Bộ chuyển đổi tăng cường cho pin năng lượng mặt trời. Bộ chuyển đổi điện áp ổn định trên chip YX8018. Bộ chuyển đổi loại mạng
Poonam Deshpande
Thiết kế điện tử
Sự kết hợp đơn giản giữa pin mặt trời, một số đèn LED và bộ điều chỉnh DC/DC nhỏ sẽ cho phép bạn chiếu sáng các góc tối của căn phòng vào ban ngày, đồng thời cung cấp năng lượng ổn định cho các tải điện năng thấp
Một chiếc đèn chạy bằng năng lượng mặt trời chỉ chạy vào ban ngày có vẻ gần như vô dụng, nhưng có nhiều khu vực trong nhà và văn phòng vẫn tương đối tối ngay cả vào ban ngày. “Ánh sáng ban ngày” này phát sáng từ một tấm pin mặt trời gần đó và ngoài ra còn có thêm nguồn 0,5 W ổn định có khả năng cung cấp năng lượng cho các tải nhỏ như máy thu VHF.
Một tấm quang điện có công suất danh định 10 W được sử dụng để cấp nguồn cho đèn huỳnh quang (Hình 1). Điện áp của nó, tại điểm có công suất tối đa bằng 17,3 V, cấp nguồn cho hai chuỗi đèn LED giống hệt nhau (LED1... LED5 và LED6... LED10). Mỗi chuỗi bao gồm năm đèn LED trắng có công suất 1 W mỗi đèn. Các điện trở nối tiếp R1 và R2 có điện trở 22 Ohms với công suất tiêu tán cho phép là 2 W đặt dòng điện của mạch.
Đầu ra của tấm quang điện được kết nối thông qua một công tắc với đầu vào của bộ ổn áp chuyển mạch (PVS) (Hình 2). Tụ điện ở đầu vào của chip chuyển đổi làm giảm sự phụ thuộc của độ sáng của đèn LED vào sự thay đổi của dòng tải, điều này phụ thuộc vào mức tín hiệu âm thanh ở đầu ra của máy thu VHF.
Có khá nhiều IC chuyển đổi điện áp chuyển mạch giá rẻ rất phù hợp cho ứng dụng này và ba trong số chúng rất giống nhau về mức độ phổ biến, tần số chuyển mạch, điện áp đầu ra, giá trị L và C và khả năng chịu tải. Đó là LM3524, MC34063 và LM2575. Tất cả những thứ khác đều như nhau, bộ chuyển đổi dựa trên IC sẽ mất ít điện áp pin hơn do mức tiêu thụ dòng điện thấp hơn và điện áp bão hòa của công tắc nguồn thấp hơn. Rõ ràng là vi mạch đặc biệt này đã được chọn làm nguồn điện.
Điện áp nguồn đầu vào (V IN) được cấp tới chân 6 của bộ chuyển đổi DC/DC MC34063 thông qua công tắc SW (Hình 3). Một tụ điện làm mịn C1 2200 µF, nằm sau công tắc, được thiết kế để giảm thiểu sự dao động điện áp do thay đổi cường độ ánh sáng. Tụ điện C2 có công suất 100 pF ở chân 5 đặt tần số chuyển mạch của bộ chuyển đổi thành 33 kHz.
Điện áp đầu ra được lọc bởi các phần tử L1 và C3. Độ tự cảm 220 μH được chế tạo độc lập bằng cách cuộn 48 vòng dây trên lõi hình xuyến, hoàn toàn có thể sử dụng lõi có đường kính 10 mm và cao 20 mm, lấy từ cáp máy tính cũ. Điện trở của điện trở R1 và R2 được chọn sao cho điện áp đầu ra là 5 V. Nếu đầu ra có điện áp khác thì nên thay đổi điện trở của điện trở R1. Ví dụ: đối với điện áp đầu ra là 6 V, điện trở của R1 phải là 27 kOhm và đối với 4,5 V - khoảng 39 kOhm. Mạch lắp ráp được hiển thị trong Hình 4 và hệ thống hoàn chỉnh được hiển thị trong Hình 5.
