々に減少します。

ただし、上記の設定により、1つの重要な側面が確実になります。これにより、MPPT充電器で常に重要な問題となるバランスの取れた入出力電力比が保証されます。

さらに、負荷が過剰な量の電流を抽出しようとすると、BC557電流リミッターがすぐに作動し、その間負荷への電力を遮断することにより、MPPTの円滑な機能の中断を防ぎます。

更新

MPPT回路の最終設計を検討する

厳密なさらなる評価を経た後、私は最終的に、上記の2番目の理論は正しくないと結論付けることができました。 MPPTは、余分なボルトを抽出して、ソーラーパネルから利用できる電流に変換することだけを目的としているため、最初の理論はより理にかなっています。

たとえば、ソーラーパネルの負荷仕様よりも10V高い場合、この余分な電圧をPWMを介して降圧コンバータにチャネル化し、降圧コンバータが負荷をかけずに負荷に指定された量の電圧を生成できるようにします。パラメータの。

これを実装するには、太陽がピークにあり、余分なボルトを解放している間、PWMを比例して薄くする必要があります。

ただし、太陽電力が減少するにつれて、PWMを拡大して、太陽の強度に関係なく、指定されたレートで負荷に電力を供給するための最適な電力量で降圧コンバータを継続的に有効にする必要があります。

上記の手順をスムーズかつ最適に実行できるようにするには、最初の設計が最も適切であり、上記の要件を正しく満たすことができる設計であるように見えます。

したがって、2番目の設計は単純に破棄され、最初の設計は正しい555ベースのMPT回路として完成されます。

2番目のデザインに関連していると思われるコメントが多々あり、削除すると読者が混乱する可能性があるため、2番目のデザインを削除するのは適切でないと判断したため、詳細をそのままにして明確にすることにしました。この説明で位置。