Obwód ładowarki baterii słonecznej 48 V z wysokim / niskim odcięciem

W poście omówiono obwód ładowarki baterii słonecznej 48 V z funkcją wysokiego i niskiego odcięcia. Progi można regulować za pomocą indywidualnych ustawień wstępnych. Pomysł został zgłoszony przez pana Deepaka.

Specyfikacja techniczna

Cześć Swagatam,

Dziękuję za obwód przekaźnika UPS.

Próbuję go zbudować bardzo szybko. Zaktualizuję wynik, kiedy już to zrobię.

Następnie jestem bardzo chętny do zbudowania obwodu kontrolera ładowania słonecznego dla następującego wymagania.

1. Akumulator powinien mieć napięcie 48 V (kwasowo-ołowiowy lub bezobsługowy) o pojemności do 48 V x 600 AH.

2. Obciążenie akumulatora może wynosić do 1500 W (30 A przy 48 V)

3. Ogniwo słoneczne PV w konfiguracji szeregowej / równoległej wytwarzające napięcie do 60 V i 40 A

Oczekuje się, że obwód sterownika będzie działał w następujący sposób.

1. Odetnij dopływ energii słonecznej do akumulatora, gdy jego napięcie osiągnie około 56V i zachowaj odpowiednią histerezę, aby uniknąć częstego załączania tranzystora MOSFET mocy. Tak więc dopływ energii słonecznej do akumulatora wznowiłby się ponownie dopiero wtedy, gdy napięcie akumulatora osiągnie około 48 V.

2. Niskie napięcie odłączenie obciążenia od zasilania bateryjnego, gdy bateria osiągnie około 45 V i utrzymanie odpowiedniej histerezy, aby uniknąć częstego włączania / wyłączania zasilania obciążenia.

Będę wdzięczny, jeśli pomożesz mi w budowie tego obwodu.

Dziękując Tobie.

Z poważaniem,
Deepak

Działanie obwodu

Proponowany obwód ładowarki baterii słonecznej 48 V z wysokie / niskie odcięcie Funkcję można zobaczyć na poniższym diagramie.

Funkcjonowanie obwodu można rozumieć poprzez następujące punkty:

Układ scalony IC 741 jest skonfigurowany jako komparator i jest odpowiednio stabilizowany od wysokiego napięcia wejściowego 48 V za pomocą diod Zenera i sieci dzielnika potencjału na jego pinach zasilania i wejściowych.

Zgodnie z żądaniem napięcie wejściowe, które może przekraczać 50 V, jest pobierane z panelu słonecznego i doprowadzane do obwodu.

Ustawienie wstępne 10k jest tak ustawione, że mosfet zasilania wyłącza się, gdy podłączony akumulator osiągnie pełny poziom naładowania.

Nastawa 22k służy do regulacji histerezy obwodu i służy również jako nastawienie dolnego progu.

Powinien dostosować taki plik MOSFET po prostu inicjuje się i włącza przy preferowanym progu niskiego napięcia akumulatora.

Po wdrożeniu omawianej konfiguracji i włączeniu zasilania, poziom rozładowania akumulatora przeciąga zasilanie do około 48V, zmuszając pin2 układu scalonego do zejścia poniżej potencjału pin3.

To powoduje, że pin 6 wyjściowy układu scalonego przechodzi w stan wysoki, inicjując tranzystor MOSFET połączony szeregowo z szyną uziemiającą, dzięki czemu bateria zostaje zintegrowana z zasilaniem panelu słonecznego.

Powyższe również włącza BJT BC546, który z kolei zapewnia, że ​​powiązany MOSFET i obciążenie pozostają wyłączone.

Gdy tylko bateria osiągnie pełny poziom naładowania , pin2 jest wyciągany wyżej niż pin3, renderując wyjście do stanu logicznego niskiego.

To natychmiast wyłącza tranzystor MOSFET szyny uziemiającej i BJT wymuszając dwie rzeczy: odcięcie zasilania do akumulatora i włączenie obciążenia MOSFET tak, że obciążenie ma teraz dostęp do napięć zasilania z panelu, a także do akumulatora.

Sieć histerezy sprzężenia zwrotnego utworzona przez ustawienie wstępne 22k i rezystory szeregowe 10k zapewniają, że powyższe działanie jest blokowane, dopóki napięcie akumulatora nie spadnie poniżej z góry określonego dolnego progu.

Schemat obwodu

Diagram

Informacje zwrotne od pana Deepaka

Cześć Swagatam,

Dzięki za obwód kontrolera ładowania słonecznego.

Obwód wydaje się trochę inny niż to, o co prosiłem. Pozwólcie, że powtórzę ponownie ten wymóg.

1. Panel słoneczny powinien kontynuować ładowanie akumulatora nie więcej niż 56 V.

2. W przypadku rozładowania akumulatora proces ładowania należy wznowić dopiero po osiągnięciu napięcia 48V. Innymi słowy, należy zachować histerezę.

3. Akumulator powinien nadal dostarczać energię do obciążenia, gdy napięcie akumulatora utrzymuje się w zakresie 42 - 56V.

Gdy napięcie akumulatora osiągnie 42 V (w wyniku rozładowania akumulatora), obciążenie należy odłączyć od zasilania akumulatorowego.

Odłączone obciążenie powinno pozostawać odłączone do momentu, gdy podczas ładowania napięcie akumulatora osiągnie minimum 48 V.

Proszę potwierdzić, czy obwód działa jak powyżej.

