Контролер сонячної зарядки Arduino MPPT потужністю 1 кВт (ESP32 Wi-Fi). Контролер заряду сонячної батареї на 60 В

Вступ: Контролер сонячного заряду MPPT Arduino потужністю 1 кВт (ESP32 Wi-Fi)

Створіть контролер сонячної зарядки Wi-Fi MPPT потужністю 1 кВт, оснащений телеметрією для телефонного додатку з реєстрацією даних! (Android iOS) Він сумісний з сонячними панелями на 80В 30А та всіма хімічними речовинами для акумуляторів до 50В. Проект базується на Arduino ESP32 і працює на моїй прошивці Fugu MPPT з відкритим вихідним кодом! Загальна вартість проекту становить приблизно близько 25 (отримано з азіатського ринку). Це значно дешевше, ніж купувати готові 200 MPPT

ПЕРЕГЛЯНЬТЕ ПОВНУ ВІДЕОІНСТРУКЦІЮ:

Посилання для придбання друкованої плати: Натисніть мене

Що таке MPPT і чому він важливий для сонячних панелей?

Відстеження точки максимальної потужності (MPPT). це метод, який використовується з джерелами енергії зі змінною потужністю, такими як сонячні панелі, для максимального збору енергії! Контролер сонячного заряду MPPT є важливим пристроєм для сонячних установок. MPPT. це інтелектуальні перетворювачі постійного струму. Вони регулюють струм і напругу для безпечного заряду акумуляторів та інверторів. Крім регулювання, MPPT використовує розумний алгоритм, який відстежує точку максимальної потужності сонячної панелі. Належне пояснення стає технічним, але найпростіший спосіб сказати це

“Використання MPPT для сонячних панелей допоможе вам зібрати максимум енергії, яку можуть забезпечити ваші сонячні панелі”

Високоефективна конструкція синхронного баку

Синхронні поршневі гідроагрегати є одними з найбільш щільних та енергоефективних конструкцій. Преміум MPPT комерційного класу використовують ту ж саму топологію схеми. Виявляється, ви платите не за матеріали, а скоріше за витрати компанії на проектування. Побудувати його дешево, але створення належного дизайну вимагає багато роботи.

Один з перших підручників, який розкриває робочий синхронний дизайн MPPT

Протягом багатьох років спільнота “зроби сам” зробила кілька спроб побудувати справжній синхронний бак MPPT, але часто стикається з серйозними проблемами. У цьому посібнику ви дізнаєтесь, як я вирішив стару проблему, яка переслідувала більшість спроб побудови потужних MPPT, зроблених своїми руками. Він також проведе вас через створення моєї 6-місячної бета-версії MPPT дизайну.

ОНОВИТИ СТРІЧКУ:

  • (09/11/21) Підтримка хімічних елементів живлення 80В. MPPT може бути модифікований для підтримки батарей до 80В (12В/ 24В/ 36В/ 48В/ 60В/ 72В/ 80В), за допомогою мода. Будь ласка, відвідайте “крок #38” за посиланням на інструкцію. Прочитайте його уважно!
  • (09/11/21) Підтримка сонячних панелей з напругою вище 80В. MPPT можна модифікувати для підтримки напруги сонячних панелей вище 80 В. Крок #39 підкаже вам, як цього досягти. Цей мод не для всіх, я настійно не рекомендую його використовувати!
  • (09/11/21) Оновлений посібник з калібрування. Ваша збірка дає трохи неточні значення? Я додав процес калібрування на етапі програмування в цій інструкції.
  • (09/12/21) Виправлення QR-коду. QR-код у відео неправильний. QR-код в цій інструкції було оновлено для виправлення. Будь ласка, зверніться до QR-коду в цій інструкції.
  • (12/04/21) Виправлено помилку регулювання постійної напруги (CV). Файли коду на GitHub та Gdrive були оновлені для виправлення коду Arduino для виправлення помилки регулювання CV.

Крок 1: Специфікація проекту

Моєю метою було побудувати DIY MPPT, який я б постійно використовував для моєї автономної сонячної установки. Це повинно було бути добре, тому я посилив його в процесі проектування. Це включало використання 16-розрядного АЦП для точного вимірювання датчика, дійсно швидкого двоядерного 32-розрядного мікроконтролера для швидких системних обчислень, реалізацію більш високої роздільної здатності ШІМ та додавання широкого діапазону частот ШІМ для оптимізації перемикання. Існує також безліч варіантів телеметрії для IoT і прошивка з відкритим вихідним кодом, яка буде крос-сумісна з моїми майбутніми збірками MPPT.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

  • Збурений алгоритм MPPT з CC-CV
  • Вхід 80В, 30А (сонячні, вітрові турбіни, БП)
  • 50В, 35А вихід (Li-ion, LifePO4, свинцева кислота тощо).)
  • 98% пікова ефективність перетворення (синхронний бак)
  • Телеметрія Wi-Fi Bluetooth Blynk Phone App
  • Режим зарядного пристрою/БЖ (може працювати як програмований перетворювач напруги)
  • 16біт/12біт прецизійні вимірювання АЦП (ADS1115/ADS1015)
  • Автоматичне калібрування датчика струму ACS712-30A
  • Протокол захисту відновлення після відключення входу акумулятора
  • Інтеейс РК-меню (з налаштуваннями 4 макетів дисплея)
  • Флеш-пам’ять (енергонезалежна функція збереження налаштувань)
  • Налаштовувана роздільна здатність ШІМ (16bit-8bit)
  • Налаштовувана частота перемикання ШІМ (1).2 кГц. 312 кГц)
  • 12В ВИХІД / БАТАРЕЯ. 420W @35A
  • 24В ВИХІД / БАТАРЕЯ. 840ВТ @ 35А
  • 36В ВИХІД / БАТАРЕЯ. 1000Вт @35А (при розблокованому захисті 1260Вт)
  • 48В ВИХІД / БАТАРЕЯ. 1000 Вт @ 35 А (при розблокованому захисті 1680 Вт)
  • 60В ВИХІД/БАТАРЕЯ. (потрібен мод)
  • 72В ВИХІД / БАТАРЕЯ. (потрібен режим)
  • 80В ВИХІД/БАТАРЕЯ. (потрібен режим)
  • Вхід 80В відноситься до абсолютної потужності вашої сонячної панелі. Вихід за ці межі може потенційно пошкодити ваш MPPT. Зверніть увагу, що Voc і Vmp. це дві дуже різні речі.
  • Будь ласка, обмежте налаштування струму до 30А на даний момент, конструкція була протестована лише на виході 48В 20А в режимі PSU.
  • Що стосується режиму зарядки, то він був протестований тільки при 22В-27В 23А-19А безперервного струму з 8S LiFePO4 акумулятором під час пікових годин сонячного світла минулого літа.
  • Буду дуже вдячний за відгуки про проект, оскільки я новачок в комутаційній електроніці. Буду радий виправити помилки, допущені в підручнику.
  • Прошивка заблокована на 1 кВт незалежно від теоретичної номінальної потужності. Цей захід безпеки був зроблений через відсутність паралельних MOSFET і товщини дроту індуктивності на цій збірці. Незважаючи на це, я б провів майбутні тести в майбутньому, перш ніж розблокувати обмеження в 1 кВт на цій конкретній збірці.
  • Проект обмежений максимальним діапазоном вимірювання вхідного струму 30А. Незважаючи на це, вихід буде обмежений абсолютним вихідним струмом 35А через конструкцію ядра MPPT.
  • Як можна виміряти більший вихідний струм, якщо у нас є лише один датчик струму на 30А на вході? Через особливості топології, якщо припустити, що вхідна напруга вища за вихідну, то вхідний струм буде нижчим від вихідного. Для апроксимації струму на виході за допомогою одного датчика струму була використана проста формула. Це буде додатково пояснено в підручнику.
  • Чому на відео написано 30А на виході? Випробувана конструкція індуктивності 35А повинна була бути знижена з міркувань безпеки. MPPT може виводити 35А, але для цього конкретного проекту прошивка за замовчуванням налаштована на 30А. Я знаю, що струм насичення індуктора відрізняється від середньоквадратичного струму бакса. Було зроблено припущення, що найгірший струм насичення індуктора вдвічі перевищує випробуваний струм через м’які характеристики насичення порошкового сердечника. Ви можете прочитати більше про це в процесі написання статті, деякі частини ще будуть оновлюватися, оскільки я перебуваю в процесі документування частини 2 відеоуроку.

