Circuitos de cargador de batería solar, eólico e híbrido

Circuitos de cargador de batería solar, eólico e híbrido

El artículo explica un circuito de cargador de batería solar y eólico híbrido de doble entrada que utiliza componentes baratos y ordinarios.

La idea fue solicitada por uno de los miembros interesados ​​de este blog.

Especificaciones técnicas

Bueno después del mediodía, señor, estoy diseñando un 'circuito regulador de cosecha de energía solar y eólica' que tiene dos entradas y una salida.
El panel solar fotovoltaico (0-21 V CC) y la otra entrada es una turbina eólica (15 V CC).
El circuito debe estar diseñado para cargar una batería de 12v. la corriente de salida que se entrega a la batería cargada no debe entregar más de 3.5A.
Mi grupo y yo hemos sacado algunos circuitos de Internet y los hemos simulado usando pspice. Ninguno de ellos nos da la corriente de salida de 3.5 A. por favor señor, ¿podría ayudarnos con ejemplos de circuitos que podemos usar?



El diseño

En una de mis publicaciones anteriores presenté un concepto similar que permitía cargar una batería a partir de dos fuentes de energía, como la eólica y la solar, simultáneamente y sin necesidad de ninguna intervención manual.

El diseño anterior se basa en el concepto PWM y, por lo tanto, podría ser un poco complejo y difícil de optimizar para un lego o un aficionado nuevo.

El circuito que se presenta aquí ofrece exactamente las mismas características, es decir, permite la carga de una batería desde dos fuentes diferentes, manteniendo el diseño extremadamente simple, eficiente, económico y sin complicaciones.

Entendamos el circuito en detalle con la ayuda de la siguiente explicación:

Diagrama de circuito

La figura anterior muestra el circuito de cargador de batería híbrido gemelo solar, eólico propuesto, que utiliza componentes muy comunes como amplificadores operacionales y transistores.

Podemos ver que se emplean dos etapas opamp exactamente similares, una en el lado izquierdo de la batería y la otra en el lado derecho de la batería.

La etapa del opamp del lado izquierdo se hace responsable de aceptar y regular la fuente de energía eólica, mientras que la etapa del opamp del lado derecho procesa la electricidad solar para cargar la única batería común en el medio.

Aunque las dos etapas parecen similares, los modos de regulación son diferentes. El circuito controlador de energía eólica regula la energía eólica desviando o acortando el exceso de energía a tierra, mientras que la etapa del procesador solar hace lo mismo pero cortando el exceso de energía en lugar de desviar.

Los dos modos explicados anteriormente son cruciales ya que en los generadores eólicos que son esencialmente alternadores requieren que el exceso de energía sea derivado y no cortado, de modo que la bobina interior pueda protegerse de la sobrecorriente, lo que también mantiene la velocidad del alternador en un tasa controlada.

Esto implica que el concepto también se puede implementar en aplicaciones ELC además.

Cómo el opamp está configurado para funcionar

Ahora investiguemos el funcionamiento de las etapas opamp a través de los siguientes puntos:

los los amplificadores operacionales están configurados como comparadores donde el pin # 3 (entrada no inversora) se usa como entrada de detección y el pin # 2 (entrada inversora) como entrada de referencia.

Las resistencias R3 / R4 se seleccionan de manera que al voltaje de carga de la batería requerido, el pin # 3 se vuelve más alto que el nivel de referencia del pin # 2.

Por lo tanto, cuando la energía eólica se aplica al circuito izquierdo, el opamp rastrea el voltaje y tan pronto como intenta exceder el voltaje de umbral establecido, el pin # 6 del IC sube, lo que a su vez enciende el transistor T1.

T1 cortocircuita instantáneamente el exceso de energía restringiendo el voltaje a la batería en el límite seguro deseado. Este proceso continúa asegurando la regulación de voltaje requerida en los terminales de la batería.

La etapa opamp en el lado del panel solar también implementa la misma función, sin embargo, aquí la introducción de T2 asegura que siempre que la energía solar sea más alta que el umbral establecido, T2 continúe cortándola, regulando así el suministro a la batería en el tiempo especificado. rate, que protege la batería y el panel de situaciones inusuales ineficientes.

R4 en ambos lados se puede reemplazar con un ajuste preestablecido para facilitar la configuración del umbral de nivel de carga de la batería.

