Привет всем. Продолжаем добивать щелочники.

У меня была проблема - самодельные солнечные батареи, из-за некачественных фотоэлементов имели напряжение ХХ около 15,6 вольт. ТММ как оказалось у них лежат на уровне 11,5 вольт. Получается что расчетная мощность двух батареек в ТММ составляет 22,3В*2,9А=64,67Ватта. Щелочники требуют 18 вольт

на конечной стадии зарядки. Соединив две панели последовательно мы получим конечное напряжение заряда в 31 вольт. Слишком много. Нужно чем-то ограничивать до 18 вольт. Если мы будем ограничивать напряжение резистором или линейным стабилизатором - рассеиваемая на нем мощность в моем случае составит - 31В-18В=13В*2,9А=37,7Ватт.  То есть больше половины мощности уйдет в нагрев гасящего резистора. Выходом может стать импульсный вариант регулятора напряжения выполненный по StepDown технологии. Его кпд находится в районе 90 процентов. Потеря 6,5 ватт уже приемлема.

Подключив схему классического StepDown к аккумуляторам и СБ мы не увидим никаких 64 планируемых ватт. На пустых аккумуляторах мы сможем взять у СБ только 29 ватт, на конечной стадии около 52.  Дело в том, что СБ это источник тока и подключаемый аккумулятор просадит их напряжение без увеличения тока. Для того чтобы забрать полную возможную мощность от фотоэлементов надо отбирать от них энергию маленькими кусочками не допуская просадки напряжения ниже точки максимальной мощности.

 

 

Данная схема позволяет делать это, используя Шим контроллер TL494. Схема имеет несколько особенностей. Из соображений увеличения КПД в ней используются N-канальный полевой транзистор. Его затвор раскачивается трансформаторным драйвером. Он изготавливается из колечка феррита проницаемостью 2000 размером около 2 см в диаметре. Первичная обмотка содержит 9 витков провода от витой пары. Вторичная содержит 27 витков. Огромное спасибо за трансформаторный драйвер Livemaker'у с http://www.microsmart.eu/index.php?topic=44.0  Использование трансформаторного драйвера позволило отказаться от электронных. Сократило денежные затраты, увеличило надежность и простоту схемы. Трансформаторный драйвер так же позволяет закрывать транзистор отрицательным напряжение, что положительно сказалось на надежности схемы.  

 

Плюсы и минусы схемы

1 - Чрезвычайно простой и доступный (не требует настройки).
2 - Отлично повторяемый.
3 - Дешевый
4 - Эффективный (КПД около 90%)
5 - Регулируемый
6 - С легкостью масштабируемый до практически любого входного напряжения и тока.
7 - Не боится отключения АКБ и вполне может при отключенной АКБ питать нагрузку в пределах мощности СБ.


Минусы
1 - Это не MPPT. Только MPP - теряем несколько процентов выработки по сравнению с MPPT из -за отсутствия поиска ТММ.
2 - Необходимы развязывающие диоды на солнечных панелях
3 - Боится КЗ по входу(при подключенных аккумуляторах) и по выходу (токи кз с легкостью переваливают за 100 А)
3 - Отсутствует токовая стабилизация (прикрутить на мой взгляд достаточно просто, но пока не нужно)

4 - Драйвер на биполярных транзисторах качает затвор полевого транзистора с весьма крутыми фронтами. Таким образом мы достигаем максимального КПД. В то же время потребление схемы в рабочем, холостом режиме на раскачку затворов - около 200 мА. Это значит что АКБ не получат зарядного тока до тех пор, пока СБ не скомпенсируют затраты на работу схемы 15В*0,2А = 3вт. Можно (и нужно) снижать потребление самой схемы(хотя бы до 1 ватта), но это означает более низкую частоту преобразования, больший размер выходного дросселя, перерасчет трансформатора затвора.  Кто впарится и поделится результатами - тому +100 к карме.

Вот график работы схемы. Зеленая линия - это входное напряжение. Красное - выходное.

Симуляция  cr

Вот весьма грубый подсчет кпд самой схемы. То есть относительный тест между MPPT MPP и PWM еще не делал. О выигрыше перед PWM скажу когда подготовлю условия для такого сравнения. 

Безымянный

Из таблицы видно что точка максимальной мощности находится около 11 вольт. Это очень плохо, но батареи собраны из мусора так что и так сойдет.  