Để có thêm ánh sáng, bạn có thể làm một chiếc đèn ban ngày bằng hai tấm pin mặt trời mắc nối tiếp (Hình 6). Tuy nhiên, trong trường hợp này, điện áp đầu ra tối đa của nguồn quang điện có thể vượt quá 40 V, đây là giá trị giới hạn được đặt cho chip MC34063. Để giải quyết vấn đề này, bộ chuyển đổi DC/DC không được kết nối trực tiếp với đầu ra của tấm pin mặt trời mà với một trong hai dây đèn LED. Mỗi chuỗi bao gồm mười đèn LED có điện áp chuyển tiếp tối đa là 3,5 V. Do đó, điện áp trên chuỗi không vượt quá 35 V.
Liên kết
Tài liệu liên quan
Chuyển đổi bộ chuyển đổi DC/DC DC DC CHUYỂN ĐỔI DC MẠCH ĐIỀU KHIỂN
- Siêu!!! Ban ngày sáng, ban đêm tối!!! Mọi thứ chỉ đơn giản là khéo léo!!! Bây giờ tôi cuối cùng đã hiểu “đèn huỳnh quang” là gì!!!
- Ở trên không phải là cách của chúng tôi! Người dân chúng tôi tiết kiệm hơn rất nhiều! Chúng tôi, một kỹ thuật viên trẻ giúp việc gia đình, học sinh lớp 5. mua một chiếc đèn pin máy phát điện với giá 19 UAH. (40-45 rúp RF) và... chỉ cần bỏ nó vào túi của anh ấy. Tiết kiệm - 20 USD khi mua một tấm pin mặt trời và tất cả các loại điốt điện trở từ các nhà tư bản nước ngoài. http://www.leroymerlin.ua/p/%D0%9B%D...4-307ee51a3035. Bạn nói nó có bất tiện không? Dưới sự hướng dẫn của một cựu giáo viên vật lý đã nghỉ hưu của câu lạc bộ trường “Bàn tay điên”, cậu học sinh sau khi học bảng cửu chương vào lớp 5 đã tính công mà bà mình làm khi mở cửa phòng đựng thức ăn tối: cậu nhân 2 kgf lực tác dụng lên 1 mét cửa chuyển động có cạnh và nhận được 20 joules. Nhìn vào phòng vật lý của trường, học sinh biết rằng 2 đèn LED của đèn pin nói trên có điện áp 2 volt và dòng điện 10 milliamp có mức tiêu thụ điện chỉ 20 mW! Chỉ cần mở cửa một lần, bạn có thể chiếu sáng phòng đựng thức ăn trong tối đa 50 giây - năng lượng trong đèn pin không biến mất mà sạc pin tích hợp trong đèn pin Trung Quốc! Giờ đây, cả gia đình tài năng trẻ đều mở và đóng cửa phòng đựng thức ăn trong giờ tập thể dục buổi sáng - cha của học sinh, trong giờ nghỉ trong một trận bóng đá, đã gắn đèn pin máy phát điện vào cửa phòng đựng thức ăn! Và em học sinh của chúng ta đã gắn một công tắc vào cánh cửa tương tự từ cửa tủ lạnh cũ - khi tủ đựng thức ăn đóng lại, không có ánh sáng trong tủ đựng thức ăn - pin đèn pin không xả. Họ đang thu thập chữ ký cho các kiến nghị lên Chính phủ. Nếu mỗi người trong số 100 triệu cư dân chỉ tiết kiệm được 100 watt điện thì có thể đóng cửa tất cả các nhà máy điện của đất nước mãi mãi! Thông tin chi tiết và các hành động khác - https://www.youtube.com/watch?v=WVMolYlx-h8.
- A. Raikin muốn buộc một chiếc máy phát điện vào nữ diễn viên múa ba lê...