Etapa de control actual

Según la solicitud, la corriente a la batería no debe exceder los 3,5 amperios. Para regular esto, se puede ver un limitador de corriente independiente adjunto con el negativo de la batería.

Sin embargo, el diseño que se muestra a continuación se puede utilizar con una corriente de hasta 10 amperios y para cargar una batería de hasta 100 Ah

Este diseño se puede construir utilizando el siguiente circuito:

R2 se puede calcular con la siguiente fórmula:

  • R2 = 0,7 / corriente de carga
  • potencia de la resistencia = 0,7 x corriente de carga

Lista de piezas para el circuito cargador de batería híbrido dual de viento solar

  • R1, R2, R3, R5, R6 = 10k
  • Z1, Z2 = 3V o 4.7V, diodo zener de 1/2 vatio
  • C1 = 100 uF / 25 V
  • T1, T2 = TIP142,
  • T3 = BC547
  • D2 = 1N4007
  • LEDs rojos = 2nos
  • D1 = diodo rectificador de 10 amperios o diodo Schottky
  • Opamps = LM358 o cualquier similar

Circuito de cargador híbrido de doble entrada de CC

Un segundo diseño híbrido similar a continuación describe una idea simple que permite el procesamiento de dos fuentes diferentes de entradas de CC derivadas de diferentes fuentes renovables.

Este circuito híbrido de procesamiento de energía renovable también incluye una etapa de convertidor elevador que aumenta efectivamente el voltaje para las operaciones de salida requeridas, como cargar una batería. La idea fue solicitada por uno de los lectores interesados ​​de este blog.

Especificaciones técnicas

Hola, soy un estudiante de ingeniería de último año, necesito implementar un chopper de entrada múltiple (convertidor elevador buck / buck integrado) para combinar dos fuentes de CC (híbrido).

Tengo el modelo de circuito básico, ¿pueden ayudarme a diseñar el inductor, los valores del condensador y el circuito de control para el helicóptero? Te he enviado por correo electrónico el diseño del circuito.

Operación del circuito.

Como se muestra en la figura, las secciones IC555 son dos circuitos PWM idénticos colocados para alimentar el circuito convertidor elevador de entrada doble contiguo.

Las siguientes funciones tienen lugar cuando se activa la configuración mostrada:

Se puede suponer que DC1 es la fuente de CC alta, como la de un panel solar.

Se puede suponer que DC2 es una fuente de entrada de CC baja, como la de un generador de turbina eólica.

Suponiendo que estas fuentes se enciendan, los mosfets respectivos comienzan a conducir estos voltajes de suministro a través del siguiente circuito de diodo / inductor / capacitancia en respuesta a los PWM de la puerta.

Ahora, dado que los PWM de las dos etapas pueden tener diferentes tasas de PWM, la respuesta de conmutación también diferirá dependiendo de las tasas anteriores.

Para el instante en que ambos mosfets reciben un pulso positivo, ambas entradas se descargan a través del inductor causando un alto aumento de corriente en la carga conectada. Los diodos aíslan efectivamente el flujo de las respectivas entradas hacia el inductor.

Para el instante en que el mosfet superior está ENCENDIDO mientras que el mosfet inferior está APAGADO, el 6A4 inferior se polariza hacia adelante y permite al inductor una ruta de retorno en respuesta a la conmutación del mosfet superior.
De manera similar, cuando el moset inferior está encendido y el mosfet superior está apagado, el 6A4 superior proporciona la ruta de retorno requerida para el L1 EMF.

Entonces, básicamente, los mosfets se pueden ENCENDER o APAGAR independientemente de cualquier tipo de sincronización, lo que hace que las cosas sean bastante fáciles y seguras. En cualquier caso, la carga de salida recibiría la potencia prevista promedio (combinada) de las dos entradas.

La introducción de la resistencia de 1K y el diodo 1N4007 asegura que los dos mosfets nunca reciban un borde de pulso alto lógico separado, aunque el borde descendente puede ser diferente dependiendo de la configuración de los respectivos PWM de los 555 IC.

Será necesario experimentar con el inductor L1 para obtener el impulso deseado en la salida. Se puede usar un número diferente de vueltas de alambre de cobre súper esmaltado 22 SWG sobre una barra o placa de ferrita, y la salida se mide para el voltaje requerido.

Circuito del cargador de batería de energía híbrida de entrada de CC doble solar y eólica


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