تشرح المقالة دارة شاحن بطارية هجينة تعمل بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح باستخدام مكونات رخيصة وعادية.

تم طلب الفكرة من قبل أحد الأعضاء المهتمين بهذه المدونة.

المواصفات الفنية

جيد بعد الظهر يا سيدي أنا أصمم 'دائرة تنظيم حصاد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح' التي تحتوي على مدخلين ومخرج واحد.
الألواح الشمسية الكهروضوئية (0-21V DC) والمدخلات الأخرى عبارة عن توربينات الرياح (15V DC).
يجب تصميم الدائرة لشحن بطارية 12 فولت. يجب ألا يسلم تيار الخرج الذي يتم توصيله إلى البطارية المحملة أكثر من 3.5A.
لقد أزلنا أنا ومجموعتي بعض الدوائر من الإنترنت وقمت بمحاكاتها باستخدام pspice ، ولم يعطينا أي منها تيار الإخراج 3.5 A. الرجاء سيدي ، هل يمكنك مساعدتنا من فضلك بأمثلة للدوائر التي يمكننا استخدامها.

التصميم

في إحدى مشاركاتي السابقة ، قدمت مفهومًا مشابهًا مكّن من شحن البطارية من مصدرين للطاقة مثل الرياح والطاقة الشمسية في وقت واحد ودون الحاجة إلى أي تدخل يدوي.

يعتمد التصميم أعلاه على مفهوم PWM وبالتالي يمكن أن يكون معقدًا بعض الشيء ويصعب تحسينه لشخص عادي أو هاوي جديد.

تقدم الدائرة المعروضة هنا نفس الميزات تمامًا ، أي أنها تتيح شحن البطارية من مصدرين مختلفين ، مع الحفاظ على التصميم بسيط للغاية وفعال ورخيص وخالي من المتاعب.

دعونا نفهم الدائرة بالتفصيل بمساعدة الشرح التالي:

مخطط الرسم البياني

يوضح الشكل أعلاه الدائرة المقترحة لشحن البطاريات الشمسية وطاقة الرياح المزدوجة ، باستخدام مكونات عادية جدًا مثل opamps والترانزستورات.

يمكننا أن نرى مرحلتين متشابهتين تمامًا من opamp يتم استخدامها ، واحدة على الجانب الأيسر من البطارية والأخرى على الجانب الأيمن من البطارية.

تصبح مرحلة opamp الجانب الأيسر مسؤولة عن قبول وتنظيم مصدر طاقة الرياح بينما تقوم مرحلة opamp بالجانب الأيمن بمعالجة الكهرباء الشمسية لشحن البطارية المشتركة المفردة في المنتصف.

على الرغم من أن المرحلتين متشابهتين ، إلا أن أنماط التنظيم مختلفة. تنظم دائرة التحكم في طاقة الرياح طاقة الرياح عن طريق تحويل أو تقصير الطاقة الزائدة إلى الأرض ، بينما تقوم مرحلة المعالج الشمسي بنفس الشيء ولكن عن طريق قطع الطاقة الزائدة بدلاً من التحويل.

يعتبر الوضعان الموضحان أعلاه ضروريين لأنه في مولدات الرياح التي هي في الأساس مولدات تتطلب الطاقة الزائدة ليتم تحويلها ، وليس قطعها ، بحيث يمكن حماية الملف الداخلي من التيار الزائد ، والذي يحافظ أيضًا على سرعة المولد عند معدل الخاضعة للرقابة.

هذا يعني أنه يمكن تنفيذ المفهوم أيضًا في تطبيقات ELC أيضا.

كيف يتم تكوين opamp للعمل

الآن دعنا نتحقق من أداء مراحل opamp من خلال النقاط التالية:

ال يتم تكوين opamps كمقارنات حيث يتم استخدام الدبوس رقم 3 (إدخال غير مقلوب) كمدخل للاستشعار والدبوس رقم 2 (إدخال مقلوب) كمدخل مرجعي.

يتم تحديد المقاومات R3 / R4 بحيث يصبح الدبوس رقم 3 أعلى من المستوى المرجعي للدبوس رقم 2 عند جهد شحن البطارية المطلوب.

لذلك عندما يتم تطبيق طاقة الرياح على الدائرة اليسرى ، يقوم opamp بتتبع الجهد وبمجرد محاولته تجاوز جهد العتبة المحدد ، يرتفع دبوس # 6 من IC والذي بدوره يقوم بتشغيل الترانزستور T1.

يقوم T1 على الفور بتقصير الطاقة الزائدة التي تقيد الجهد الكهربائي للبطارية عند الحد الآمن المطلوب. تستمر هذه العملية باستمرار لضمان تنظيم الجهد المطلوب عبر أطراف البطارية.

تقوم مرحلة opamp في جانب اللوحة الشمسية أيضًا بتنفيذ نفس الوظيفة ، ولكن هنا يتأكد إدخال T2 من أنه كلما كانت الطاقة الشمسية أعلى من الحد المحدد ، يستمر T2 في قطعها ، وبالتالي تنظيم الإمداد بالبطارية عند المحدد معدل ، الذي يحمي البطارية وكذلك اللوحة من المواقف غير العادية غير الفعالة.

