ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ Mppt โดยใช้ lt3562

เกือบทุกระบบที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะมีแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้องซึ่งต้องชาร์จจากพลังงานแสงอาทิตย์จากนั้นพลังงานจากแบตเตอรี่จะถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนโหลด มีหลายทางเลือกสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมเราได้สร้างวงจรการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างง่ายไว้ก่อนหน้านี้ แต่ในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยแผงโซลาร์เซลล์ตัวเลือกที่นิยมมากที่สุดคือMPPT หรือโทโพโลยีตัวติดตามจุดพลังงานสูงสุดเนื่องจากให้ความแม่นยำที่ดีกว่าวิธีอื่น ๆ เช่นเครื่องชาร์จที่ควบคุมด้วย PWM

MPPT เป็นอัลกอริทึมที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ ตัวควบคุมการชาร์จจะวัดแรงดันไฟฟ้าขาออกจากแผงควบคุมและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จากนั้นเมื่อได้รับข้อมูลทั้งสองนี้จะเปรียบเทียบค่าเหล่านี้เพื่อตัดสินใจว่าจะใช้พลังงานที่ดีที่สุดที่แผงควบคุมสามารถให้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้ ไม่ว่าในสถานการณ์ใดไม่ว่าจะอยู่ในสภาพแสงแดดที่ดีหรือไม่ดีตัวควบคุมการชาร์จ MPPT จะใช้ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูงสุดนี้และแปลงค่านี้เป็นแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ดีที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ เมื่อใดก็ตามที่กำลังไฟฟ้าออกจากแผงโซลาร์เซลล์ลดลงกระแสไฟของแบตเตอรี่จะลดลงด้วย

ดังนั้นในสภาพแสงแดดที่ไม่ดีแบตเตอรี่จะได้รับการชาร์จอย่างต่อเนื่องตามเอาต์พุตของแผงโซลาร์เซลล์ โดยปกติจะไม่เป็นเช่นนั้นในเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วไป เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์แต่ละแผงมาพร้อมกับพิกัดกระแสเอาต์พุตสูงสุดและพิกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร เมื่อใดก็ตามที่แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถให้กระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมแรงดันไฟฟ้าจะลดลงอย่างมากและกระแสโหลดจะไม่เปลี่ยนแปลงและข้ามพิกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรทำให้แรงดันไฟฟ้าขาออกของแผงโซลาร์เซลล์เป็นศูนย์ ดังนั้นการชาร์จจะหยุดลงอย่างสมบูรณ์ในสภาพแสงแดดที่ไม่ดี แต่ MPPT ช่วยให้แบตเตอรี่สามารถชาร์จได้แม้ในสภาพแสงแดดที่ไม่ดีโดยการควบคุมกระแสประจุแบตเตอรี่

MPPT มีประสิทธิภาพประมาณ90-95%ในการแปลง อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของไดรเวอร์พลังงานแสงอาทิตย์อุณหภูมิของแบตเตอรี่คุณภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์และประสิทธิภาพการแปลง ในโครงการนี้เราจะสร้างเครื่องชาร์จ Solar MPPT สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมและตรวจสอบเอาต์พุต นอกจากนี้คุณยังสามารถตรวจสอบโครงการตรวจสอบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จาก IoT ซึ่งเราตรวจสอบพารามิเตอร์แบตเตอรี่ที่สำคัญบางประการของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งในระบบสุริยะ

MPPT Charge Controller - ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

วงจรควบคุม MPPT Chargeที่เราออกแบบในโครงการนี้จะมีเนื้อสัตว์รายละเอียดดังต่อไปนี้

จะชาร์จแบตเตอรี่ 2P2S (6.4-8.4V)
กระแสไฟจะเป็น 600mA
มันจะมีตัวเลือกการชาร์จเพิ่มเติมโดยใช้อะแดปเตอร์

ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการสร้าง MPPT Controller

ไดรเวอร์ LT3652
1N5819 - 3 ชิ้น
หม้อ 10k
ตัวเก็บประจุ 10uF - 2 ชิ้น
LED สีเขียว
LED สีส้ม
ตัวต้านทาน 220k
ตัวต้านทาน 330k
ตัวต้านทาน 200k
68uH ตัวเหนี่ยวนำ
ตัวเก็บประจุ 1uF
ตัวเก็บประจุ 100uF - 2 ชิ้น
แบตเตอรี่ - 7.4V
ตัวต้านทาน 1k 2 ชิ้น
ซ็อกเก็ตบาร์เรล

MPPT Solar Charger Circuit Diagram

สมบูรณ์ชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ควบคุมวงจรสามารถพบได้ในภาพด้านล่าง คุณสามารถคลิกเพื่อดูแบบเต็มหน้าเพื่อให้มองเห็นได้ดีขึ้น