Крок 2: Що нового? (Fugu MPPT V1.0)

Моя перша справді стабільна збірка

Це мій 6-й дизайн MPPT SCC, до цього я зробив 5 прототипів. Збірка пройшла 6 місяців тестування. Мій проект MPPT досі підключений до моєї сонячної установки потужністю 640 Вт, яка живить моє робоче місце поза мережею з того часу, як вона була встановлена. Я чекав кілька місяців, щоб переконатися, що дизайн не має проблем, перш ніж випустити його для відкритого копіювання. Сьогодні цей день настав!

Натхнення для проекту

Коли я купив кілька сонячних панелей кілька місяців тому, я шукав контролери сонячного заряду MPPT лише для того, щоб з’ясувати, що вони дорогі! Будучи майстром, який я є, я вирішив побудувати його самостійно. Я знав, що матеріали будуть дешевими, але процес проектування вимагатиме багато роботи. Я шукав у різних журналах та підручниках. Особливо виділявся покроковий посібник з проектування від Open Green Energy! (ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER) Я прочитав весь підручник, це було вражаюче! Він згадав про проблеми, з якими він зіткнувся при створенні своєї збірки, і чому проект ніколи не вважався завершеним. Я намагався придумати способи вирішення цих проблем, тому шість різних ревізій плат привели мене до моєї остаточної безпроблемної збірки.

Крок 3: Мої попередні прототипи

Мої старі проекти були засновані на саморобному Arduino Nano з використанням мікроконтролера ATmega328P-AU, подібного до того, що використовувала відкрита зелена енергія. Я виявив, що Arduino Nano має безліч обмежень з тих пір, як я почав розробляти більш потужні MPPT. З іншого боку, вони були достатніми, щоб зменшити потужність MPPT конструкцій.

Деякі з моїх прототипів мали нижчі характеристики, а інші. вищі, ніж ті, що я використовував у своїй стабільній збірці. Я експериментував з різними компромісами, намагаючись знайти правильний баланс між вартістю та продуктивністю.

Чому я перестав використовувати Arduino Nano для потужних MPPT:

  • Arduino Nano. це 8-бітний мікроконтролер, він відносно повільно виконує математичні операції. Пам’ятайте, що MPPT. це розумний і прославлений перетворювач SMPS (перетворювач баксів у нашому випадку). Він повинен мати можливість обчислювати велику кількість чисел під час запуску багатьох процесів. Ці процеси включають регулювання, відстеження MPPT, захист безпеки, телеметрію, вимірювання та багато іншого. Хоча я вважаю Arduino Nano достатньою за швидкістю обробки, вона погано справляється з регулюванням, якщо вхідна напруга зростає, вихід має відносно повільну реакцію на граничну напругу або струм. Я зробив спосіб обійти це, на моїх ранніх прототипах. Щоразу, коли Arduino Nano не встигає і перевищує межі параметрів, зарядка MPPT зупиняється, коли він намагається відновитися. Це продовжувало часто спрацьовувати і порушує мій урожай енергії. На наступному кроці я покажу вам дешевшу та швидшу альтернативу.
  • ATmega328P, що використовується в Arduino Nano та uno, має 10-розрядний АЦП. Вони відомі більшості як аналогові виводи. 10 біт означає, що є 1024 значення, які він може представляти від 0В до 5В (5В є еталонною напругою за замовчуванням). Коли виводи АЦП використовуються з датчиками напруги і струму, розрахованими на широкий діапазон напруги (наприклад: 80В 30А), у вас є тільки 1024 значення для представлення 0В-80В і 0А-30А. Це дає нам роздільну здатність 78 мВ для напруги і 29 мА для струму. Це означає, що у вас є дуже грубий спосіб виявлення напруги та струму.
  • Arduino UNO/ Nano також обмежена 8-бітною роздільною здатністю ШІМ і максимальною частотою 62.5 кГц. Частота непогана, але 8-бітної роздільної здатності ШІМ просто недостатньо, якщо ви хочете отримати хорошу продуктивність. 8 біт роздільної здатності ШІМ дає 256 унікальних значень на шкалі робочого циклу. Коли ви застосовуєте це до потужного МДН-транзистора чи стабілізатора, то одна зміна значення призведе до великих стрибків у напрузі. Це можна компенсувати, використовуючи більші конденсатори в якості буфера і прискорюючи час обробки циклу на схемі SMPS на основі MCU.
  • Зрештою, є дешевша альтернатива, яка називається ESP32. На наступних кількох кроках я поясню, чому я вдався до його використання.

Версія з подвійним датчиком струму:

  • Один з моїх ранніх прототипів використовував подвійну конфігурацію датчика струму, один на виході і один на вході. Це було важливо, оскільки перетворювач баксів має різний струм від входу до виходу. У АІНТ типу “бак” струм на виході, як правило, вищий, ніж на вході. Це означало, що мені потрібні два різні датчики струму, оптимальні для двох різних діапазонів. Я спробував ACS712-30A, ACS758-100A, LEM DLSR50-50A тощо. Всі вони працювали добре, але вони також робили збірки більш дорогими.
  • Одного датчика струму на вході було більш ніж достатньо. Ви можете просто вивести і наближено визначити вихідний струм, отримавши вхідний струм і вхідну напругу, і прирівняти їх до вихідної напруги і вихідного струму, вирішивши при цьому вихідний струм. (Три задані значення, одне невідоме). Це походить від припущення, що вхід живлення = вихід живлення. Це має один єдиний недолік. Усі перетворювачі мають втрати потужності. Струм на виході, отриманий від датчика вхідного струму, не буде точним, оскільки втрати потужності не враховуються. Але пам’ятайте, в кінці кінців, ви використовуєте вихідний струм лише для обмеження струму зарядки та для підрахунку кулонів. Потужність на виході завжди буде нижчою, ніж потужність на вході в баксовому перетворювачі. Це означає, що я встановив струм зарядки, скажімо, 30А, фактичний струм, який ви отримаєте, буде меншим за 30А (можливо, близько 29).5А, скажімо). Само собою зрозуміло, що ви не будете страждати від невеликої розбіжності струму на виході.

Кращий датчик струму:

  • ACS712 був одним з найпопулярніших датчиків струму, що використовуються майстрами. Просто тому, що він дешевий, ефективний, може відчувати струм в обох напрямках, має ізоляцію і простий у використанні. Але він не ідеальний. По-перше, це шумно! Шуму так багато, що навіть при вимірюванні чисто плоского кола постійного струму (батарея і резистор навантаження), значення можуть бути трохи смиканими. Якщо ви використовуєте модулі, ви можете зменшити шум, замінивши конденсатор фільтра на більший, як зазначено в специфікації Allegro, щоб обмежити смугу пропускання. Цей спосіб буде пояснено пізніше. Інша проблема полягає в тому, що він використовує вивід 5В Vcc як опорну напругу, тому якщо ваша регульована лінія живлення 5В змінює напругу, аналоговий вихід датчика струму також змінюється. Це було великим недоліком і вимагає уваги під час проектування. Оскільки він заснований на ефекті Холла, будь-який вид електромагнітних перешкод навколо мікросхеми призведе до смикання значень, при проектуванні MPPT з ACS712 поблизу індуктора потрібен певний вид магнітного екранування, щоб зберегти його стабільність.
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ! В одному з моїх нещодавніх прототипів я використовував датчик струму промислового класу під назвою LEM HLSR50! Це був один з найкращих, які я спробував на MPPT. Він мав усі переваги ACS712 і не мав жодних недоліків. Він може вимірювати двонаправлені струми 50А (125А пік), він був ізольований, а також простий у використанні. Але цього разу він мав дуже мало шуму! Аналоговий вихід ледве смикався при тесті на чистий постійний струм. Він має внутрішнє джерело напруги, тому аналоговий вихід не залежав від лінії 5В Vcc. Він також мав окремий вивід для опорної напруги. Це означало, що можна використовувати диференціальний АЦП, а диференціальний АЦП усуває необхідність обчислення нульової точки в двонаправленому датчику струму. Це також означає, що HSLR50 майже не потребує калібрування датчика. Він також був магнітно екранований! Електромагнітні перешкоди не були проблемою, навіть розміщення його близько до неодимового магніту майже не впливало на продуктивність, на відміну від ACS712. Був лише один мінус. ціна. Там, де я живу, це лише 6 на e-gizmo, але з США чи інших західних країн це коштує близько 16 від DigiKey. Це була основна причина, чому я не використовував його у своїй поточній збірці. Можливо, колись ви побачите його у моїх майбутніх збірках.

Якщо вам цікаво подивитися мій будівельний щоденник, я випадково публікую поротипи проектів у своєму особистому акаунті. Сюди входять всі інші проекти, для яких я не робив або ніколи не робив навчальних посібників або відеоуроків.