Вот печатка V6.9 под обычные выводы

Печатка V6.9

Рекомендаци по использованию деталей:

Про изготовление дросселя

 R6,R7 - Это многооборотный резистор - 10K

 R4,R5 - Это многооборотный резистор - 10K

С1,С4 - 4700 мкф - 63V

L2,L3 - трансформатор намотнаный на ферритовом колечке внешним диаметром от 2 см витой парой. L2 - 9 витков, L3 - 27 витков. 

Q2,Q3 - кт815-814(bd139-140)

Как показывает практика резистора между выводом ET2 и землей не надо. 

V3 - это стабилизатор линейный или шим на 12-15 В

R10 - Обязателен (10к-20к)

D1 - диод шотки из компового бп ампер на 40 вольт на 60.

 С6,С7 - керамика, бумага или пленка 

D2,D3 - любые стабилитроны на 12В

Устройство подпадает под действие Open Hardware лицензии. При публикации прошу Вас давать ссылку на эту статью.

 Обсудить статью можно на форуме.

 

Несколько фотографий V6.9 - чтобы оценить размеры и внешний вид.

IMG 20141116 170442

IMG 20140919 003435

IMG 20141221 232750

IMG 20141221 232920

IMG 20141221 233006

IMG 20141221 233024

IMG 20141221 233104

IMG 20141221 233139

 

 

 Обсудить на форуме

 

 

 2014,09,13 UPD - новая версия схемы - V6.4. Увеличена стабильность работы. Печатку  переразводил но еще не испытывал. 

И да. Как всегда в геморрое с ТММ были виноваты не бракованные модули, а голова моя. По запарке изготовил батареи не с 36ю элементами, а с 27ю. Отсюда пляски вокруг нестандатрных напряжений.

Вопрос к знатокам. Прошла информация что КТ 815-814 ака BD139-140 валят фронты на частотах выше 10кгц. У кого есть опыт скажите какие доступные транзисторы использовать вместо них если это так.

 

 2014,10,3 Вродевсе косяки устранены. Все работает как надо.. Схема V6.9 печать V6.9

 2014,10,15 Изменил печатку на обычные детали . Для лучшей повторяемости.  Хочу отписаться для тех кому будет инересно. С месяц уже этот самодельный  контроллер работает в не совсем стандартном режиме. На вход его подано напряжение с двух СП напряжением в ТММ ок 22,5 вольта. Выходное напряжение настроено на 17В. На выходе - подключены щелочной аккумулятор (45АЧ) и простейший солнечный PWM контроллер на 20А. На выходе солнечного контроллера - свинцовый аккумулятор. Напряжение буферного режима PWM контроллера - 13,5-13,8. Система не используется в данное время, потому что идет поиск доступного драйвера светодиодов. На PWM контроллере есть индикация поддерживающего режима свинцекислотных аккумуляторов. Она активна всю ночь после ясного дня. Иными словами. За солнечный день самодельный контроллер поднимает напряжение на щелочниках до 16,5 В. Когда солнце село напряжение щелочников снижается до 13,8-13,5. Его достаточно для того чтобы подпитывать свинцекислые в режиме поддержки всю ночь.

Для чего все это пишу? Свинцекислые аккумуляторы очень требовательны к их дозарядке. Дозарядка может длиться весьма значительное время. Ток почти нулевой - но аккумуляторы еще не заряжены до конца. Солнце село и в недозаряженных аккумуляторах  начинается сульфатация. Данная схема подключения позволяет гарантированно дозаряжать свинцовые батареи.

 2015.09.13. Выяснился недостаток данной схемы. Точнее это даже не схема виновата, а TL494. У нее достаточно большой дедтайм. Он не позволяет снять с панелей всю мощность если разница между напряжением аккумуляторов и СБ невелика. К примеру 18В(ХХ) у панели и 15 Вольт на аккумуляторе. Недобор - миллиампер 200-300 от возможных 3A, по сравнению с прямым подключением. При разнице в два раза все нормально. Ограничение по дедтайму победить не пытался. Да и трансформатор тогда работать перестанет. 

