Saules uzlādes kontrolieris 100 Ah akumulatoram

Šis visaptverošais saules uzlādes kontrolieris ir paredzēts, lai efektīvi uzlādētu lielu 12 V 100 Ah akumulatoru ar vislielāko efektivitāti. Saules lādētājs praktiski nav izturīgs attiecībā uz akumulatora uzlādi, īssavienojumu vai pašreizējiem apstākļiem.

Šīs 100 Ah saules regulatora ķēdes galvenie elementi, protams, ir saules panelis un (12 V) akumulators. Baterija šeit darbojas kā enerģijas uzglabāšanas vienība.

Zemsprieguma līdzstrāvas lampas un tamlīdzīgas lietas varētu darbināt tieši no akumulatora, savukārt a strāvas pārveidotājs var darbināt, lai pārveidotu tiešo akumulatora spriegumu 240 V maiņstrāvā.

Neskatoties uz to, visas šīs lietojumprogrammas parasti nav šī satura tēma, kurā galvenā uzmanība tiek pievērsta pievienojot akumulatoru ar saules bateriju . Var šķist pārāk vilinoši savienot saules bateriju tieši ar akumulatoru, lai to uzlādētu, taču tas nekad nav ieteicams. Piemērots uzlādes kontrolieris ir izšķiroša nozīme jebkura akumulatora uzlādēšanai no saules paneļa.

Lādēšanas kontroliera galvenā nozīme ir lādēšanas strāvas samazināšana pīķa saules laikā, kad saules panelis nodrošina lielāku strāvas daudzumu, kas pārsniedz nepieciešamo akumulatora līmeni.

Tas kļūst svarīgi, jo uzlāde ar lielu strāvu var nopietni kaitēt akumulatoram un noteikti var samazināt akumulatora paredzamo dzīves ilgumu.

Bez uzlādes kontroliera pastāv risks pārmērīgi uzlādējot akumulatoru parasti ir gaidāma, jo saules paneļa pašreizējo jaudu tieši nosaka saules apstarošanas līmenis vai krītošās saules daudzums.

Būtībā jūs atradīsit pāris metodes, kā regulēt uzlādes strāvu: līdz sērijas regulators vai paralēlais regulators.

Sērijveida regulatora sistēma parasti ir tranzistora formā, kas tiek sērijveidā ieviesta starp saules paneli un akumulatoru.

Paralēlais regulators ir a formā 'šunta' regulators piestiprināts paralēli saules panelim un akumulatoram. The 100 Ah regulators paskaidrots šajā amatā, faktiski ir paralēla tipa saules regulatora kontrolieris.

Galvenā iezīme šunta regulators tas nozīmē, ka tam nav nepieciešams liels strāvas daudzums, kamēr akumulators nav pilnībā uzlādēts. Praktiski runājot, paša pašreizējais patēriņš ir tik mazs, ka to var ignorēt.

Pēc tam, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts tomēr liekā jauda tiek izkliedēta siltumā. Īpaši lielākos saules paneļos šai augstajai temperatūrai ir nepieciešama samērā milzīga regulatora struktūra.

Kopā ar tā reālo mērķi, pienācīgs uzlādes kontrolieris papildus nodrošina drošību daudzos veidos, kā arī aizsardzību pret dziļu akumulatora izlādi elektroniskais drošinātājs un droša akumulatora vai saules paneļa polaritātes maiņa.

Vienkārši tāpēc, ka visu ķēdi akumulators virza caur nepareizu polaritātes aizsargdiodi D1, saules uzlādes regulators turpina darboties normāli pat tad, ja saules panelis nepiegādā strāvu.

Kontūrā tiek izmantots neregulēts akumulatora spriegums (krustojums D2-R4), kā arī ārkārtīgi precīzs atskaites spriegums 2,5 V, kas tiek ģenerēts, izmantojot zenera diode D5.

Tā kā uzlādes regulators pats par sevi darbojas lieliski, ja strāva ir mazāka par 2 mA, nakts laikā vai ikreiz, kad debesis ir apmākušās, akumulators tiek tikko ielādēts.

Minimālais strāvas patēriņš ķēdē tiek sasniegts, izmantojot BUZ11, T2 un T3 tipa MOSFET barošanu, kuru pārslēgšana ir atkarīga no sprieguma, un tas ļauj tiem darboties ar praktiski nulles piedziņas jaudu.

Piedāvātā saules uzlādes kontrole 100 Ah akumulatoram uzrauga akumulatoru spriegumu un regulē tranzistora T1 vadītspēju.