Крок 4: ПОПЕРЕДЖЕННЯ

ПОПЕРЕДУ НУДНЕ ПОЯСНЕННЯ ДИЗАЙНУ! ПЕРЕХОДЬТЕ ДО КРОКУ 1, ЯКЩО ВИ ЗАЦІКАВЛЕНІ ЛИШЕ У СТВОРЕННІ ПРОЕКТУ MPPT.

  • Наступні кроки пояснять багато речей, охоплених процесом проектування остаточної схеми.
  • Вибачте, якщо я перекладу купу технічних термінів на мову неспеціалістів. Я хотів би розповісти про цей підручник у невимушеній формі, щоб полегшити його розуміння для інших. (Наприклад: я буду використовувати слово MPPT для позначення контролера сонячного заряду з відстеженням точки максимальної потужності або MPPT SCC). Так, деякі люди починають хвилюватися через неправильне використання таких термінів, як ці).

ПЕРЕДУМОВИ ДО УРОКУ ПРОЕКТУ:

У цьому підручнику ми розглянемо ці концепції, необхідні для проектування контролера заряду сонячної батареї MPPT. Якщо у вас виникли проблеми з розумінням деяких понять з цього підручника, ви можете погуглити ці теми для пошуку більш детального пояснення, щоб повністю зрозуміти концепції, пов’язані з цим проектом.

  • Основи мікроконтролера ESP32
  • Роздільна здатність та частота ШІМ мікроконтролера ESP32
  • Концепція алгоритму MPPT
  • Крива IV фотоелектричного елемента
  • Основи зовнішнього АЦП
  • RC-фільтри та смуга пропускання
  • Методи придушення шумів
  • Вимірювання напруги за допомогою дільників напруги
  • Вимірювання струму за допомогою датчиків на основі ефекту Холла
  • Синхронний широтно-імпульсний перетворювач 101
  • Синхронний контроль зворотного потоку
  • Основи роботи напівмостових MOSFET драйверів
  • Робота та характеристики N-канального MOSFET
  • Переваги N-канальних МОП-транзисторів з низьким вхідним опором
  • Зворотне блокування МОП-транзисторів
  • Концепція емуляції АБО-діодів за допомогою N-канальних MOSFET
  • Основи побудови котушок індуктивності
  • Конструкція індуктора з тороїдальним осердям
  • Методи оптимізації ефективності в SMPS

Крок 5: Спрощена робота MPPT (для інженерів-дурнів, таких як я)

Цей крок заслуговує на окремий підручник і буде включений в частину 2 мого відео. Наразі я дам коротке пояснення фотоелектричної кривої IV.

Як працюють MPPT:

Коли я починав будувати свій перший MPPT, я не міг зрозуміти, як поводиться крива IV фотоелемента та її взаємозв’язок з доларом. Підручники дадуть вам купу термінів, які відштовхнуть багатьох людей. Я розумів деякі з них, оскільки їх викладали на наших інженерних курсах, але деякі все ще були для мене новими. Поки частина 2 відео ще не вийшла, ось цікавий експеримент, який я провів, і який буде включений у відео-розповідь, яку я планую зробити на основі реального досвіду експерименту.

Я зрозумів, як це працює, лише коли побудував експериментальний перетворювач з сонячною панеллю на вході, змінним потенціометром для керування робочим циклом (без зворотної напруги) і використав ніхром як навантаження на виході. Я підключив РК-ватметр між сонячною панеллю та входом експериментальної батареї. Коли я повернув ручку вгору (збільшуючи робочий цикл), показання потужності на РК-ваттметрі почали збільшуватися з 0 Вт до 20 Вт Я продовжував повертати ручку, щоб ще більше збільшити робочий цикл, показання потужності продовжували швидко збільшуватися до 305 Вт, саме тоді потужність почала повільно зменшуватися, коли я продовжував повертати ручку, щоб ще більше збільшити робочий цикл. Коли я продовжував докручувати ручку до кінця (досягнув 100%), я підключив РК-дисплей до ватметра. максимальний робочий цикл) я отримав 0 Вт потужності, майже 0 вольт і 9 А струму на вході. Дивно, так? Високий струм, але майже ніякої потужності! Гаразд, тепер, коли ми маємо 0 Вт потужності, коли ручка повернута до кінця, я почав зменшувати робочий цикл, повертаючи ручку назад, ватметр знову показав збільшення потужності з 0 Вт до 305 Вт, коли я продовжував зменшувати ручку, потужність знову почала зменшуватися з 305 Вт до 300 Вт. Тож я знову збільшив його (назад і вчетверте), щоб підтримувати 305 Вт. Коли сонце піднімається вище, потужність почала змінюватися, тому мені довелося повернути ручку назад і в четверту сторону, щоб отримати максимальну потужність, яку я міг отримати від панелі. Це було схоже на гру в гойдалки. Коли інтенсивність сонячного світла змінюється, мені доводиться повертати назад і в четверту сторону, щоб отримати максимальну потужність, яку я можу отримати від моєї панелі.

Ось як працює MPPT! Я повертаю ручку, щоб контролювати робочий цикл мого регулятора, порівнюючи показання, щоб отримати максимальну потужність від панелей. це найпростіше пояснення того, як працюють MPPT. Ручка являє собою регулятор робочого циклу перетворювача MPPT. Ватметр і я представляємо зворотний зв’язок системи MPPT. MPPT працюють дуже схожим чином, але замість людини, яка обертає ручку за годинниковою стрілкою та проти годинникової стрілки, працює машина, наприклад, мікроконтролер. Таким чином, людині не потрібно постійно налаштовувати ручку, щоб отримати максимальну потужність.

У MPPT цей тип відстеження Power Point називається алгоритмом збурення, також відомим як алгоритм підйому на гору. Пристрій MPPT (прославлений інтелектуальний перетворювач) прокручує робочий цикл назад і вперед, порівнюючи зібрану потужність, зберігаючи її близькою до максимально можливої потужності, яка може бути зібрана з сонячних панелей.

Я буду оновлювати це пояснення, коли отримаю правильні слова для нього. Тим часом, ця стаття допоможе вам набагато краще зрозуміти технічні особливості графіка IV кривої. (Прочитайте цю статтю)

Крок 6: Високоефективна технологія синхронної розгортки

Багато людей не знайомі з цим, але існує набагато більш ефективна топологія бак, яка існує. Це називається синхронними перетворювачами і широко використовується у високоякісних MPPT комерційного класу. Це звучить вигадливо і складно, але з точки зору дизайну та вартості це насправді просто і дешево (хоча і складно в експлуатації). На щастя, цей посібник покаже вам, як змусити його працювати, оскільки ми будемо реалізовувати це на нашому MPPT.

Дві конструкції регулятора напруги:

  • Асинхронний перетворювач бак
  • Часто використовувані
  • Типова ефективність (75-87%)
  • Не найенергоефективніший
  • Помітна втрата потужності через наявність діода
  • Дуже легко реалізувати
  • Синхронний перетворювач частоти
  • Менш поширений
  • Типова ефективність (88-98%)
  • Надзвичайно енергоефективний
  • Втрати потужності зменшуються шляхом заміни діода на MOSFET
  • Кошмар для реалізації без попередніх знань

Передумови:

На цьому кроці ми пояснимо роботу двох різних типів перетворювачів з припущенням, що ви вже ознайомилися з основами роботи перетворювачів та N-канальних МОП-транзисторів. Якщо ви цього не робили, будь ласка, погугліть, як працюють перетворювачі напруги і як працюють N-канальні MOSFET. Цей крок матиме більше сенсу, коли ви прочитаєте їх обидва.

Перетворювачі бак в цілому

Бак-перетворювачі. це регулятори, які перетворюють вхід з більш високою напругою на вхід з більш низькою напругою. Це не навпаки, оскільки це називається буст-перетворювачем. На відміну від лінійних регуляторів, таких як сумнозвісна мікросхема 7805, стабілізатор не скидає напругу і струм для регулювання за допомогою тепла. Незалежно від того, чи є це Buck, Boost або Buck-Boost, ці регулятори роблять все можливе, щоб зберегти потужність (Power In. Втрати потужності = Вихідна потужність). Зверніть увагу на мінус втрати потужності, незважаючи на ефективність, стабілізатор ніколи не досягне 100% ефективності і все одно матиме втрати, якщо тільки ви не живете в утопічному світі. Крім того, стабілізатор створює ефект посилення струму (свого роду), оскільки напруга на виході стабілізатора зменшується, струм, який він може забезпечити на виході, може бути більшим, ніж струм, що подається на вході. Перетворювач напруги. це різновид імпульсного регулятора, в якому для регулювання напруги і струму використовується ШІМ-сигнал, кілька транзисторів, конденсатор, котушка індуктивності і зворотний зв’язок.