วงจรใช้LT3652ซึ่งเป็นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่แบบ step-down เสาหินที่สมบูรณ์ซึ่งทำงานในช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุต 4.95V ถึง 32V ดังนั้นช่วงอินพุตสูงสุดคือ 4.95V ถึง 32V สำหรับทั้งพลังงานแสงอาทิตย์และอะแดปเตอร์ LT3652 ให้คงที่ในปัจจุบัน / แรงดันคงที่ลักษณะค่าใช้จ่าย สามารถตั้งโปรแกรมผ่านตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบันสำหรับกระแสประจุสูงสุด 2A

ในส่วนเอาท์พุทเครื่องชาร์จใช้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าแบบลอยตัว 3.3V ดังนั้นจึงสามารถตั้งโปรแกรมแรงดันไฟฟ้าลอยตัวของแบตเตอรี่ที่ต้องการได้ถึง 14.4V โดยใช้ตัวต้านทาน LT3652 ยังมีตัวจับเวลาความปลอดภัยที่ตั้งโปรแกรมได้โดยใช้ตัวเก็บประจุแบบธรรมดา ใช้สำหรับการยกเลิกการเรียกเก็บเงินหลังจากถึงเวลาที่ต้องการ มีประโยชน์ในการตรวจจับความผิดปกติของแบตเตอรี่

LT3652 ต้องการการตั้งค่า MPPT ซึ่งสามารถใช้โพเทนชิออมิเตอร์เพื่อตั้งค่าจุด MPPT ได้ เมื่อ LT3652 ขับเคลื่อนโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ลูปการควบคุมอินพุตจะใช้เพื่อรักษาแผงที่กำลังขับสูงสุด จากจุดที่การรักษากฎระเบียบนั้นขึ้นอยู่กับโพเทนชิออมิเตอร์การตั้งค่า MPPT

สิ่งเหล่านี้เชื่อมต่อกับแผนผัง VR1 ใช้เพื่อตั้งค่าจุด MPPT R2, R3 และ R4 ใช้เพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ 2S (8.4V) สูตรการตั้งค่าแรงดันแบตเตอรี่สามารถกำหนดได้โดย -

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2.5 • 10 ⁵) /3.3 และ RFB2 = (RFB1 • (2.5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2.5 • 10 ⁵))

ตัวเก็บประจุ C2 ใช้เพื่อตั้งค่าตัวจับเวลาการชาร์จ สามารถตั้งเวลาได้โดยใช้สูตรด้านล่าง -

tEOC = CTIMER • 4.4 • 10 ⁶ (ในชั่วโมง)

D3 และ C3 เป็นไดโอดเพิ่มและตัวเก็บประจุเพิ่ม ขับเคลื่อนสวิตช์ภายในและอำนวยความสะดวกในการอิ่มตัวของทรานซิสเตอร์สวิตช์ พินบูสต์ทำงานตั้งแต่ 0V ถึง 8.5V

R5 และ R6 เป็นตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบันที่เชื่อมต่อแบบขนาน สามารถคำนวณกระแสไฟฟ้าได้โดยใช้สูตรด้านล่าง -

RSENSE = 0.1 / ICHG (สูงสุด)

ตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบันในแผนผังถูกเลือก 0.5 โอห์มและ 0.22 โอห์มซึ่งขนานกันจะสร้าง 0.15 โอห์ม เมื่อใช้สูตรข้างต้นจะให้กระแสประจุเกือบ 0.66A C4, C5 และ C6 เป็นตัวเก็บประจุตัวกรองเอาต์พุต

แจ็คบาร์เรล DC เชื่อมต่อในลักษณะที่แผงโซลาร์เซลล์จะถูกตัดการเชื่อมต่อหากเสียบแจ็คอะแดปเตอร์เข้ากับซ็อกเก็ตอะแดปเตอร์ D1 จะป้องกันแผงโซลาร์เซลล์หรืออะแดปเตอร์จากการไหลย้อนกลับในระหว่างที่ไม่มีสภาวะการชาร์จ

การออกแบบแผงวงจรควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์

สำหรับวงจร MMPT ที่กล่าวถึงข้างต้นเราได้ออกแบบแผงวงจรควบคุมเครื่องชาร์จ MPPTที่แสดงด้านล่าง

การออกแบบมีระนาบทองแดง GND ที่จำเป็นรวมถึงจุดเชื่อมต่อที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม LT3652 ต้องการชุดระบายความร้อน PCB ที่เพียงพอ สิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ระนาบทองแดง GND และวางจุดแวะในระนาบบัดกรีนั้น