يمكن استبدال R4 على كلا الجانبين بإعداد مسبق لتسهيل الإعداد السهل لمستوى شحن البطارية.

مرحلة التحكم الحالية

حسب الطلب ، يجب ألا يتجاوز التيار إلى البطارية 3.5 أمبير. لتنظيم هذا ، يمكن رؤية محدد تيار مستقل متصل مع البطارية السلبية.

ومع ذلك ، يمكن استخدام التصميم الموضح أدناه مع تيار يصل إلى 10 أمبير وشحن بطارية تصل إلى 100 أمبير

يمكن بناء هذا التصميم باستخدام الدائرة التالية:

يمكن حساب R2 بالصيغة التالية:

R2 = 0.7 / تيار الشحن
القوة الكهربائية للمقاومة = 0.7 × تيار الشحن

قائمة أجزاء لدائرة شاحن البطارية الهجين المزدوج الرياح الشمسية

R1، R2، R3، R5، R6 = 10 كيلو
Z1 ، Z2 = 3V أو 4.7V ، 1/2 واط صمام زينر
C1 = 100 فائق التوهج / 25 فولت
T1 ، T2 = TIP142 ،
T3 = BC547
D2 = 1N4007
المصابيح الحمراء = 2 عدد
D1 = 10 أمبير مقوم ديود أو شوتكي ديود
Opamps = LM358 أو ما شابه ذلك

دارة شاحن هجين ذات دخل DC مزدوج

يصف التصميم الهجين الثاني المماثل أدناه فكرة بسيطة تتيح معالجة مصدرين مختلفين لمدخلات التيار المستمر المستمدة من مصادر متجددة مختلفة.

تشتمل دائرة معالجة الطاقة المتجددة الهجينة هذه أيضًا على مرحلة محول التعزيز التي ترفع بشكل فعال الجهد لعمليات الإخراج المطلوبة مثل شحن البطارية. تم طلب الفكرة من قبل أحد القراء المهتمين بهذه المدونة.

المواصفات الفنية

مرحبًا ، أنا طالب هندسة في السنة الأخيرة ، أحتاج إلى استخدام مفرمة متعددة المدخلات (محول دفعة باك / باك متكامل) للجمع بين مصدرين للتيار المستمر (هجين).
لدي نموذج الدائرة الأساسي ، هل يمكنك مساعدتي في تصميم محث وقيم مكثف ودائرة تحكم للمروحية. لقد قمت بإرسال بريد إلكتروني إليك بتصميم الدائرة.

تشغيل الدائرة.

كما هو مبين في الشكل ، فإن أقسام IC555 عبارة عن دائرتين متطابقتين PWM موضوعتين لتغذية دائرة محول تعزيز الإدخال المزدوج المجاورة.

تحدث الوظائف التالية عند تشغيل التكوين المعروض:

قد يُفترض أن DC1 هو مصدر التيار المستمر المرتفع مثل الألواح الشمسية.

يمكن افتراض DC2 كمصدر إدخال تيار مستمر ، مثل من مولد توربينات الرياح.

بافتراض تشغيل هذه المصادر ، تبدأ mosfets المعنية في إجراء جهود الإمداد هذه عبر دائرة الصمام الثنائي / المحث / السعة التالية استجابةً لبوابة PWMs.

الآن بما أن PWMs من المرحلتين قد تعاني من معدلات PWM مختلفة ، فإن استجابة التبديل ستختلف أيضًا اعتمادًا على المعدلات المذكورة أعلاه.

في اللحظة التي يتلقى فيها كل من mosfets نبضة موجبة ، يتم تفريغ كلا المدخلات عبر المحث مما يؤدي إلى زيادة تيار عالية للحمل المتصل. تعزل الثنائيات بشكل فعال تدفق المدخلات ذات الصلة نحو المحث.

للحظة عندما يكون mosfet العلوي قيد التشغيل بينما يكون الجزء السفلي من mosfet مغلقًا ، يصبح الجزء السفلي 6A4 متحيزًا للأمام ويسمح للمحث بمسار عودة استجابةً لتبديل mosfet العلوي.
وبالمثل ، عندما يكون الجزء السفلي من moset قيد التشغيل ، ويكون الجزء العلوي من mosfet مغلقًا ، يوفر الجزء العلوي 6A4 مسار العودة المطلوب لـ L1 EMF.

لذلك ، يمكن إيقاف تشغيل mosfets أو إيقاف تشغيله بغض النظر عن أي نوع من المزامنة مما يجعل الأمور سهلة وآمنة. في أي حال ، سيتلقى حمل الإخراج متوسط الطاقة المقصودة (مجتمعة) من المدخلين.

يضمن إدخال المقاوم 1K والصمام الثنائي 1N4007 عدم تلقي اثنين من mosfets أبدًا حافة نبضة عالية منطقية منفصلة ، على الرغم من أن حافة السقوط قد تختلف اعتمادًا على إعداد PWMs ذات الصلة لـ 555 ICs.

سيحتاج المحث L1 إلى التجربة للحصول على التعزيز المطلوب عند الخرج. يمكن استخدام عدد مختلف من المنعطفات من 22 سلكًا نحاسيًا فائق المينا SWG فوق قضيب أو لوح من الفريت ، ويتم قياس الإخراج للجهد المطلوب.