Асинхронний перетворювач частоти. Приклад

Перше, що спадає на думку людям, коли вони чують слово “перетворювач”. це дешеві модулі LM2596 на синій платі. Ці модулі, з якими більшість з вас знайомі, засновані на менш ефективній топології асинхронного перетворювача. Він використовує діод і MOSFET або BJT (який знаходиться всередині мікросхеми LM2596 з драйвером зворотного зв’язку ШІМ). Ці речі зазвичай досягають середньої ефективності 75-85%. Крім того, що вони мають нижчий коефіцієнт корисної дії, ви також помітите, що ці модулі легко нагріваються навіть при використанні з заявленим струмом. Це нагрівання спричинене тепловим розсіюванням, спричиненим недостатньою ефективністю (втрати на комутацію, втрати на провідність тощо). ).

Асинхронний перетворювач напруги. Чому він неефективний?

Зрозумійте мене правильно, асинхронні перетворювачі все ще ефективні порівняно з лінійними регуляторами. Але його ефективність могла б бути кращою! Причина, по якій ці асинхронні баки не здатні досягти ККД близько 98%, полягає у втратах, що виникають через наявність діода. Діод має важливе значення для перетворювача, оскільки він запобігає зворотному потоку струму. Існує так зване пряме падіння напруги (Vf), більшість діодів на основі кремнію мають пряме падіння напруги в діапазоні від 0.4V-1.2V. Ось і все? Ну, це звучить небагато, але коли ви наближаєтесь до території потужної електроніки, згадане падіння напруги спричиняє тонни втрат потужності. Падіння напруги на діоді. це не просто падіння напруги, воно призводить до виділення тепла, а тепло є марною формою енергії в електроніці. Уявіть собі, що у вас вдома протікає водопровідна труба, і ви не отримаєте той самий об’єм води, який вимірює ваш лічильник, в результаті ви втрачаєте воду і сплачуєте більші рахунки за воду. Подібно до сонячних установок, ви втрачаєте енергію, і ви не зможете зібрати максимум з того, що можуть виробляти ваші сонячні панелі.

Синхронний перетворювач

Відповіддю на недостатню ефективність асинхронного баку є невелика модифікація асинхронного баку. Просто замінивши діод на MOSFET, падіння напруги, спричинене діодом, майже усувається. Чому MOSFET? На відміну від транзисторів BJT, MOSFET не має падіння напруги діода, коли він активований. Коли MOSFET проводить, подаючи напругу на виводи затвора та джерела, MOSFET проводить. Ви можете думати про MOSFET як про механічний перемикач. Вони теж дуже швидкі! Уявіть, як Флеш з Marvel’s Flash вмикає і вимикає світло за наносекунди. Тепер, коли ми вирішили проблему падіння напруги на діоді, що далі? Загальноприйнятою практикою є використання N-канальних MOSFET, а не P-канальних MOSFET. MOSFET мають щось, що називається Rds (on), також відоме як опір увімкнення. Коли MOSFET проводить, він поводиться як резистор, а резистори також викликають падіння напруги. N-ch MOSFET мають надзвичайно низький опір увімкнення порівняно з P-ch MOSFET. В результаті N-ch MOSFET має ЗНАЧНО менший ефект падіння напруги в порівнянні з використанням діода (більшу частину часу). Тепер ми маємо менші втрати потужності, що розсіюється у вигляді тепла. Управління просте, коли Q2 вмикається, Q3 вимикається, а коли Q3 вмикається, Q2 вимикається. Звичайно, необхідно ввести час очікування, щоб запобігти одночасному ввімкненню Q2 і Q3, що може призвести до швидкого короткого замикання (перехресна провідність). Простота? Ні, це ще не все!

Синхронний перетворювач напруги. Виклик!

Тепер є дві основні проблеми в синхронному підсилювачі. Тепер, коли ми замінили діод на другий MOSFET, потрібно вирішити нову проблему, головним чином щодо їх правильного перемикання. Причина, по якій асинхронно-транзисторні перетворювачі легко реалізувати, полягає в тому, що діод, без будь-якої хитромудрої схеми або коду, автоматично блокує зворотний потік струму. З іншого боку, MOSFET на синхронному стабілізаторі повинні перемикатися синхронно один з одним, інакше він згорить, тому він і називається синхронним.

Перша проблема буде пов’язана з правильним запуском N-ch MOSFETs. Q3 не є проблемою, оскільки дренаж прив’язаний безпосередньо до землі. Для перемикання затвора буде достатньо простого драйвера з тотемним полюсом, який подає напругу між затвором і виводом Q3. Q2, з іншого боку, знаходиться зверху, і його вивід з’єднаний з виводом стоку Q3. Ця конфігурація називається напівмостом. Для правильного перемикання Q2 необхідно використовувати драйвер MOSFET, зокрема той, який має зарядний насос. Це може не мати сенсу для тих, хто ще не знайомий з важливістю наявності заземлення. Зарядний насос використовує конденсатор для зарядки через певні проміжки часу, а драйвер тотемного полюса на верхньому MOSFET Q2 використовується для перемикання. Це гарантує, що MOSFET отримує напругу, необхідну для повного ввімкнення. Хоча ми знаємо, що MOSFET можуть працювати як перемикачі, MOSFET також можуть працювати як змінні резистори (працюючи в активній області). Це відбувається, коли на MOSFET подається нижча напруга на затворі та вихідному виводі від заданої Vth (порогова напруга). Драйвер зарядного насоса MOSFET гарантує, що MOSFET насичується і отримує напругу, необхідну для повного проведення і має найнижчий можливий опір увімкнення для менших втрат потужності в баку (Vgs зазвичай номіновані на 10 В).

Друга проблема. це сумнозвісний MOSFET, що горить з низькою стороною, присутній майже у всіх збірках синхронного MPPT, що виготовляються своїми руками. Це відбувається, коли низькочастотний MOSFET Q3 не може емулювати діод, який він замінив з асинхронного стабілізатора. Детальніше про це можна прочитати на наступному кроці, я виділив для цього окремий крок, оскільки він заслуговує на увагу.

Асинхронний перетворювач з синхронним затвором. Як асинхронний перетворювач

Колеги-інженери, можливо, піднімуть брови, прочитавши те, що я написав кілька речень тому, оскільки я не згадав, що MOSFET насправді мають діоди всередині. Зверніть увагу, що паралельно виводам стоку і витоку MOSFET стоїть діод. Це називається діодом тіла. Це якось пов’язано з фізичною конструкцією MOSFET і матеріалом, з якого він виготовлений. Коли MOSFET Q3 вимкнений на невизначений час, стабілізатор поводиться як асинхронний стабілізатор. Але коли ви перемикаєте його синхронно, MOSFET Q3 проводить і забезпечує шлях з меншим опором, таким чином, він поводиться як синхронний стабілізатор (тепер ви отримуєте ефект меншого падіння напруги). Можна постійно відключати Q3 і перетворювати синхронний бак на асинхронний, але в цьому немає сенсу.

Отже, це просто, так??

Так і ні, ха-ха! Реалізація досить проста, але правильний процес роботи (без збоїв)!) не так прямолінійно, як ви думаєте. На мій подив, це те, що ви не знайдете в підручниках для коледжу, а скоріше знайдете в академічних журналах, інструкціях по застосуванню напівпровідників та посібниках з проектування. Open green energy був єдиним інструктивним користувачем, який надав дружній до DIY посібник, але навіть у нього виникли певні труднощі з тим, щоб змусити свій пристрій працювати без проблем. Протягом багатьох років синхронні перетворювачі були комерційною таємницею в галузі, оскільки дуже мало ентузіастів електроніки діляться детальними інструкціями про те, як правильно змусити ці речі працювати. На щастя, наша робота, як інженерів-електронників та майстрів, пролити світло на цю конструкцію, не втомлюючи ентузіастів важкими інженерними жаргонами. У наступних кроках я покажу вам, як ми виправили типові проблеми з саморобними синхронними бак-машинами MPPT за допомогою співпраці з моїми колегами та Open Green Energy.

Крок 7: Вирішення проблеми з горінням MOSFET з нижньої сторони

Відкрита зелена енергія написала один з найбільш докладних підручників з MPPT, згадуючи не тільки те, що пішло правильно, але також згадала про проблеми зі своєю спробою, як це зробив би будь-який хороший і чесний інженер. Руки вниз! Це дійсно допомогло нам всім співпрацювати один з одним, щоб виправити і поділитися дизайном. Я також зіткнувся з цією проблемою з моїми попередніми збірками, показаними на одному з попередніх кроків. Мені знадобилися місяці, щоб з’ясувати винуватця, який переслідує нас усіх роками.