- Đàn accordion dê và đàn accordion cho con lừa thì sao? máy thu có thể được cung cấp năng lượng miễn phí và cái quái gì với tấm pin mặt trời đó
- Cho một ví dụ hoạt động... máy dò thu nhiều quá, đừng đề xuất.
| chỉ định | Kiểu | Mệnh giá | Số lượng | Ghi chú | Cửa hàng | sổ ghi chú của tôi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Bộ điều chỉnh tuyến tính | LM78L05 | 1 | LM78L05ACZX | Vào sổ ghi chú | |
| U1A, U1B | Hoạt động khuếch đại | LM358 | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| U2, U3 | Bộ hẹn giờ và bộ dao động có thể lập trình | NE555 | 2 | Vào sổ ghi chú | ||
| Q1 | bóng bán dẫn MOSFET | NTD4906N-35G | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| D1 | Đèn Schottky | 1N5817 | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| D2 | Điốt Zener | 1N5359B | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| D3, D4 | Điốt chỉnh lưu | 1N4148 | 2 | Vào sổ ghi chú | ||
| L1 | Cuộn cảm | Boums 2100LL-391-H-RC | 1 | 390 µH, 2.4A | Vào sổ ghi chú | |
| C1 | Tụ điện | 470uF x 25V | 1 | Nichikon UHD1E471MPD6 | Vào sổ ghi chú | |
| C2, C4, C5 | tụ điện | 0,1 µF | 3 | Vào sổ ghi chú | ||
| C3 | tụ điện | 0,01 µF | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| R1 | Điện trở | 22 kOhm | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| R2 | Điện trở tông đơ | 10 kOhm | 1 | Vào sổ ghi chú | ||
| R3, R4, R9 | Điện trở |
Có nhiều ý kiến và con số khác nhau về hiệu quả của bộ điều khiển PPP và MPPT. Đối với một số người, bộ điều khiển PWM hiệu quả hơn khi trời nhiều mây và MPPT hoạt động tốt hơn khi trời nắng. Đối với những người khác, bộ điều khiển MPPT hoạt động tốt hơn về mọi mặt và có những người cho rằng bộ điều khiển MPPT tốt hơn nhiều. Nhưng bạn không nên tin tất cả mọi thứ cùng một lúc và có quan điểm rõ ràng, trong mỗi trường hợp, bạn cần hiểu rõ lý do và cách thức hoạt động của nó. Có những người thậm chí còn không thực sự biết cách sử dụng bộ điều khiển của mình và sau đó nói rằng chúng tệ hơn hoặc tốt hơn.
Bộ điều khiển PLC (PWM) thông thường hoạt động rất đơn giản và dòng điện từ các tấm pin mặt trời đi qua chúng gần như trực tiếp, độ sụt điện trên các bóng bán dẫn điện là rất nhỏ. Do đó, ngay khi điện áp pin mặt trời vượt quá điện áp pin khoảng 0,5-1 volt, pin sẽ bắt đầu sạc. Nhưng những bộ điều khiển này không biết cách lấy hết năng lượng từ tấm pin mặt trời. Đối với các tấm pin mặt trời, dòng điện tối đa không được vượt quá mức tối đa của nó, ví dụ, đối với tấm pin mặt trời 12 volt có công suất 100 watt thì dòng điện tải không quá 5,7A. Và khi điện áp ắc quy của chúng ta khoảng 13-14 volt thì nguồn điện đi vào pin sẽ là 14 * 5,7 = 79,8 watt, nếu xả pin đến 12 volt thì điện năng sẽ càng ít hơn. Trong trường hợp này, không thể đạt được hơn 80% công suất tối đa của tấm pin mặt trời.
Nhưng nếu điện áp của pin không phải là 13-14 volt mà là 17 volt chẳng hạn, thì 18*5,7=96,9 watt. Nói chung, để khai thác toàn bộ năng lượng từ một tấm pin mặt trời dưới ánh nắng mặt trời, nó chỉ cần có 30 phần tử chứ không phải 36, nhưng khi trời nhiều mây, một tấm như vậy thực tế sẽ không hoạt động, đó là lý do tại sao họ tạo ra các tấm có 36 phần tử tiêu chuẩn cho pin 12V và ở chế độ không tải, điện áp khoảng 21-22 volt đối với các tấm như vậy. Nhưng trong các đặc điểm, họ ghi toàn bộ sức mạnh của bảng điều khiển chứ không phải khi hoạt động bằng pin 12 volt thông qua bộ điều khiển PWM.