 

 

 

Комментарии   

0 #31 Super User 22.12.2015 02:00
Подстроечники - по 22-47К
Ключ с допустимым напряжением 60-70 вольт.
Диод под ключом - вольт 100-200.
Литы не менее 63 вольт на входе, лучше и на выходе тоже.
С линейным регулятором действительно проблема.
Даже если и есть такой - рассеивать будет 12ватт = 120ВЧ в день. Многовато я бы сказал. Как вариант - степдаун. Но из покупных мне такие высоковольтовые не попадались(по крайней мере недорогих). Гонял как то в симуляторе такую схему.
http://kazus.ru/nuke/users_images/28032008/9693966.JPG Она из даташита на IR2153.
Работала. В живую не испытывал. Надежность и характеристики не известны. Ею можно попробовать запитаться.
Дроссель должен подойти старый. Индуктивностью около 120-150uH.
Вроде остальное трогать не надо.
R6-R7 - регулирует входное напряжение ниже которого импульсы будут укорачиваться, снижая отбор мощности, держа панели в ТММ.
0 #30 Саша 21.12.2015 23:36
Делаю контроллер по вашей схеме есть пара вопросов
хочу заряжать сборку аккумуляторов на 24в:

Что нужно поменять для подключения 55 вольтовой СБ?
Какой входной стабилизатор нужен ничего из серии LM78 не катит?
Что регулирует подстроечный резистор R6 R7?
0 #29 Super User 10.03.2015 23:07
Приветствую. Интересно. Предлагаю переместить обсуждение в форум. Так мне кажется будет правильнее.
http://sapienz.ru/forum/bloki-pitaniya-zaryadnye-ustrojstva/2-mpp-kontroller-solnechnykh-batarej-na-tl494.html
0 #28 Богдан 10.03.2015 21:19
и снова здрасте!!)) возникает такая проблемка, даю нагрузку свыше 60ти ватт и мосфет пробивается. Мб эт связано с входящими 42ма вольтами? Мосфет не вывозит частоту затвора? 7820 живая, правда стремно смотрится с радиатором. но 42 вальта ей по зубам..
0 #27 Богдан 11.02.2015 04:22
точней так
0 #26 Богдан 11.02.2015 04:19
я 7805 по этой схемке подключал, работала, пока радиатор не снял... Кстати ее пробило и на TLку пошло 38 вольт, кондер стрельнул, а шимка нет))
0 #25 Super User 10.02.2015 17:10
Цитирую Богдан:
собрал я ваш девайс еще до нового года. Сжег LM2576HV, пока спал, а солнышко взашло))) Потом сделал стаб на 15в на 7805 проработала с неделю, как ее убил, не помню. Ща поставил 7820, с радиатором, все гуд. Только вот не пойму, от чего сдохла лмка, кренка греется, ток нет времени приехать замерять.

LM2576HV - на форумах жалуются что очень много китайских клонов продаются на рнке. Что они туда напихали - не знает никто. Напряжение ХХ ваших панелей - 44 вольта что может быть непосильным для неоригинальных микросхем даже с индексом HV.
стаб на 15в на 7805 - работать не будет по нескольким причинам. Во первых у нее рабочее входное до 40 вольт. В вторых - нормальное напряжение работы схемы около 15 вольт. 5 воть маловато будет, да и рассеиваемая мощность на микросхеме ((0,25А*(44В-5В )=9,75ВТ) с великой долей вероятности спалит ее бедную. Почему живой осталась 7820 - загадка. Так как у нее тоже 40 вольт - верхний порог входного вольтажа. Что в этом случае делать пока не думал.
-1 #24 Богдан 10.02.2015 02:41
собрал я ваш девайс еще до нового года. Сжег LM2576HV, пока спал, а солнышко взашло))) Потом сделал стаб на 15в на 7805 проработала с неделю, как ее убил, не помню. Ща поставил 7820, с радиатором, все гуд. Только вот не пойму, от чего сдохла лмка, кренка греется, ток нет времени приехать замерять.
0 #23 Super User 20.10.2014 19:08
:lol: Это пройдет! Я сам диллетант в схемотехнике и электронике. Но мне интересно делать чего еще никто не делал из того что можно найти задаром. Поэтому стараюсь писать отчеты максимально понятным языком для новичков. Без формул но с интересными замечаниями. Потому как шишки набиваются на ровном месте. К примеру искал причину нестабильной работы этой схемы около полутора месяцев. На разных форумах спрашивал у разных людей. Выяснилось что не принимал во внимание чрезвычайную важность установки конденсатора С8. А мне ведь в первом вопросе сразу ответили что они необходимы. Сколько я времени потратил на симуляцию и пайку!!!! Так что это ничего что сначала ничего не понятно.... все со временем придет...
0 #22 Богдан 20.10.2014 18:40
я начинаю понимать, на сколько я далек от радиоэлектрики XD

Зарегистрируйтесь, чтобы отправить комментарий.