Другою проблемою, зазначеною в попередньому кроці, є сумнозвісний MOSFET, що горить на нижній стороні, присутній майже у всіх збірках синхронного бак MPPT, зроблених своїми руками. Ця конкретна проблема відкритої зеленої енергії і моя абсолютно однакові і була вирішена за допомогою коду. Це те, про що я ще ніде не читав, але виявив через купу лабораторних тестів та аналізу на своєму робочому місці. Є кілька статей, які пояснюють це, але вони або наповнені купою жаргонізмів, або не вказують на це питання напряму. Написане нижче все пояснить.

Давайте спочатку пояснимо драйвер MOSFET

Перш ніж перейти до вирішення проблеми, я повинен пояснити, як працюють драйвери MOSFET, щоб не заплутати вас усіх. Добре відомі драйвери IR2101 та IR2110. це те, що я називаю сировинними логічними драйверами MOSFET. У вас є два логічних входи HIN і LIN для керування перемиканням на високій і низькій стороні MOSFET (Q2 і Q3). Коли HIN високий, Q2 увімкнений, а коли HIN низький, Q2 низький. Коли LIN високий, Q3 ввімкнений, а коли LIN низький, Q3 низький. Для цього потрібні два компліментарні сигнали ШІМ для роботи бак. Ця мікросхема дає вам більше контролю над перемиканням, оскільки ви також маєте контроль над тривалістю мертвого часу. Мені сподобався цей чіп, тому що я маю прямий незалежний контроль над Q2 і Q3. Я використовував його у своїй першій версії прототипу і припинив його використання, оскільки боявся, що це зробить пояснення в цьому навчальному посібнику набагато складнішим, оскільки вам доведеться мати справу з таймерами MCU, які не є дружніми до коду для користувачів Arduino.

Найпростішим драйвером MOSFET є мікросхема IR2104, яка також використовує відкриту зелену енергію. Давайте зосередимося на цьому докладніше, оскільки це те, що я використовую в моїй останній збірці. IR2104 має вбудовану функцію мертвого часу, що значно спрощує процес кодування. IR2104 має логічні вхідні виводи з назвами IN і SD. IN. це вхідна логіка для ШІМ-сигналу для перемикання, а SD. це вивід дозволу. SD. це просто вивід, який перекриває все. Коли SD низький, Q2 і Q3 вимикаються незалежно від того, чи є ШІМ-сигнал на вході IN. Коли SD знаходиться у стані HIGH, вмикається або Q2, або Q3, в залежності від логічного стану виводу IN. Коли IN. HIGH; Q2. HIGH і Q3. LOW. Коли IN. LOW; Q2. LOW і Q3. HIGH. Що це означає? Тепер нам потрібен лише 1 ШІМ-сигнал для інверсного перемикання Q2 і Q3, що зменшує потребу в двох додаткових ШІМ-сигналах. Це означає, що чим вищий робочий цикл ШІМ у %, тим довше вмикається Q2 і коротше вмикається Q3. З іншого боку, чим нижчий робочий цикл ШІМ %; тим довше вмикається Q3 і коротше вмикається Q2. На цьому етапі деякі з вас, ймовірно, отримують більш чітке уявлення про те, в чому може полягати проблема.

Проблема:

Як виявляється, це викликано тим, що низькочастотний MOSFET Q3 не в змозі емітувати діод, який він замінив з асинхронного стабілізатора. При керуванні нашою конструкцією ШІМ-транзистора ми надаємо IR2104 робочий цикл ШІМ в діапазоні 0-100%. Пам’ятаєте, коли я говорив, що чим нижчий робочий цикл ШІМ, тим довше вмикається Q3 і коротше вмикається Q2, в якийсь момент Q3 (MOSFET з низькою стороною) діє як короткий і більше не діє як діод, який він намагається емулювати з частини асинхронного лічильника баксів. Існує певне нижнє значення робочого циклу ШІМ, нижче якого не можна опускатися, інакше Q3 почне нагріватися. (більше пояснень через деякий час)

Рішення:

Існує два варіанти вирішення цієї проблеми (апаратний та програмний). програмне забезпечення), або реалізувати спеціальну мікросхему драйвера MOSFET для синхронних перетворювачів, оснащених контролем зворотного струму (Analog Devices пропонує їх безліч), або просто використовувати стару конструкцію IR2104 і виправити її за допомогою коду. Очевидно, що я використав дизайн IR2104 і виправив його за допомогою коду, оскільки IR2104 дуже дешевий і ніде не коштує 10 доларів за спеціалізовану мікросхему для синхронних драйверів баксів.

Я виявив, що існує певне мінімальне значення для робочого циклу ШІМ, і воно ніколи не повинно бути 0% або нижче цього мінімального значення ШІМ, коли на виході підключена батарея. Отже, що таке мінімальне значення ШІМ, про яке я маю на увазі? Я придумав просту формулу, яку реалізував у прошивці з відкритим вихідним кодом, яку я також написав.

Це означає, що найнижчий можливий робочий цикл ШІМ ніколи не повинен бути нижчим за мінімальний робочий цикл ШІМ. Формула використовує співвідношення вихідної та вхідної напруги для обчислення ідеального робочого циклу ШІМ без навантаження, необхідного для того, щоб акумулятор видавав напругу, що відповідає напрузі акумулятора, підключеного на виході. Коли сигнал ШІМ має менший робочий цикл, ніж обчислене мінімальне значення ШІМ, струм протікає в зворотному напрямку і змушує Q3 проводити, коли він не повинен проводити. Таким чином, замість того, щоб заряджати батарею, ви фактично розряджаєте її. Коли ви відхиляєтесь до меншого сигналу ШІМ від розрахованої нижньої межі ШІМ, зворотний струм Q3 стає все більшим і більшим, що призводить до його згоряння. У коді вивід SD мікросхеми IR2104 стає низьким, коли ШІМ опускається нижче розрахованої нижньої межі, щоб гарантувати, що Q2 і Q3 ніколи не увімкнуться в цьому стані. Ви можете помітити, що нижня межа робочого циклу ШІМ названа як PPWM і додано PPWM_marginpwmMax, це було зроблено для обмеження максимально допустимого робочого циклу ШІМ, оскільки драйвер зарядного насоса MOSFET, такий як IR2104, не може працювати при 100% робочому циклі через конструкцію своєї мікросхеми. Це також перетворює робочий цикл % на ціле значення, яке приймає функція anlogWrite або ledcWrite.

  • ШІМ =(PPWM_marginpwmMaxvoltageOutput)/(100.00voltageInput);
  • PPWM = constrain(PPWM,0,pwmMaxLimited);
  • PWM = constrain(PWM,PPWM,pwmMaxLimited);
  • ledcWrite(pwmChannel,PWM);
  • buck_Enable;

Функція обмеження в Arduino обмежує ШІМ-сигнал від виходу за верхню межу, а також від виходу за нижню межу. Функція ledcWrite(pwmChannel,PWM). це ESP32 еквівалент analogWrite в Arduino Uno/Nano, функція використовується для встановлення ШІМ сигналу на виводі GPIOx. Між рядками вище є багато кодів, я написав лише найважливіші, щоб висвітлити рішення для виправлення помилки.

Крок 8: Вирішення проблеми зворотного струму фотоелектричних перетворювачів

Проблема:

Існує щось, що називається витоком струму діода в корпусі як в синхронних, так і в асинхронних топологіях перетворювача. Ця проблема була присутня в більшості саморобних синхронних бак MPPT, про які я читав до цього часу. Були спроби виправити MOSFET, що блокує зворотний хід з високого боку, але часто це призводило до неправильного перемикання Q1. Зверніть увагу, незалежно від того, ввімкнено чи вимкнено Q2, наявність діода всередині MOSFET Q2, змушує струм від акумуляторів текти назад до сонячних панелей, коли вхідна напруга менша за вихідну (Напруга сонячної панелі Напруга акумулятора). Це відбувається, коли сонячні панелі виробляють нижчу напругу в сутінках, на світанку та в нічний час. Ми прагнемо до максимально можливої ефективності, додавання діодів на вході. це останнє, чого ми хочемо. Нам потрібне рішення!

Дороге рішення:

Цю проблему можна легко вирішити за допомогою драйвера N-канального MOSFET з високим коефіцієнтом передачі або чогось на зразок драйвера MPSFET ORing. Я відхилився від цього варіанту, оскільки мікросхеми драйверів, необхідні для цього рішення, є рідкісними і дорогими.

