Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Mppt sử dụng lt3562

Hầu hết mọi hệ thống dựa trên Năng lượng mặt trời đều có Pin đi kèm với nó phải được sạc từ năng lượng mặt trời và sau đó năng lượng từ pin sẽ được sử dụng để truyền tải. Có nhiều sự lựa chọn để sạc pin lithium, trước đây chúng tôi cũng đã chế tạo một mạch sạc pin Lithium đơn giản. Nhưng để sạc pin bằng bảng năng lượng mặt trời, sự lựa chọn phổ biến nhất là cấu trúc liên kết MPPT hoặc bộ theo dõi điểm công suất tối đa vì nó cung cấp độ chính xác tốt hơn nhiều so với các phương pháp khác như bộ sạc được điều khiển PWM.

MPPT là một thuật toán thường được sử dụng trong bộ sạc năng lượng mặt trời. Bộ điều khiển sạc đo điện áp đầu ra từ các bảng và điện áp pin, sau đó bằng cách lấy hai dữ liệu này, nó sẽ so sánh chúng để quyết định công suất tốt nhất mà bảng có thể cung cấp để sạc pin. Ở bất kỳ tình huống nào, dù trong điều kiện ánh sáng mặt trời tốt hay kém, bộ điều khiển sạc MPPT sử dụng hệ số công suất đầu ra tối đa này và chuyển đổi hệ số này thành điện áp và dòng điện sạc tốt nhất cho pin. Bất cứ khi nào sản lượng điện từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời bị giảm, dòng điện sạc pin cũng giảm.

Do đó, trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém, pin liên tục được sạc theo đầu ra của tấm pin mặt trời. Điều này thường không xảy ra ở các bộ sạc năng lượng mặt trời thông thường. Bởi vì mỗi tấm pin mặt trời đi kèm với một đánh giá dòng điện đầu ra tối đa và một đánh giá dòng điện ngắn mạch. Bất cứ khi nào bảng điều khiển năng lượng mặt trời không thể cung cấp đầu ra dòng điện thích hợp, điện áp sẽ giảm đáng kể và dòng tải không thay đổi và vượt qua định mức dòng ngắn mạch làm cho điện áp đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời bằng không. Do đó, quá trình sạc sẽ bị dừng hoàn toàn trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém. Nhưng MPPT cho phép sạc pin ngay cả trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém bằng cách kiểm soát dòng sạc pin.

MPPT có hiệu suất khoảng 90-95% trong quá trình chuyển đổi. Tuy nhiên, hiệu quả cũng phụ thuộc vào nhiệt độ trình điều khiển năng lượng mặt trời, nhiệt độ pin, chất lượng bảng điều khiển năng lượng mặt trời và hiệu suất chuyển đổi. Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một bộ sạc MPPT năng lượng mặt trời cho pin lithium và kiểm tra đầu ra. Bạn cũng có thể xem Dự án giám sát pin năng lượng mặt trời dựa trên IoT trong đó chúng tôi giám sát một số thông số pin quan trọng của pin lithium được lắp đặt trong Hệ mặt trời.

Bộ điều khiển sạc MPPT - Cân nhắc về thiết kế

Các MPPT Phí điều khiển mạch mà chúng tôi thiết kế trong dự án này sẽ có thịt kỹ thuật sau đây.

Nó sẽ sạc pin 2P2S (6.4-8.4V)
Phí hiện tại sẽ là 600mA
Nó sẽ có một tùy chọn sạc bổ sung bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi.

Các thành phần cần thiết để xây dựng bộ điều khiển MPPT

Trình điều khiển LT3652
1N5819 - 3 chiếc
Hủ 10k
Tụ điện 10uF - 2 chiếc
LED xanh
LED màu cam
Điện trở 220k
Điện trở 330k
Điện trở 200k
68uH cuộn cảm
Tụ điện 1uF
Tụ điện 100uF - 2 chiếc
Pin - 7.4V
1k điện trở 2 chiếc
Ổ cắm thùng

Sơ đồ mạch sạc năng lượng mặt trời MPPT

Bạn có thể tìm thấy đầy đủ Mạch điều khiển sạc năng lượng mặt trời trong hình ảnh bên dưới. Bạn có thể nhấp vào nó để xem toàn trang để hiển thị tốt hơn.