Jo lielāks ir akumulatora spriegums, jo lielāka būs strāva, kas iet caur T1. Tā rezultātā sprieguma kritums ap R19 kļūst lielāks.

Šis spriegums pāri R19 kļūst par vārtu pārslēgšanās spriegumu MOSFET T2, kas izraisa MOSFET grūtāku pārslēgšanos, samazinot tā notekas pret avotu pretestību.

Sakarā ar to saules panelis tiek noslogots vairāk, kas izkliedē lieko strāvu caur R13 un T2.

Schottky diode D7 aizsargā akumulatoru no nejaušas saules paneļa + un - spaiļu maiņas.

Šis diode papildus pārtrauc strāvas plūsmu no akumulatora saules panelī, ja paneļa spriegums nokrītas zem akumulatora sprieguma.

Kā darbojas regulators

100 Ah saules lādētāja regulatora shēma ir redzama iepriekš redzamajā attēlā.

Ķēdes primārie elementi ir pāris “smagie” MOSFET un četrkāršais op amp IC.

Šīs IC funkcijas varētu iedalīt 3 sekcijās: ap IC1a uzbūvētais sprieguma regulators, ap IC1d konfigurēts akumulatora pārmērīgas izlādes kontrolieris un elektroniskais aizsardzība pret īssavienojumu vadu ap IC1c.

IC1 darbojas kā galvenā kontrolējošā sastāvdaļa, savukārt T2 darbojas kā pielāgojams jaudas rezistors. T2 kopā ar R13 izturas kā aktīva slodze uz saules paneļa izejas. Regulatora darbība ir diezgan vienkārša.

Caur sprieguma dalītāju R4-P1-R3 mainīga akumulatora sprieguma daļa tiek pielietota vadības op amp IC1a neinvertējošajai ieejai. Kā tika apspriests iepriekš, 2,5 V standartspriegums tiek piemērots op amp apgrieztajai ieejai.

Saules regulēšanas darba procedūra ir diezgan lineāra. IC1a pārbauda akumulatora spriegumu un, tiklīdz tas sasniedz pilnu uzlādi, tas ieslēdzas T1, T2, izraisot saules sprieguma manevru caur R13.

Tas nodrošina, ka saules panelis nav pārāk uzlādējis vai uzlādējis akumulatoru. Daļas IC1b un D3 tiek izmantotas, lai norādītu “akumulatora uzlādes” stāvokli.

Gaismas diode iedegas, kad akumulatora spriegums sasniedz 13,1 V un kad tiek uzsākts akumulatora uzlādes process.

Kā darbojas aizsardzības posmi

Opamp IC1d ir izveidots kā salīdzināms, lai uzraudzītu izlādējies akumulators sprieguma līmeni un nodrošina aizsardzību pret dziļu izlādi, un MOSFET T3.

Vispirms akumulatora spriegums tiek proporcionāli pazemināts līdz aptuveni 1/4 no nominālvērtības ar rezistīvo dalītāju R8 / R10, pēc tam to salīdzina ar atsauces spriegumu 23 V, kas iegūts caur D5. Salīdzinājumu veic IC1c.

Potenciālo dalītāju rezistori tiek izvēlēti tā, ka IC1d izeja samazinās zemāk, kad akumulatora spriegums nokrītas zem aptuvenas vērtības 9 V.

Pēc tam MOSFET T3 kavē un nogriež zemes saiti pāri akumulatoram un kravai. R11 atgriezeniskā rezistora radītās histerēzes dēļ salīdzinātājs nemaina stāvokli, kamēr akumulatora spriegums atkal nav sasniedzis 12 V.

Elektrolītiskais kondensators C2 kavē dziļas izlādes aizsardzības aktivizēšanos ar momentāniem sprieguma kritumiem, kas rodas, piemēram, ieslēdzot lielu slodzi.

Ķēdē iekļautā īssavienojuma aizsardzība darbojas kā elektroniskais drošinātājs. Ja nejauši notiek īssavienojums, tas nogriež akumulatora slodzi.

Tas pats tiek ieviests arī caur T3, kas parāda MOSFET T13 izšķirošo dvīņu funkciju. MOSFET darbojas ne tikai kā īsslēguma slēdzis, bet arī tā savienojums ar kanalizāciju no avota līdzīgi kā skaitļošanas rezistors.

Sprieguma kritumu, kas radīts šajā rezistorā, samazina R12 / R18 un pēc tam pieliek salīdzinātāja IC1c invertējošajai ieejai.

Arī šeit D5 sniegto precīzo spriegumu izmanto kā atsauci. Kamēr īssavienojuma aizsardzība paliek neaktīva, IC1c turpina nodrošināt “augstu” loģisko izvadi.