Wdrażanie komparatora okien

Powyższy obwód ładowarki baterii słonecznych 48 V z wysokim i niskim odcięciem można zmodyfikować zgodnie z tymi specyfikacjami, wprowadzając a komparator okien etap, jak pokazano po lewej stronie obwodu poniżej.

Tutaj wzmacniacze operacyjne zostały zastąpione przez trzy wzmacniacze operacyjne z IC LM324 .

Komparator okienkowy jest wykonany przez dwa z 4 wzmacniaczy operacyjnych wewnątrz LM324.

Ustawienie wstępne A1 jest ustawione tak, że jego wyjście staje się wysokie przy dolnym poziomie progowym 42V.

Ustawienie wstępne 100k jest przeznaczone dla regulacja histerezy poziom, aby sytuacja została zablokowana do momentu osiągnięcia 48 V.

Podobnie ustawienie A2 jest ustawione tak, aby odpowiednie wyjście było wysokie przy wyższym progu 56V.

Przy napięciach między tymi „oknami” BC546 pozostaje odcięty, umożliwiając powiązanemu mosfetowi przewodzenie i zasilanie obciążenia wymaganym zasilaniem z akumulatora.

Po przekroczeniu progów BC546 jest zmuszony do działania przez odpowiedni opamp wyłączający mosfet i obciążenie.

Stopień A3 można również zastąpić identycznym komparatorem okienkowym, jak omówiono powyżej, w celu kontrolowania ładowania akumulatora poprzez odpowiednie ustawienie ustawień wstępnych, pozwoliłoby to na użycie wszystkich czterech wzmacniaczy operacyjnych z IC LM324, a także uczyniłoby operacje znacznie dokładniejszymi i wyrafinowanymi .

Dodawanie etapu wskaźnika brzęczyka

Inną wersję cricuit do automatycznej ładowarki 48V wykorzystującej sygnalizator dźwiękowy można zbadać poniżej:

Pomysł został poproszony przez Nadię, zapoznaj się z dyskusją między Nadią i mną w sekcji komentarzy, aby uzyskać więcej informacji na temat projektu

Tranzystor jest nieprawidłowo oznaczony jako BC547, który należy wymienić na BC546, aby zapobiec nieprawidłowemu działaniu i uszkodzeniu obwodu

Jak skonfigurować powyższy obwód ładowarki 48 V z brzęczykiem

Nie podłączaj napięcia ładowania z prawej strony.

Początkowo trzymaj ramię suwaka 10k presetu w kierunku ziemi.

Podłącz wejście DC za pomocą zasilacza zmiennego DC od strony akumulatora po LEWEJ stronie obwodu.

Dostosuj to napięcie do wymaganego potencjału, przy którym brzęczyk musi zostać aktywowany ... zgodnie z żądaniem powinien wynosić około 46V

Teraz bardzo powoli i ostrożnie wyreguluj dolne ustawienie 10k, aż brzęczyk po prostu włączy się i zacznie brzęczeć.

Uszczelnij to ustawienie za pomocą kleju.

Teraz zwiększ napięcie wejściowe do żądanego wysokiego poziomu odcięcia .... który wynosi 48 V zgodnie z żądaniem tutaj.

Następnie bardzo powoli i ostrożnie wyreguluj górne ustawienie wstępne 10k, aż przekaźnik po prostu kliknie. W takim przypadku brzęczyk powinien się wyłączyć.

Obwód ładowarki baterii słonecznej 48 V z wysokim i niskim odcięciem jest teraz ustawiony, jednak wartość rezystora 100 k, który można zobaczyć podłączoną między pinami wejścia / wyjścia górnego wzmacniacza operacyjnego, faktycznie decyduje, przy jakim dolnym progu przekaźnik musi ponownie się wyłączyć i włącz brzęczyk.

Zostało to arbitralnie naprawione, być może trzeba będzie dostosować wartość 100k tak, aby przekaźnik przełączał się tylko przy około 46V ... można to potwierdzić metodą prób i błędów

Automatyczna ładowarka akumulatorów słonecznych 48 V za pomocą przekaźnika

W CELU POPRAWY DOKŁADNOŚCI NALEŻY WYJĄĆ CZERWONĄ DIODĘ Z ISTNIEJĄCEGO POŁOŻENIA I PODŁĄCZYĆ SZEREGOWO Z PODSTAWĄ BC547. RÓWNIEŻ TERAZ MOŻESZ WYELIMINOWAĆ DIODĘ ZENERA PIN6.

Operacje związane z pierwszym schematem powyżej ulegają znacznemu uproszczeniu, jeśli zamiast BJT i ​​mosfetów używany jest stopień przekaźnikowy.

Jak widać na powyższym zaktualizowanym schemacie, stopień przekaźnikowy ma postać dwóch przekaźników 24 V połączonych szeregowo, przy czym cewki są połączone szeregowo, a styki połączone równolegle.
Obwód czujnikowy jest doprowadzany proporcjonalnie zmniejszonym napięciem przez obwód dzielnika napięcia wtórnika emitera, wykorzystując wskazany stopień BC546 do wykrywania zamierzonego poziomu akumulatora i odcięcia

Poniższy schemat przedstawia niezwykle prosty system ładowarki słonecznej 48 V, który umożliwia odbiorowi dostęp do energii z panelu słonecznego w ciągu dnia, gdy jest optymalne nasłonecznienie, i posiada automatyczne przełączanie na tryb baterii w nocy, gdy napięcie słoneczne jest niedostępne:

Popychacz emitera TIP142 zapewnia, że ​​akumulator nigdy nie zostanie przeładowany powyżej 55V.