Bộ điều khiển MPPT hoạt động khác, chúng có bộ chuyển đổi DC-DC chuyển đổi điện áp cao sang điện áp thấp hơn, làm tăng dòng sạc. Bộ điều khiển quét điện áp và dòng điện của tấm pin mặt trời, đồng thời loại bỏ nguồn điện tại điểm mà điện áp tối đa của tấm pin mặt trời ở mức dòng điện tối đa, sau đó chuyển đổi thành điện áp thấp để sạc pin. Ví dụ: nếu bảng điều khiển là 12 volt, thì công suất tối đa của nó sẽ ở mức 17-18 volt.
Nhưng vì trong bộ điều khiển MPPT, công việc xảy ra thông qua bộ chuyển đổi DC-DC nên nó có hiệu suất riêng, thường là 90-96%, tùy thuộc vào chế độ vận hành. Bản thân mô-đun DC-DC, ở chế độ hoạt động, sẽ tiêu thụ năng lượng của nó bất kể pin truyền bao nhiêu. Điều này giống như biến tần có mức tiêu thụ ở chế độ không tải và DC-DC cũng có mức tiêu thụ. Điều này cho thấy rằng nếu trong thời tiết nhiều mây, năng lượng từ các tấm pin mặt trời quá nhỏ thì chỉ cần hoạt động DC-DC có thể tiêu thụ toàn bộ năng lượng này và sẽ không có gì lọt vào pin, hoặc ít hơn nhiều so với trực tiếp thông qua bộ điều khiểnPWM.
Để DC-DC hoạt động, điện áp phải cao hơn đầu ra khoảng 1,5-2 volt, điều này có nghĩa là khi điện áp trên tấm pin mặt trời giảm xuống 15 volt, quá trình sạc sẽ dừng lại. Nhưng hiện nay có nhiều bộ điều khiển MPPT khác nhau, một số chuyển sang chế độPWM khi điện áp và dòng điện rất nhỏ. Có một số ngừng hoạt động ở mức năng lượng thấp và không sạc được pin. Một số chỉ đơn giản là không thể xác định điểm MPPT ở mức năng lượng thấp và liên tục tìm kiếm nó, gây lãng phí năng lượng từ pin, nghĩa là họ không sạc mà xả pin để mô-đun DC-DC hoạt động vô ích.
Bây giờ tôi có hai bộ điều khiển, Solar 30 và Photon 100 50, và tôi đã so sánh cách chúng hoạt động từ bình minh cho đến khi mặt trời xuất hiện. Tôi đã ghi lại tất cả những điều này trên video và đây là những gì tôi nhận được:
Thử nghiệm này cho thấy một chiến thắng rõ ràng của bộ điều khiển MPPT cụ thể so với bộ điều khiển PWM cụ thể. Mặc dù Solar 30 nói rằng đó là MPPT nhưng đây không gì khác hơn là một chiêu trò tiếp thị mà nó chỉ là một bộ điều khiển PLC.
Cuối cùng, chúng ta có thể nói gì về tất cả những điều này? Ngay cả trong thời tiết nhiều mây, MPPT tốt không thua kém gì so với PPP và ngay khi điều kiện cho phép bạn sử dụng nhiều hơn từ tấm pin mặt trời, bộ điều khiển MPPT sẽ hoạt động tốt hơn nhiều. Chà, nếu năng lượng từ một tấm pin mặt trời hoặc một dãy tấm pin trong thời tiết nhiều mây về mặt lý thuyết thậm chí chỉ bằng 1-2% so với mức danh định, thì chẳng ích gì khi phải tranh giành những giọt nước này. Sẽ tốt hơn nếu chụp thêm tới 20% trong điều kiện ánh sáng mạnh hơn.