Mạch sử dụng LT3652 là bộ sạc pin nguyên khối hoàn chỉnh hoạt động trên dải điện áp đầu vào 4,95V đến 32V. Do đó, phạm vi đầu vào tối đa là 4,95V đến 32V cho cả năng lượng mặt trời và bộ chuyển đổi. LT3652 cung cấp đặc tính dòng điện không đổi / điện áp không đổi. Nó có thể được lập trình thông qua các điện trở cảm nhận dòng điện cho dòng điện tích tối đa là 2A.

Trên phần đầu ra, bộ sạc sử dụng tham chiếu phản hồi điện áp nổi 3,3V, vì vậy bất kỳ điện áp nổi mong muốn nào của pin lên đến 14,4V đều có thể được lập trình bằng bộ chia điện trở. LT3652 cũng có bộ hẹn giờ an toàn có thể lập trình được bằng cách sử dụng một tụ điện đơn giản. Nó được sử dụng để kết thúc phí sau khi đạt đến thời gian mong muốn. Nó rất hữu ích để phát hiện lỗi của pin.

LT3652 yêu cầu thiết lập MPPT trong đó một chiết áp có thể được sử dụng để đặt điểm MPPT. Khi LT3652 được cấp nguồn bằng bảng điều khiển năng lượng mặt trời, vòng điều chỉnh đầu vào được sử dụng để duy trì bảng điều khiển ở công suất đầu ra cao nhất. Từ nơi quy định được duy trì phụ thuộc vào chiết áp thiết lập MPPT.

Tất cả những thứ này được kết nối với giản đồ. VR1 được sử dụng để đặt điểm MPPT. R2, R3 và R4 được sử dụng để đặt điện áp sạc pin 2S (8,4V). Công thức đặt điện áp pin có thể được đưa ra bởi-

RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 ⁵) /3,3 và RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 ⁵)) / (RFB1 - (2,5 • 10 ⁵))

Tụ điện C2 được sử dụng để thiết lập bộ đếm thời gian sạc. Bộ hẹn giờ có thể được đặt bằng công thức dưới đây-

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (Trong giờ)

D3 và C3 là diode tăng cường và tụ điện tăng cường. Nó điều khiển công tắc bên trong và tạo điều kiện cho bóng bán dẫn công tắc bão hòa. Chân tăng hoạt động từ 0V đến 8,5V.

R5 và R6 là một điện trở cảm nhận dòng điện được kết nối song song. Dòng điện có thể được tính bằng công thức dưới đây-

RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)

Điện trở cảm nhận hiện tại trong sơ đồ được chọn 0,5 Ohms và 0,22 Ohms song song tạo ra 0,15 Ohms. Sử dụng công thức trên, nó sẽ tạo ra dòng điện gần như 0,66A. C4, C5 và C6 là tụ lọc đầu ra.

Giắc cắm thùng DC được kết nối theo cách sao cho bảng năng lượng mặt trời sẽ bị ngắt kết nối nếu giắc cắm bộ chuyển đổi được cắm vào ổ cắm bộ chuyển đổi. D1 sẽ bảo vệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoặc bộ chuyển đổi khỏi dòng điện ngược trong điều kiện không sạc.

Thiết kế PCB Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

Đối với mạch MMPT đã thảo luận ở trên , chúng tôi thiết kế bảng mạch điều khiển bộ sạc MPPT được hiển thị bên dưới.

Thiết kế có mặt phẳng đồng GND cần thiết cũng như vias kết nối thích hợp. Tuy nhiên, LT3652 yêu cầu tản nhiệt đủ PCB. Điều này được tạo ra bằng cách sử dụng mặt phẳng đồng GND và đặt vias trong mặt phẳng hàn đó.