Дешевше рішення:

Це можна вирішити, додавши діод на вході (перед Q2), щоб запобігти зворотному протіканню струму, це можна застосувати до всіх бакових топологій. Але, пам’ятайте з попередніх кроків, які я згадував? Діоди викликають падіння напруги, що призводить до втрат потужності! Отже, нам знову потрібно замінити вхідний діод на інший N-канальний MOSFET, цього разу підключений у зворотному напрямку до Q2. Це називається конфігурацією MOSFET із зворотним блокуванням. Коли Q1 і Q2 мають корпусні діоди, спрямовані один проти одного, струм більше не може протікати в обох напрямках, якщо тільки ми не ввімкнемо обидва MOSFET Q1 і Q2. Тепер проблема полягає в тому, щоб правильно вмикати та вимикати цей нещодавно доданий Q1. Очевидно, що ми не можемо просто подати напругу на вивід затвора Q1, оскільки він розташований на високій стороні і далеко від землі. Щоб вирішити цю проблему, ми виділяємо ізольований DC-DC перетворювач для його перемикання.

Ізольований DC-DC перетворювач, який я вибрав. це компонент B1212S від EVsun. При вартості 2 за штуку, це дешевше, ніж купувати спеціальний драйвер MOSFET з високою стороною (наприклад: Analog Devices, TI Maxim Chips). Хоча можна використовувати інший IR2104/IR2101, ізольований DC-DC перетворювач MOSFET має невелику перевагу в тому, що він здатний працювати при 100% робочому циклі.

Ізольований DC-DC перетворювач створює ізольовану різницю потенціалів між виводом джерела і затвором Q1. R37. це підтягуючий резистор, який відводить заряд затвора Q1, коли на вхід U2 не подається живлення. Блок запобігання зворотному потоку фотоелектричних модулів в цілому перемикається за допомогою Q4. Коли GPIO27 випускає сигнал HIGH, Q4 проводить і забезпечує шлях для струму до живлення U2 (ізольований DC-DC перетворювач). Коли на вхід U2 подається живлення, на виході U2 виділяється ізольована напруга 12В і подається на затвор і вивід Q1, таким чином живлячи Q1 і закриваючи шлях від виводу Vin і виводу Q2. Увімкнення GPIO27 на низький рівень призводить до протилежних результатів і вимикає Q1.

Моя реалізація була простою, але варварською. Час відгуку на перемикання Q1 не вимірювався кількісно, але я можу запевнити вас, що він досить швидкий. Незалежно від витоку струму назад від панелей, він не такий вже й високий. Це була просто функція, необхідна для запобігання розряду батарей вночі. Я розумію, що кращою реалізацією було б залишити U2 увімкненим весь час, маючи ізольовану мікросхему драйвера MOSFET з тотемним полюсом для перемикання Q1. Але агов, це працює!

Але сонячні панелі мають діоди всередині? Так? Правильно.

Хоча сонячні панелі можуть перетворювати сонячне світло в електричну енергію, вони також можуть поглинати енергію назад, коли напруга сонячної панелі нижча за напругу акумулятора. Акумулятори подають струм назад до сонячних панелей? Так, це може статися! Існує два типи діодів, розташованих всередині сонячної панелі. Один з них. це обхідний діод, який усуває явище “гарячої точки”, що може пошкодити фотоелементи (нас це не стосується), а інший. блокуючий діод, діод, який запобігає зворотному потоку струму від зарядних пристроїв та акумуляторів. Як виявилося, перевіривши задню коробку монокристалічної сонячної панелі, я здивувався, що в ній не встановлені блокувальні діоди. Я трохи покопався і з’ясував, що сучасні сонячні панелі не містять блокуючих діодів, оскільки це призводить до втрат енергії. Натомість, це якось стало сучасним стандартом, що діоди повинні бути встановлені в контролері сонячного заряду.

Крок 9: Чому я використовую зовнішній прецизійний АЦП (ADS1115). Texas Instruments)

АЦП в Arduino Nano

ATmega328P, що використовується в Arduino Nano та uno, має 10-бітний АЦП. Вони відомі більшості як аналогові виводи. 10 біт означає, що є 1024 значення, які він може представляти від 0В до 5В (5В є еталонною напругою за замовчуванням). Коли виводи АЦП використовуються з датчиками напруги і струму, розрахованими на широкий діапазон напруг (наприклад: 80В 30А), у вас є тільки 1024 значення для представлення 0В-80В і 0А-30А. Це дає нам роздільну здатність 78 мВ для напруги і 29 мА для струму. Це означає, що у вас є дуже грубий спосіб виявлення напруги та струму, і ваші напруги та струми можуть стрибати з інтервалами 78 мВ та 29 мА.

АЦП в ESP32

ESP32 має вбудований 12-розрядний АЦП, що дає вам 4096 значень для представлення ваших напруг і струмів. Це в чотири рази більше, ніж в Arduino Uno / Nano! Для установки 80В 30А ми отримуємо роздільну здатність вимірювання напруги 19.5 мВ і роздільна здатність вимірювання струму 7.32mA. Це набагато краща роздільна здатність вимірювання напруги і струму в порівнянні з Arduino Uno і Nano! ESP32 також має швидший процесор! З точки зору регулювання, він також зможе опитувати швидше, що зробить його більш чуйним. Але є один недолік! ESP32 відомий тим, що має поганий АЦП! Він має нелінійну реакцію АЦП. Це означає, що АЦП не настільки точний для представлення напруг між 0В і Vref. Цього буде достатньо, але я не хотів задовольнятися цим. Рішення?

Зовнішній прецизійний АЦП

Рішення полягає у використанні зовнішнього прецизійного АЦП I2C! Я вибрав ADS1115 або ADS1015 від Texas Instruments. Навіщо використовувати зовнішній АЦП? Ці зовнішні АЦП були розроблені для конкретної мети, а саме служити лише як АЦП і нічого більше, і він робить свою роботу надзвичайно добре! Зверніть увагу, як значення датчиків несподівано смикаються, коли ви підключаєте їх до Arduino Uno? Спробуйте використовувати зовнішній АЦП, і ви помітите, що значення майже ніколи не смикаються несподівано.

АЦП ADS1x15 має вбудований внутрішній еталон напруги. Це означає, що показання аналогових значень не залежать від напруги Vcc вашого АЦП. Це робить його менш чутливим до шуму лінії живлення системи. Він має вбудований програмований операційний підсилювач, що означає, що ви можете вибрати різні коефіцієнти підсилення. І найголовніше, що ADS1115 має 16-бітну роздільну здатність АЦП! 16 біт для 860 кадрів в секунду! 16 біт дадуть вам 65,5536 для представлення ваших напруг і струмів! Це в 64 рази краще, ніж АЦП Arduino Uno. Для налаштування MPPT на 80В 30А тепер ми маємо роздільну здатність вимірювання напруги 1.22 мВ і роздільна здатність за струмом 0.457 мА! Це божевілля!

Чи варто використовувати ADS1115 або ADS1015?

Велике питання в тому, який саме мені потрібен? Незважаючи на дещо відмінні технічні характеристики, обидві мікросхеми є крос-сумісними з бібліотекою Arduino ADS1x15 від Adafruit. Чи можу я отримати ADS1115 з 16-бітною роздільною здатністю і швидкістю 860 об/с або ADS1015 з 12-бітною роздільною здатністю і швидкістю 3300 об/с?? Як згадувалося у відео, я спробував їх обидва. ADS1115 був непотрібний для цієї збірки, він має роздільну здатність, якої мені ледь вистачило для 80В 30А. Я використовував ADS1015 для тестування і документування всього проекту.

Чому 12-розрядний ADS1015?

ADS1015 має 12-бітну роздільну здатність АЦП, так само як і 12-бітну роздільну здатність АЦП ESP32, чому все ж таки обирати ADS1015?? Відповідь. стабільність. Пам’ятаю, як я робив різні ревізії плати. Я спробував Arduino Nano, Arduino Uno та ESP32; всі їхні АЦП не були такими стабільними, як спеціальний зовнішній АЦП, такий як ADS1x15. Навіть при розблокуванні внутрішнього АЦП Vref ATmega328P і ESP32 (мод для стабільності), він не йшов ні в яке порівняння із зовнішнім АЦП. Пам’ятайте, що тепер ми використовуємо більш високу роздільну здатність ШІМ, тепер нам потрібно відчувати найдрібніші зміни напруг і струмів, щоб алгоритм MPPT працював бездоганно. Невеликий шум і посмикування в показаннях датчиків сильно впливають на відстеження MPP. Зовнішній АЦП. це шлях до успіху!