Šī darbība bloķē D4 vadīšanu tā, ka IC1d izeja nosaka tikai T3 vārtu potenciālu. Ar rezistīvā dalītāja R14 / R15 palīdzību tiek panākts vārtu sprieguma diapazons no aptuveni 4 V līdz 6 V, ļaujot noteikt skaidru sprieguma kritumu virs T3 kanalizācijas-avota krustojuma.

Kad slodzes strāva sasniedz visaugstāko līmeni, sprieguma kritums strauji pieaug, līdz līmenis ir tieši pietiekams, lai pārslēgtu IC1c. Tas tagad izraisa tā produkcijas loģikas zemu līmeni.

Sakarā ar to tagad aktivizējas diode D4, ļaujot T3 vārtiem saīsināties līdz zemei. Sakarā ar to tagad MOSFET izslēdzas, apturot pašreizējo plūsmu. R / C tīkls R12 / C3 izlemj elektroniskā drošinātāja reakcijas laiku.

Ir noteikts samērā gauss reakcijas laiks, lai izvairītos no nepareizas elektroniskās drošinātāja darbības aktivizēšanas reizēm īslaicīgas lielas strāvas pieauguma dēļ slodzes strāvā.

Turklāt LED D6 tiek izmantots kā 1,6 V atsauces punkts, pārliecinoties, ka C3 nespēj uzlādēt virs šī sprieguma līmeņa.

Kad īssavienojums ir noņemts un slodze tiek atdalīta no akumulatora, C3 caur LED tiek pakāpeniski izlādēts (tas var ilgt līdz 7 sekundēm). Tā kā elektroniskais drošinātājs ir veidots ar samērā gausu reakciju, tas nenozīmē, ka slodzes strāvai būs atļauts sasniegt pārmērīgu līmeni.

Pirms elektronisko drošinātāju var aktivizēt, T3 vārtu spriegums liek MOSFET ierobežot izejas strāvu līdz punktam, kas noteikts, iestatot iepriekš iestatīto P2.

Lai nodrošinātu, ka nekas nedeg un nesakņojas ar kartupeļiem, ķēdē papildus ir standarta drošinātājs F1, kas sērijveidā pievienots akumulatoram, un nodrošina pārliecību, ka iespējamais ķēdes sadalījums neizraisīs tūlītēju katastrofu.

Kā galvenais aizsardzības vairogs D2 ir iekļauts ķēdē. Šis diode aizsargā IC1a un IC1b ieejas pret bojājumiem nejaušas reversās akumulatora savienojuma dēļ.

Saules paneļa izvēle

Izlemšana par vispiemērotāko saules bateriju, protams, ir atkarīga no akumulatora Ah vērtējuma, ar kuru jūs plānojat strādāt.

Saules uzlādes regulators pamatā ir paredzēts saules paneļiem ar mērenu izejas spriegumu no 15 līdz 18 voltiem un no 10 līdz 40 vatiem. Šāda veida paneļi parasti kļūst piemēroti baterijām, kuru nominālā vērtība ir no 36 līdz 100 Ah.

Tomēr, tā kā saules lādēšanas regulators ir paredzēts, lai nodrošinātu optimālu strāvas padevi 10 A, var izmantot arī saules paneļus ar 150 vatu strāvu.

Var izmantot arī saules lādētāja regulatora ķēdi vējdzirnavas un ar citiem sprieguma avotiem, ja ieejas spriegums ir 15-18 V diapazonā.

Lielākā daļa siltuma tiek izvadīta caur aktīvo slodzi T2 / R13. Lieki piebilst, ka MOSFET būtu efektīvi jāatdzesē, izmantojot radiatoru, un R13 jānovērtē atbilstoši, lai izturētu ārkārtīgi augstu temperatūru.

R13 jaudai jāatbilst saules paneļa vērtējumam. (Ārkārtējā) scenārijā, kad saules panelis ir savienots ar izejas spriegumu bez slodzes 21 V un arī īssavienojuma strāvu 10 A, šādā gadījumā T2 un R13 sāk izkliedēt spriegumam līdzvērtīgu jaudu starpība starp akumulatoru un saules bateriju (ap 7 V), kas reizināta ar īssavienojuma strāvu (10 A) vai vienkārši 70 vati!

