خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / ساخت مبدل بوست خورشیدی با شارژ کنترلر MPPT

ساخت مبدل بوست خورشیدی با شارژ کنترلر MPPT

مداری که در این ساختنی قصد ساختن آن را داریم، یک محدوده کننده ولتاژ و مبدل بوست خورشیدی است که باتری ۱۲ ولت را از پنل خورشیدی ۶ ولت شارژ می کند و همچنین بیشترین میزان شارژ شدن باتری را نیز نشان می دهد (به این مقدار MPPT می گویند) . وقتی ما MPPT را مد نظر قرار می دهیم به طور معمول میکروکنترلرها و الگوریتم های محاسباتی پیچیده قدرت مد نظرمان است اما در واقع چنین قدرت محاسباتی نیاز نیست . توجه داشته باشید این مفهوم در جهان جدید است .

در زیر شماتیک دو مدار ارائه شده است که اولی چگونگی عملکرد توپولوژی مبدل سوئیچینگ بوست خورشیدی را نشان می دهد در حالی که دومی ساختن عملی شماتیک را نشان می دهد . برای آزمایش های از این پیشرفته تر توصیه می شود که حتما یک اسیلوسکوپ در دسترس داشته باشید . همچنین این ساختنی در نوع خود برای دانش آموزان و کسانی که مایل به گسترش ذهن خود هستند ، تجربه بسیاری در بردارد .

شماتیک توپولوژی بوست و ساختن مدار بوستر ( تقویت کننده ) خورشیدی

شماتیک مدار بوستر
شماتیک مدار بوست خورشیدی
شماتیک کنترل کننده مدار بوست
شماتیک کنترل کننده مدار بوست خورشیدی

 

دیتا شیت آی سی های استفاده شده را می توانید در لینک های زیر ببینید :

عکس های مدار ساخته شده :

 

نظریه مبدل بوست خورشیدی

در مدار مبدل بوست ، سلف L1 زمانی که Q1 روشن است ، شارژ می شود . زمانی که  Q1 خاموش می شود ، سلف L1 توسط  دیود زنر  D1 در باتری تخلیه می شود .  انجام این عمل هزار بار در هر ثانیه منجر به جریان خروجی قابل ملاحضه می شود که این تخلیه القایی نیز نامیده می شود . برای این عملکرد ، ولتاژ ورودی باید کمتر از ولتاژ خروجی باشد . بنابراین  در یک منبع پنل خورشیدی ، ذخیره سازی انرژی در  یک خازن ( C1 )  مورد نیاز است به طوری که پنل خورشیدی به جریان خروجی بین سیکل ها  ادامه دهد .

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت مدار پردازنده صدا با آی سی تایمر ۵۵۵

شماتیک مدار مبدل بوست خورشیدی

مدار مذکور شامل سه بخش اساسی از جمله یک درایور گیت ماسفت ۵۵۵ ، مدولاتور PWM 555 و اپ امپ محدود کننده ولتاژ است . ای سی ۵۵۵ با خروجی محافظت شده قطب آن می تواند به عنوان سورس عمل کند و هم چنین سینک تقریبا ۲۰۰ میلی آمپر باشد و یک گیت درایور کم توان را ایجاد می کند . مدولاتور PWM 555 یک مدار نوسان ساز ۵۵۵ کلاسیک است . برای تنظیم زمان تخلیه خازن  C3 ( زمان شارژ سلف ) ، پین ۵ در ۵ ولت تنظیم شده نگه داشته می شود  .

حد ولتاژ

زمانی که تقسیم ولتاژ set point با ولتاژ ۵ ولت مرجع مقایسه شود، اپ امپ U1A با سیگنال ولتاژ باتری ادغام می شود . زمانی که ولتاژ بیش تر از مقدار نظیم شده می شود ، خروجی منفی می شود بنابراین نرخ تکرار ژنراتور PWM کاهش می یابد و هر شارژ بعدی را محدود کند . این کار از شارژ مجدد جلوگیری می کند .

تغذیه مدار قدرت به وسیله پنل خورشیدی

برای مانع شدن از تخلیه غیرضروری باتری زمانی که خورشید نمی تابد ، همه مدارها به وسیله پنل خورشیدی تغذیه می شوند به استثا ولتاژ فیدبک راه انداز که حدود ۲۰ میکرو آمپر جریان می کشد.

سطح منطق ماسفت

از آنجا که مدار باید در ولتاژهای پایین کار کند ( این یکی حدود ۴ ولت ورودی کار می کند ) یک سطح منطق برای ماسفت مورد نیاز است . ماسفت در ۴٫۵ ولت به طور کامل روشن می شود . برای این مدار بهتر است از ماسفت MPT3055 استفاده شود.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : عطر مورد علاقه تان را خودتان بسازید!

ولتاژ دیود کلمپ D2

در این مدار ، باتری نباید از برق جدا شود وگرنه ماسفت زمانی که خاموش می شود از بین می رود . از آنجا که این انتظار بیش از حد است ، دیود زنر D2 24 ولت عملکرد یک کلمپ ایمنی را انجام می دهد .