Крок 10: Вибір мікроконтролера (чому я вибрав ESP32 замість Arduino Nano)

Деякі з вас, напевно, знайомі з ESP32. Існує дві основні версії: плата ESP32 Dev Board і модуль WROOM32 ESP32. З точки зору виводів і специфікацій, вони абсолютно однакові. З іншого боку, плата розробника має порт USB для програмування, в той час як WROOM32. це автономний мікроконтролер без порту USB. Для програмування WROOM32 через USB вам потрібен зовнішній USB-TTL UART інтеейс, такий як CH340C. ESP32 Dev Board має один, вбудований в плату. Чому ви вибрали WROOM32? В основному через сировинну вартість та простір. Зверніть увагу, як я купив котушку WROOM32 на відео, я купив 50 штук за 1.80 за кожну! Вони дешевші, ніж 5-10 ESP32 Dev Boards. По-друге, це простір, WROOM32 крихітний! Не розширюючи ці SMD-колодки до виводів THT, ви можете побудувати з ним менший проект.

Я пояснював це в попередніх кроках, але якщо ви пропустили, ось короткий підсумок:

  • Модуль WROOM32. це лише 1.80 від місця, де я живу.
  • Він сумісний з Arduino, ви можете використовувати його як будь-який інший Arduino!
  • ESP32. це дуже швидкий і потужний 240-мегагерцовий 32-розрядний двоядерний мікроконтролер
  • Він має вбудований Wi-Fi і Bluetooth BLE, тому вам не доведеться купувати дорогі модулі
  • Він має максимальну 16-бітну роздільну здатність ШІМ
  • Він має 12-бітний внутрішній АЦП (ми не будемо використовувати)
  • Має малопотужне ядро для малопотужної обробки
  • Ємнісні сенсорні штирі
  • Має вбудований ЦАП
  • Список можна продовжувати і продовжувати!

ESP32. Чому я вибрав саме його:

  • Для 1.80, він був дешевшим за Arduino Nano і оснащений специфікаціями, які перевершують його в усіх відношеннях!
  • Найважливішою частиною для мене була 16-бітна роздільна здатність ШІМ. Більш висока роздільна здатність ШІМ набагато вигідніша в MPPT на основі перетворювача баксів. Чим вища роздільна здатність, тим дрібнішими будуть кроки по напрузі та струму. Він регулюється, чим нижча роздільна здатність ШІМ, тим вища частота ШІМ може бути досягнута! (докладніше про це буде пояснено пізніше).
  • Коли я сказав, що він має два ядра, так, ви можете запускати два незалежні процеси, використовуючи одні й ті ж записані змінні в двох незалежних кодах. MPPT має безліч алгоритмів, які ніколи не повинні турбувати. Сюди входить регулювання напруги та струму, відстеження MPP та протоколи захисту. Наприклад, телеметрія Wi-Fi займає 500 мс часу обробки для надсилання. Поєднання телеметрії Wi-Fi на одному ядрі з основними системними процесами зробить MPPT небезпечним і менш чутливим. Виділивши окреме ядро для Wi-Fi, я зміг отримати 9 мс на цикл циклу для ядра MPPT.
  • Wi-Fi та Bluetooth також є великим бонусом до ціни
  • Швидкість обробки: Ця штука надзвичайно швидка! Повірте мені на слово

ESP32. Частота роздільної здатності ШІМ:

  • Плати на базі AVR MCU, такі як Uno і Nano, були складними в налаштуванні ШІМ-таймерів.
  • ESP32 має бібліотеку, яка просто запитує розрядність ШІМ та частоту ШІМ, яка вам потрібна, а решта. це магія, оскільки ви можете використовувати майже будь-які виводи для цих специфічних налаштувань ШІМ.
  • Не приймайте, що це обмеження
  • Для роздільної здатності ШІМ 16 біт, максимум 1.Можна досягти ШІМ 22 кГц
  • .
  • Для роздільної здатності ШІМ 12 біт, максимум 19.Можна досягти ШІМ 5 кГц
  • Для роздільної здатності ШІМ 11 біт, максимум 39.ШІМ 06Khz може бути досягнута
  • Для роздільної здатності ШІМ 10 біт, максимум 78.Можна досягти ШІМ 12 кГц
  • Для 9-бітної роздільної здатності ШІМ максимум 156.25Khz ШІМ може бути досягнута
  • Для 8-бітної роздільної здатності ШІМ максимум 312.Можна досягти ШІМ 5Khz

Важливість частоти роздільної здатності ШІМ:

  • Чим вища роздільна здатність ШІМ, тим дрібніші кроки напруги та струму будуть на виході ШІМ-регулятора MPPT. Більш низька роздільна здатність ШІМ дасть вам більш грубі кроки у напругах і струмах.
  • Чим вища частота ШІМ, тим більшу потужність може витримати ваш MPPT і тим менші пульсації напруги на виході.
  • Ви можете збільшити частоту ШІМ до певної міри, але пам’ятайте, що електроніка. це гра компромісів. Хоча ваш MPPT може обробляти більшу потужність з вищою частотою ШІМ, втрати на перемикання також збільшаться до певного моменту.
  • Також існує обмеження між PWM Reso Freq, задане формулою
  • Максимальна частота ШІМ = Тактова частота мікроконтролера / Роздільна здатність ШІМ
  • Тактова частота мікроконтролера ESP32 становить 80 МГц
  • Ви можете встановити або PWM Freq або Reso як задану або необхідну змінну
  • Приклад:
  • Давайте виберемо роздільну здатність ШІМ 11 біт і знайдемо максимальну частоту ШІМ
  • Максимальна частота ШІМ = 80 000 000 Гц / 11 біт
  • Max PWM Freq = 39,062.5 Гц
  • Це означає, що для 11-бітної ШІМ ми можемо вибрати лише максимальну частоту ШІМ 39.0625Khz

Крок 11: Калькулятор формули проектування MPPT в Excel

Завантажити файл Excel: Натисніть тут

Знаходження необхідного струму насичення індуктивності котушки індуктивності

Наразі я перебуваю в процесі зйомки другої частини навчального відео. Частина 2 пояснить формули, що використовуються для проектування синхронного ШІМ-перетворювача, який використовується в MPPT. Наразі я надав калькулятор Excel у пакеті файлів. Вам просто потрібно ввести специфікації вашої позамережевої установки у файл Excel, і він розрахує індуктивність індуктора, струм насичення індуктора та необхідні об’ємні конденсатори.

  • Вам потрібно ввести тільки необхідні поля з розділу “Необхідні параметри
  • Vmp. Введіть загальну напругу Vmp (максимальну напругу в точці) вашої сонячної панелі
  • Imp. Введіть загальний струм вашої сонячної панелі (максимальний струм в точці)
  • Vbatt. Введіть максимальну напругу батареї вашої сонячної установки
  • fsw. Залиште значення 39 кГц, оскільки це частота перемикання ШІМ за замовчуванням, яку я встановив у коді прошивки MPPT. Ви можете змінити це значення, якщо плануєте встановити іншу частоту перемикання ШІМ.
  • Залиште значення секції Припустимих параметрів за замовчуванням.
  • У виділених жовтих полях з розділу Розв’язані параметри буде показано наступне:
  • Ipk. Необхідний номінальний струм індуктора
  • L. Необхідна індуктивність індуктора
  • Cout. Рекомендовані конденсатори для C7 і C8 зі схеми. Це лише рекомендоване значення, я вважаю достатнім конденсатор на 470 мкФ

Загальні значення індукторних конденсаторів

Загальна індуктивність індуктора: 64 мкГн

Загальний номінальний струм індуктора: Понад 30А

Загальні ємності C7 C8: 470 мкФ

Коли ви купуєте готові комерційні MPPT, вони виготовляються із заздалегідь визначеними значеннями компонентів. Ці значення були обрані для того, щоб MPPT можна було використовувати для широкого діапазону напруг і струмів. Ви можете використовувати наведені вище загальні значення для котушок індуктивності та об’ємних конденсаторів.

