Контроллер заряда солнечной батареи mppt с использованием lt3562

Почти каждая солнечная система имеет связанную с ней батарею, которую необходимо заряжать от солнечной энергии, а затем энергия от батареи будет использоваться для привода нагрузок. Существует несколько вариантов зарядки литиевой батареи. Ранее мы также создали простую схему зарядки литиевой батареи. Но для зарядки аккумулятора с помощью солнечной панели наиболее популярным выбором является топология MPPT или трекера максимальной мощности, поскольку он обеспечивает гораздо лучшую точность, чем другие методы, такие как зарядные устройства с ШИМ-управлением.

MPPT - это алгоритм, обычно используемый в солнечных зарядных устройствах. Контроллер заряда измеряет выходное напряжение панелей и напряжение батареи, а затем, получая эти две данные, сравнивает их, чтобы определить наилучшую мощность, которую панель может обеспечить для зарядки батареи. В любой ситуации, будь то хорошее или плохое состояние солнечного света, контроллер заряда MPPT использует этот максимальный коэффициент выходной мощности и преобразует его в лучшее напряжение и ток заряда для аккумулятора. Когда мощность солнечной панели падает, ток заряда аккумулятора также уменьшается.

Таким образом, в условиях плохого солнечного света аккумулятор непрерывно заряжается в соответствии с мощностью солнечной панели. Обычно этого не происходит в обычных солнечных зарядных устройствах. Потому что каждая солнечная панель имеет максимальный выходной ток и номинальный ток короткого замыкания. Всякий раз, когда солнечная панель не может обеспечить надлежащий выходной ток, напряжение значительно падает, а ток нагрузки не изменяется и пересекает номинальный ток короткого замыкания, делая выходное напряжение солнечной панели равным нулю. Следовательно, зарядка полностью прекращается в условиях плохого солнечного света. Но MPPT позволяет аккумулятору заряжаться даже в условиях плохого солнечного света, контролируя ток заряда аккумулятора.

Эффективность преобразования MPPT составляет около 90-95%. Однако эффективность также зависит от температуры солнечного драйвера, температуры батареи, качества солнечных панелей и эффективности преобразования. В этом проекте мы построим зарядное устройство Solar MPPT для литиевых батарей и проверим выходную мощность. Вы также можете ознакомиться с проектом мониторинга солнечных батарей на основе Интернета вещей, в котором мы отслеживаем некоторые критические параметры литиевой батареи, установленной в солнечной системе.

Контроллер заряда MPPT - особенности конструкции

Схема контроллера заряда MPPT, которую мы разрабатываем в этом проекте, будет иметь следующие технические характеристики.

Заряжает аккумулятор 2П2С (6,4-8,4В)
Ток заряда будет 600 мА
У него будет возможность дополнительной зарядки с помощью адаптера.

Компоненты, необходимые для построения контроллера MPPT

Драйвер LT3652
1Н5819 - 3 шт.
10к банк
Конденсаторы 10 мкФ - 2 шт.
Зеленый светодиод
Оранжевый светодиод
Резистор 220к
Резистор 330к
Резистор 200к
Индуктор 68uH
Конденсатор 1 мкФ
Конденсатор 100 мкФ - 2 шт.
Аккумулятор - 7,4 В
Резисторы 1к 2 шт.
Гнездо для ствола

Принципиальная схема солнечного зарядного устройства MPPT

Полную схему контроллера заряда солнечной батареи можно найти на изображении ниже. Вы можете щелкнуть по нему, чтобы просмотреть всю страницу и улучшить видимость.

В схеме используется LT3652, который представляет собой законченное монолитное зарядное устройство с понижающим преобразователем, которое работает в диапазоне входного напряжения от 4,95 В до 32 В. Таким образом, максимальный входной диапазон составляет от 4,95 В до 32 В как для солнечной батареи, так и для адаптера. LT3652 обеспечивает характеристики заряда при постоянном токе / постоянном напряжении. Его можно запрограммировать с помощью резисторов считывания тока на максимальный зарядный ток 2 А.

В выходной секции зарядное устройство использует опорный сигнал обратной связи по плавающему напряжению 3,3 В, поэтому любое желаемое напряжение холостого хода батареи до 14,4 В можно запрограммировать с помощью резисторного делителя. LT3652 также содержит программируемый таймер безопасности, использующий простой конденсатор. Он используется для прекращения заряда по достижении желаемого времени. Это полезно для обнаружения неисправностей аккумулятора.