การสั่งซื้อ PCB

ตอนนี้เราเข้าใจว่าแผนผังทำงานอย่างไรเราสามารถดำเนินการสร้าง PCB สำหรับโครงการ MPPT Solar Chargerของเรา ได้ เค้าโครง PCB สำหรับวงจรข้างต้นสามารถดาวน์โหลดได้ในชื่อ Gerber จากลิงค์

ดาวน์โหลด GERBER สำหรับ MPPT Solar Charger

ตอนนี้การออกแบบของเราพร้อมแล้วก็ได้เวลาประดิษฐ์โดยใช้ไฟล์ Gerber ในการทำ PCB จาก PCBGOGO นั้นค่อนข้างง่ายเพียงทำตามขั้นตอนด้านล่าง -

ขั้นตอนที่ 1: เข้าสู่ www.pcbgogo.com ลงทะเบียนหากนี่เป็นครั้งแรกของคุณ จากนั้นในแท็บ PCB Prototype ให้ป้อนขนาดของ PCB จำนวนเลเยอร์และจำนวน PCB ที่คุณต้องการ สมมติว่า PCB มีขนาด 80 ซม. × 80 ซม. คุณสามารถกำหนดขนาดตามที่แสดงด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 2: ดำเนินการต่อโดยคลิกที่ปุ่ม ใบเสนอราคา ทันที คุณจะเข้าสู่หน้าที่ตั้งค่าพารามิเตอร์เพิ่มเติมบางอย่างหากจำเป็นเช่นวัสดุที่ใช้ระยะห่างแทร็กเป็นต้น แต่ส่วนใหญ่แล้วค่าเริ่มต้นจะใช้ได้ดี สิ่งเดียวที่เราต้องพิจารณาที่นี่คือราคาและเวลา อย่างที่คุณเห็นเวลาสร้างเพียง 2-3 วันและมีค่าใช้จ่ายเพียง $ 5 สำหรับ PCB ของเรา จากนั้นคุณสามารถเลือกวิธีการจัดส่งที่ต้องการตามความต้องการของคุณ

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนสุดท้ายคือการอัปโหลดไฟล์ Gerber และดำเนินการชำระเงิน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้ราบรื่น PCBGOGO จะตรวจสอบว่าไฟล์ Gerber ของคุณถูกต้องหรือไม่ก่อนดำเนินการชำระเงิน ด้วยวิธีนี้คุณจะมั่นใจได้ว่า PCB ของคุณเป็นมิตรต่อการผลิตและจะไปถึงคุณอย่างมุ่งมั่น

การประกอบ PCB

หลังจากสั่งซื้อบอร์ดแล้วมันก็มาถึงฉันหลังจากผ่านไปหลายวันโดยผู้ให้บริการจัดส่งในกล่องบรรจุอย่างดีที่มีฉลากกำกับอย่างดีและเช่นเคยคุณภาพของ PCB นั้นยอดเยี่ยมมาก PCB ที่ฉันได้รับแสดงอยู่ด้านล่าง อย่างที่คุณเห็นทั้งชั้นบนและชั้นล่างเป็นไปตามที่คาดไว้

ช่องว่างและแผ่นอิเล็กโทรดมีขนาดที่เหมาะสม ฉันใช้เวลาประมาณ 15 นาทีในการประกอบเข้ากับบอร์ด PCB เพื่อให้ได้วงจรการทำงาน บอร์ดประกอบดังแสดงด้านล่าง

ทดสอบ MPPT Solar Charger ของเรา

ในการทดสอบวงจรจะใช้แผงโซลาร์เซลล์ที่มีพิกัด 18V.56A ภาพด้านล่างนี้เป็นข้อมูลจำเพาะโดยละเอียดของแผงโซลาร์เซลล์

ใช้แบตเตอรี่ 2P2S (8.4V 4000mAH) สำหรับการชาร์จ วงจรทั้งหมดได้รับการทดสอบในสภาพแดดปานกลาง -

หลังจากเชื่อมต่อทุกอย่างแล้ว MPPT จะถูกตั้งค่าเมื่อสภาพดวงอาทิตย์เหมาะสมและโพเทนชิออมิเตอร์จะถูกควบคุมจนกว่า LED ของประจุจะเริ่มติดสว่าง วงจรทำงานได้ดีและรายละเอียดการทำงานการตั้งค่าและคำอธิบายสามารถพบได้ในวิดีโอที่เชื่อมโยงด้านล่าง

หวังว่าคุณจะสนุกกับโครงการและเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์ หากคุณมีคำถามใด ๆ โปรดทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง คุณยังสามารถใช้ฟอรัมของเราเพื่อรับคำตอบด้านเทคนิคอื่น ๆ ของคุณ