Tas faktiski var notikt, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts. Lielākā daļa enerģijas tiek atbrīvota caur R13, jo MOSFET tad piedāvā ļoti zemu pretestību. MOSFET rezistora R13 vērtību varēja ātri noteikt, izmantojot šādu Ohma likumu:

R13 = P x I^divi= 70 x 10^divi= 0,7 omi

Šāda veida ārkārtēja saules paneļu izeja tomēr varētu šķist neparasta. Saules lādēšanas regulatora prototipā tika izmantota 0,25 Ω / 40 W pretestība, kas sastāv no četriem paralēli piestiprinātiem 1Ω / 10 W rezistoriem. T3 nepieciešamo dzesēšanu aprēķina tāpat.

Pieņemot, ka vislielākā izejas strāva ir 10 A (salīdzinot ar aptuveni 2,5 V sprieguma kritumu kanalizācijas avota krustojumā), tad jānovērtē maksimālā izkliede aptuveni 27 W.

Lai garantētu pietiekamu T3 dzesēšanu pat pie pārmērīgas fona temperatūras (piemēram, 50 ° C), siltuma izlietnei jāizmanto siltuma pretestība 3,5 K / W vai mazāka.

Daļas T2, T3 un D7 ir izvietotas vienā noteiktā PCB pusē, veicinot to vieglu piestiprināšanu pie viena kopēja radiatora (ar izolācijas komponentiem).

Tādējādi ir jāiekļauj šo trīs pusvadītāju izkliede, un mēs tādā gadījumā vēlamies radiatoru, kura siltuma parametri ir 1,5 K / W vai augstāki. Daļu sarakstā aprakstītais tips atbilst šim priekšnoteikumam.

Kā iestatīt

Par laimi, 100 Ah akumulatora saules regulatora ķēde ir diezgan viegli iestatāma. Tomēr uzdevums prasa pāris (regulētas) barošanas avoti .

Viens no tiem ir noregulēts līdz izejas spriegumam 14,1 V un savienots ar akumulatora vadiem (apzīmēts ar “accu”) PCB. Otrajā barošanas blokā jābūt strāvas ierobežotājam.

Šī barošana tiek noregulēta uz saules paneļa atvērtās ķēdes spriegumu (piemēram, 21 V, tāpat kā iepriekš norādītajā stāvoklī) un savienota ar lāpstas spailēm, kas apzīmētas ar “šūnas”.

Kad P1 tiek pareizi noregulēts, spriegumam vajadzētu samazināties līdz 14,1 V. Lūdzu, neuztraucieties par to, jo pašreizējais ierobežotājs un D7 garantē, ka pilnīgi nekas nevar noiet slikti!

Lai efektīvi noregulētu P2, jums jāstrādā ar slodzi, kas ir nedaudz lielāka par lielāko slodzi, kāda, iespējams, rodas izvadē. Ja vēlaties iegūt maksimālu labumu no šī dizaina, mēģiniet izvēlēties 10 A slodzes strāvu.

To var panākt, izmantojot slodzes rezistoru 1Ω x120 W, ko veido, piemēram, 10 paralēli 10 rezistori ar 10Ω / 10 W. Sākotnējais iestatījums P2 sākumā ir pagriezts uz “Maksimums (tīrītājs virzienā uz R14).

Pēc tam slodze tiek piestiprināta pie vadiem, kas apzīmēti ar “slodzi” PCB. Lēnām un piesardzīgi noregulējiet P2, līdz sasniedzat līmeni, kad T3 vienkārši izslēdzas un nogriež slodzi. Pēc slodzes rezistoru noņemšanas “slodzes” vadus var īslaicīgi saīsināt, lai pārbaudītu, vai elektroniskais drošinātājs darbojas pareizi.

PCB izkārtojumi

Detaļu saraksts

Rezistori:
RI = 1k
R2 = 120k
R3, R20 = 15k
R4, R15, R19 = 82k
R5 = 12k
R6 = 2,2k
R7, R14, R18, R21 = 100k
R8, R9 = 150k
R10 = 47k
R11 = 270k
R12, R16 = 1M
R13 = skatīt tekstu
R17 = 10k
P1 = 5k iepriekš iestatīts
P2 = 50 k iepriekš iestatīts
Kondensatori:
Cl = 100 nF
C2 = 2,2uF / 25V radiāls
C3 = 10uF / 16V
Pusvadītāji:
D1, D2, D4 = 1N4148
D3,136 = sarkanā gaismas diode
D5 = LM336Z-2.5
D7 = BYV32-50
T1 = BC547
T2, T3 = BUZ11
IC1 = TL074
Dažādi:
F1 = drošinātājs 10 A (T) ar PCB stiprinājuma turētāju
8 lāpstas spailes skrūvju stiprināšanai
Radiators 1.251VW