عملکرد MPPT

همان طور که ولتاژ / جریان پنل خورشیدی افزایش می یابد ، ژنراتور PWM نرخ تکرار را افزایش می دهد و در نتیجه جریان خروجی افزایش می یابد . همزمان ، ولتاژ اضافی به سلف اعمال شده ، بنابراین جریان شارژ آن افزایش می یابد . در نتیجه ، رگولاتور بوست با افزایش ولتاژ کاهش و با کاهش ولتاژ افزایش می یابد . برای رسیدن به حداکثر انتقال توان با نور خورشید کامل ، پتانسیومتر R8 طوری تنظیم شده است که جریان شارژ باتری حداکثر شود – این نقطه ماکزیمم توان است .  دیود D3 عملکرد اتوماتیک تنظیم MPPT را به وسیله کم کردن ولتاژ ثابت از اختلاف ولتاژ بین باتری و متوسط ولتاژ عبوری C3  حساس تر می کند . در نور کم ، خواهید دید R3 مقدار مناسبی ندارد اما به طور کامل خاموش نیست . توجه داشته باشید که کنترلر هوشمندMPPT عملکرد بهتری  در رنج کامل دارد ، اما چنین بهبودی بسیار خطرناک است .

مقدار تجهیزات

این مدار برای پنل خورشیدی ۹ ولت ۳ وات طراحی شده است . رگولاتور های بوست تمایل به فریب دادن دارند و بیشتر از یک رنج مشخص توان عملکرد خوبی ندارند– اگر سیستم شما از یک پنل خورشیدی با توان متفاوت استفاده کند ، مشکلاتی به وجود می آید . اندوکتانس L1 و مقدار  C3تنها آیتم هایی هستند که نیاز به تنظیم دارند . فرکانس تکرار خیلی کم است ( حدود ۲ کیلو هرتز ) . این مدار را با یک سلف ۱۰۰ میکرو هانری شروع کنید (ما با سلف ۳۹۰ میکرو هانری به نتایج خوبی رسیدیم) – در اصل ، فرکانس باید ۲۰ کیلو هرتز باشد . برای عملکرد بهتر ، برنامه ریزی کنید برای شارژ سلف حدود ۵ تا ۱۰ برابر جریان پنل خورشیدی شود و تکرار این کار برای دوره زمانی(۳x) برای دشارژشدن کامل سلف انجام شود. این کاربرای زمانی که مقدار منبع نزدیک به ولتاژ باتری می شود باعث عملکرد قابل قبول مدار خواهد شد. توجه داشته باشید سلف کم مقاومت بهترین بازه را دارد . بیشترین افت در دیود شاتکی رخ می دهد ، و کمترین افت برای این دیود ها ذکر شده است. به طور کلی عملیات های فرکانس بالا به منظور کاهش مقدار سلف ترجیح داده  می شوند.

در ساختنی بخوانید :  یک کاردستی علمی جالب؛ ترامپولین آهنربایی!

خروجی اسیلوسکوپ مدار :

خروجی اسیلوسکوپ مدار بوست خورشیدی
خروجی اسیلوسکوپ مدار بوست خورشیدی

 

منبع

خلاصه مطلب
مدار مبدل بوست خورشیدی
عنوان مطلب
مدار مبدل بوست خورشیدی
توضیح کوتاه
با استفاده از فطعات ساده ، بوست خورشیدی برای شارژ باتری های ولتاژ بالا با پنل های ولتاژ پایین بسازید
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

آموزش ساخت مدار کنترل شارژ خورشیدی ۶ ولت، ۶ آمپ... در این ساختنی آموزش ساخت مدار کنترل شارژ ۶ ولتی را یاد می گیرید که برای تمام دستگاه های کوچک ۶ ولتی قابل استفاده است. ریتینگ جریان این مدار ۶ آمپ است ...
آمپلی فایر کلاس D ساده اما قدرتمند بسازید... در این ساختنی آموزش ساخت آمپلی فایر کلاس D را یاد می گیرید. ساخت این مدار آمپلی فایر بسیار ساده است و نیاز به مهارت زیادی ندارد. برای ساخت مدار آمپلی ...
مدار مختل کننده ریموت تلویزیون با استفاده از IC 555... اگر شما هم تجربه دیدن تلویزیون با بقیه افراد خانواده را داشته باشید ، حتما برای شما هم پیش آمده است که یک نفر ریموت کنترلر تلویزیون را در دست بگیرد و ...
مدار مدولاتور ASK با استفاده از IC تایمر ۵۵۵ ساده و کاربردی... مدولاسیون ASK یا کلید گذاری تغییر دامنه نوعی از مدولاسیون یا سوار کردن پیام های مورد نظر خود روی امواج الکتریکی با فرکانس بالا است. این روش برای ارسال...
با برد آردوینو مدار مبدل بوست ولتاژ بالا بسازید... ساده ترین مداری که با آن می توانید ولتاژهای پایین را به ولتاژهای بالا تبدیل کنید، مدار مبدل بوست است. یک مبدل ولتاژ پایین به بالای ساده به یک القاگر، ...
چراغ چشمک زن خورشیدی (چراغ ترافیکی) بسازید... در این ساختنی آموزش ساخت چراغ چشمک زن خورشیدی را یاد می گیرید که طراحی مشابه چراغ های ترافیکی دارد. این چراغ چشمک زن با ترکیب یک مدار درایور LED، پنل ...

درباره سید علی طلاکش

سید علی طلاکش
سید علی طلاکش ، مهندس الکترونیک و نویسنده وبسایت ساختنی است .

پیشنهاد می کنیم

با تایمر ۵۵۵ سوئیچ هوشمند بسازید و با کف زدن فعالش کنید

قبلاً در ساختنی یاد گرفته اید چطور چراغ ها را با کف زدن روشن کنید. …

پاسخ دهید