Đặt hàng PCB

Bây giờ chúng ta đã hiểu cách thức hoạt động của các sơ đồ, chúng ta có thể tiến hành xây dựng PCB cho Dự án Bộ sạc năng lượng mặt trời MPPT của mình. Bố cục PCB cho mạch trên cũng có sẵn để tải xuống dưới dạng Gerber từ liên kết.

Tải xuống GERBER cho Bộ sạc năng lượng mặt trời MPPT

Bây giờ thiết kế của chúng tôi đã sẵn sàng, đã đến lúc chế tạo chúng bằng cách sử dụng tệp Gerber. Để thực hiện PCB từ PCBGOGO khá dễ dàng, chỉ cần làm theo các bước dưới đây-

Bước 1: Truy cập www.pcbgogo.com, đăng ký nếu đây là lần đầu tiên của bạn. Sau đó, trong tab Mẫu thử nghiệm PCB, hãy nhập kích thước của PCB của bạn, số lớp và số lượng PCB bạn yêu cầu. Giả sử PCB là 80cm × 80cm, bạn có thể đặt kích thước như hình dưới đây.

Bước 2: Tiến hành bằng cách nhấp vào nút Trích dẫn ngay . Bạn sẽ được đưa đến một trang để thiết lập một vài tham số bổ sung nếu được yêu cầu như vật liệu được sử dụng khoảng cách theo dõi, v.v. Nhưng hầu hết, các giá trị mặc định sẽ hoạt động tốt. Điều duy nhất mà chúng ta phải xem xét ở đây là giá cả và thời gian. Như bạn có thể thấy Thời gian xây dựng chỉ là 2-3 ngày và chi phí chỉ $ 5 cho PCB của chúng tôi. Sau đó, bạn có thể chọn một phương thức vận chuyển ưa thích dựa trên yêu cầu của bạn.

Bước 3: Bước cuối cùng bạn tải file Gerber lên và tiến hành thanh toán. Để đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ, PCBGOGO xác minh xem tệp Gerber của bạn có hợp lệ hay không trước khi tiến hành thanh toán. Bằng cách này, bạn có thể chắc chắn rằng PCB của bạn được chế tạo thân thiện và sẽ đến tay bạn theo cam kết.

Lắp ráp PCB

Sau khi bo mạch được đặt hàng, nó đến tay tôi sau một vài ngày thông qua chuyển phát nhanh trong một chiếc hộp được đóng gói cẩn thận có nhãn mác gọn gàng và như mọi khi, chất lượng của PCB thật tuyệt vời. PCB đã được tôi nhận được hiển thị bên dưới. Như bạn thấy, cả lớp trên cùng và dưới cùng đã xuất hiện như mong đợi.

Vias và miếng đệm đều có kích thước phù hợp. Tôi mất khoảng 15 phút để lắp ráp bảng mạch PCB để có được một mạch hoạt động. Bảng lắp ráp được hiển thị bên dưới.

Thử nghiệm bộ sạc năng lượng mặt trời MPPT của chúng tôi

Để kiểm tra mạch, một bảng điều khiển năng lượng mặt trời có định mức 18V.56A được sử dụng. Hình ảnh dưới đây là thông số kỹ thuật chi tiết của bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Pin 2P2S (8,4V 4000mAH) được sử dụng để sạc. Mạch hoàn chỉnh được thử nghiệm trong điều kiện nắng vừa phải–

Sau khi kết nối mọi thứ, MPPT được đặt khi điều kiện Mặt trời phù hợp và chiết áp được điều khiển cho đến khi đèn LED sạc bắt đầu sáng. Mạch hoạt động khá tốt và cách làm việc, thiết lập và giải thích chi tiết có thể được tìm thấy trong video được liên kết bên dưới.

Hy vọng bạn thích dự án và học được điều gì đó hữu ích. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại trong phần bình luận bên dưới. Bạn cũng có thể sử dụng các diễn đàn của chúng tôi để được giải đáp các thắc mắc kỹ thuật khác của mình.