LT3652 требует настройки MPPT, при которой можно использовать потенциометр для установки точки MPPT. Когда LT3652 питается от солнечной панели, контур регулирования входа используется для поддержания пиковой выходной мощности панели. То, где поддерживается регулирование, зависит от потенциометра настройки MPPT.

Все это связано со схемой. VR1 используется для установки точки MPPT. R2, R3 и R4 используются для установки напряжения зарядки аккумулятора 2S (8,4 В). Формулу для установки напряжения батареи можно задать следующим образом:

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

Конденсатор C2 используется для установки таймера заряда. Таймер можно установить по следующей формуле:

tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 ⁶ (в часах)

D3 и C3 - это повышающий диод и повышающий конденсатор. Он управляет внутренним переключателем и способствует насыщению переключающего транзистора. Контакт усиления работает от 0 В до 8,5 В.

R5 и R6 представляют собой резисторы для измерения тока, подключенные параллельно. Ток заряда можно рассчитать по следующей формуле:

RSENSE = 0,1 / ICHG (МАКС.)

Резистор считывания тока на схеме выбран 0,5 Ом и 0,22 Ом, который параллельно создает 0,15 Ом. Используя приведенную выше формулу, он будет производить ток заряда почти 0,66 А. C4, C5 и C6 - конденсаторы выходного фильтра.

Штекерное гнездо постоянного тока подключается таким образом, что солнечная панель отключается, если переходное гнездо вставлено в гнездо адаптера. D1 защитит солнечную панель или адаптер от обратного тока при отсутствии зарядки.

Дизайн печатной платы контроллера заряда солнечной батареи

Для обсуждаемой выше схемы MMPT мы разработали плату контроллера зарядного устройства MPPT, которая показана ниже.

Конструкция имеет необходимую медную пластину GND, а также соответствующие соединительные переходные отверстия. Однако для LT3652 требуется соответствующий радиатор печатной платы. Это создается с помощью медной плоскости GND и размещения переходных отверстий в этой плоскости пайки.

Заказ печатной платы

Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего проекта солнечного зарядного устройства MPPT. Компоновку печатной платы для указанной выше схемы также можно загрузить как Gerber по ссылке.

Скачать GERBER для солнечного зарядного устройства MPPT

Теперь наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber. Сделать печатную плату из PCBGOGO довольно просто, просто выполните следующие действия:

Шаг 1. Зайдите на сайт www.pcbgogo.com, зарегистрируйтесь, если вы впервые. Затем на вкладке прототипа печатной платы введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат. Предполагая, что размер печатной платы составляет 80 см × 80 см, вы можете установить размеры, как показано ниже.

Шаг 2: Продолжите, нажав кнопку Цитировать сейчас . Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, например, используемый материал, интервал между дорожками и т. Д. Но в большинстве случаев значения по умолчанию будут работать нормально. Единственное, что мы должны здесь учитывать, - это цена и время. Как видите, время сборки составляет всего 2-3 дня, а наша плата стоит всего 5 долларов. Затем вы можете выбрать предпочтительный способ доставки в зависимости от ваших требований.

Шаг 3: Последний шаг - загрузить файл Gerber и продолжить оплату. Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBGOGO проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить платеж. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена к вам в соответствии с требованиями.

Сборка печатной платы

После того, как плата была заказана, она пришла ко мне через несколько дней через курьера в аккуратно помеченной, хорошо упакованной коробке, и, как всегда, качество печатной платы было потрясающим. Печатная плата, которую я получил, показана ниже. Как видите, и верхний, и нижний слой получились как положено.

Переходные отверстия и контактные площадки были подходящего размера. На сборку печатной платы и получение работающей схемы у меня ушло около 15 минут. Собранная плата показана ниже.

Тестирование нашего солнечного зарядного устройства MPPT

Для проверки схемы используется солнечная панель с номиналом 18 В, 0,56 А. На изображении ниже представлена подробная спецификация солнечной панели.

Для зарядки используется аккумулятор 2П2С (8,4 В 4000 мАч). Вся схема проверена при умеренном солнечном свете -

После подключения всего, MPPT устанавливается при нормальных условиях солнца, и потенциометр регулируется до тех пор, пока светодиод заряда не начнет светиться. Схема работала довольно хорошо, а подробные сведения о работе, настройке и объяснении можно найти в видео, ссылка на которое приведена ниже.

Надеюсь, вам понравился проект и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть вопросы, оставьте их в разделе комментариев ниже. Вы также можете использовать наши форумы, чтобы получить ответы на другие ваши технические вопросы.