Крок 12: Остаточна схема

Ось остаточна схема остаточної та повністю функціональної плати. Я зроблю окремий підручник для налаштування цієї конструкції для ваших потреб. Але якщо ваша автономна установка відповідає моїм специфікаціям, показаним на попередніх кроках, немає необхідності щось змінювати. Ось коротке пояснення схеми:

МОП-ТРАНЗИСТОРИ:

  • Однією з ключових причин, чому цей проект в кінцевому підсумку має надзвичайно малий форм-фактор і високу ефективність перетворення енергії, був ретельний вибір N-канальних MOSFET. CSD19505 був одним з найкращих недорогих MOSFET, які я міг знайти! З опором увімкнення 2.6mΩ і Vds 80V. це був звір! Це означає менші втрати провідності.
  • Один CSD19505 еквівалентний трьом IRF3205, підключеним паралельно, і може витримувати більш високу напругу 80В. Якби ми використовували щось на кшталт IRF3205, то замість трьох CSD19505 нам довелося б використовувати дев’ять таких транзисторів. CSD19505 також має значно менший заряд затвора, що також допомагає зменшити втрати на перемикання.
  • При пошуку альтернатив MOSFET знайдіть MOSFET з Vgs 80V або вище. Ідентифікатор повинен бути вище 90А. Rds(on) має бути якомога нижчим (я б не піднімався вище 4 мОм при виборі окремих MOSFET без використання паралельної конфігурації для цього MPPT). Менша добротність завжди буде кращою.

МІКРОКОНТРОЛЕР:

  • U8. це ESP32, який виконує роль мікроконтролера для системи
  • R25-R28. підтягуючі резистори для кнопок, щоб кнопки не плавали
  • R29 R39. підтягуючі резистори для порту I2C
  • C19. конденсатор для вирішення сумнозвісної проблеми автопрограмування при програмуванні ESP32
  • C23. простий шунтуючий конденсатор для зниження пульсацій на 3 виходах ESP32.3V лінія
  • R21 R24. підтягуючий резистор для виводу EN ESP32 (необхідний і для UART)
  • LED1 і R36. простий світлодіодний індикатор, підключений до стандартного виводу світлодіодного індикатора ESP32

USB-TTL UART:

  • U9. мікросхема CH340C USB-TTL UART для послідовного USB-з’єднання та програмування ESP32 через USB
  • U4. це 3.3V стабілізатор для 5V входу USB порту. Це потрібно, оскільки наш ESP32 використовує 3.3V логіка
  • C21 і C22. стандартні об’ємні резистори для регулятора U4
  • D7. це діод Шотткі з низьким Vf для запобігання зворотного струму на USB-порт, коли система живиться від сонячних панелей або батарей. 1N4007 можна використовувати як альтернативу.

ЗОВНІШНІЙ АЦП:

  • U10. зовнішній 12-розрядний АЦП ADS1015 (докладніше про нього йшлося у попередніх пунктах)
  • C20. стандартний шунтуючий конденсатор для зменшення лінійного шуму на U10
  • R31. підтягуючий резистор для виводу тривоги U10. Вивід оповіщення. це програмований компаратор, який я планую використовувати в майбутньому в оновленні прошивки, на даний момент він не використовується.
  • A0-A3. аналогові входи зовнішнього АЦП U10.
  • U10 має встановлену опорну напругу (Vref), еквівалентну 2.048В, це універсально встановлено для відповідності діапазону аналогового виходу U1 (датчик струму ACS712-30A).
  • U10. це високостабільний, точний і точний зовнішній АЦП, який дає чистіші значення датчика порівняно з використанням внутрішнього АЦП мікроконтролера.

ДАТЧИКИ НАПРУГИ:

  • Вимірювання напруги можна легко досягти за допомогою дільників напруги.
  • R1 і R2 утворює дільник напруги для вхідного діапазону 0-80В на вихідний діапазон дільника напруги 0-1.989V. Це напруга нижче, ніж 2.048В опорна напруга зовнішнього АЦП U10. Це близько до Vref для максимізації роздільної здатності АЦП, але не надто близько, щоб викликати відсікання.
  • C1. шунтуючий конденсатор для фільтрації виходу дільника вхідної напруги від шумів.
  • R32, R33 і R34 спочатку мали однакове значення з R1 і R1 для вихідного діапазону 0-80В. І так, MPPT, спочатку може заряджати хімічні акумулятори до 80В, а не до 50В. Однак я зменшив її до 50 В, щоб збільшити роздільну здатність АЦП на вихідному дільнику напруги. Люди майже не використовують батареї з напругою вище 48В.
  • R32, R33 і R34 утворюють дільник напруги для вхідного діапазону 0-50В до вихідного діапазону дільника напруги 0-2.04V. Це напруга нижча, ніж 2.048В опорна напруга зовнішнього АЦП U10. Вона близька до Vref для максимізації роздільної здатності АЦП, але не надто близька, щоб викликати відсікання.
  • C13. шунтуючий конденсатор для фільтрації вихідної напруги дільника напруги від шумів.

ДАТЧИК СТРУМУ:

  • U1. це двонаправлений ізольований датчик струму ACS712-30A з номінальним струмом 30А.
  • U1 є двонаправленим, але ми зацікавлені у використанні його лише як однонаправленого датчика струму для максимізації роздільної здатності АЦП для вимірювання струму. Причина, чому U1.Виводи IP і IP з’єднані в зворотному порядку через негативну реакцію на протікання струму. За відсутності струму Vout = Vcc/2. Це означає, що коли струм не проходить через контакти датчика струму.IP і IP, аналоговий вихід датчика струму становить половину від 5В Vcc, що приблизно дорівнює 2.5V. При протіканні струму.IP до IP; Vout = 2.5. (струм, що вимірюється 0.066). Тепер ми знаємо, що при.30А, Vout = 2.5В; при 0А, Vout = 0.52V. Тепер у нас є підлога близько до землі і стеля 2.5В, які ми можемо масштабувати до опорної напруги АЦП. Таким чином, нам не доведеться вирівнювати зсув рівня, і в той же час ми усунули половину невикористаного діапазону датчика.
  • R3 і R4. це дільник напруги, який зменшує масштаб 2.5В, які ми отримуємо з аналогового виходу U1, до напруги трохи нижчої, ніж у U10 2.Опорна напруга 048 В. Це запобігає обриву показань датчика.
  • C2. конденсатор фільтра, який згадується в специфікації U1 (ACS712). Збільшення C2 призводить до зменшення смуги пропускання датчика струму U1. Оскільки ми маємо справу з постійним струмом, нам потрібна лише низька смуга пропускання, щоб відкинути шуми, які можуть заважати нашому вимірюванню струму. 10 мкФ було запропоновано для максимальної фільтрації для додатків постійного струму, але в специфікації також згадувалося, що 10 мкФ дасть повільніший підйом і час відгуку. Врешті-решт я зупинився на 2.2 мкФ.
  • R5 і C9. RC-фільтр для подальшого зменшення шумів, що вловлюються аналоговим виходом U1.
  • Зверніть увагу, що я приділив особливу увагу датчику струму. З моїх минулих прототипів MPPT з використанням модулів ACS712, які вважаються більш шумними, ніж ця модифікована версія. Після впровадження цього простого виправлення продуктивність відстеження MPP значно зросла.

ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРИ:

  • R35. це NTC-термістор на 10 кОм, який працює як датчик температури
  • R12. підтяжний резистор, який утворює дільник напруги з R35 для створення простого датчика температури
  • С12. обхідний конденсатор для фільтрації аналогового виходу датчика температури.
  • Аналоговий вихід датчика температури підключено до GPIO35 (за допомогою внутрішнього АЦП ESP32). Я не підключав датчик температури до зовнішнього I2C АЦП, оскільки він не потребував великої точності. ESP32 також має швидший АЦП для цього датчика, який не потребує особливого пріоритету.

БЛОК КЕРУВАННЯ ЗВОРОТНИМ СТРУМОМ (BCCU):

  • Блок керування зворотним струмом був детально розглянутий на попередніх кроках
  • Q1. це N-канальний MOSFET зі зворотним блокуванням з високим рівнем витоку, який забезпечує керований ефект блокування від витоку струму через діод Q2.
  • R37. це тягнучий резистор для відведення заряду затвора Q1, коли BCCU вимкнено.
  • B1212. ізольований 12В DC-DC перетворювач. Це використовується для забезпечення окремого потенціалу заземлення для перемикання виводів джерела та затвора Q1.
  • Коли GPIO27 знаходиться в стані HIGH, Q4 проводить, а U2 отримує живлення від лінії 12В. Потім ізольоване живлення 12 В подається на Q1 для включення і проведення.
  • Коли рівень GPIO27 низький, живлення відключається від U2 і Q1, R37 відводить залишковий заряд на виводах затвора і джерела Q1, що призводить до його вимкнення.
  • C4 і C3. рекомендовані в специфікації шунтувальні конденсатори для U2.
  • R6 і LED3. простий світлодіодний індикатор для індикації, коли BCCU активний.

ЛІНІЙНІ РЕГУЛЯТОРИ:

  • U5 і U6. 80В 0.4A стабілізатори для подачі регульованої напруги на всі інші компоненти системи MPPT.
  • U6 має фіксований вихід, встановлений на 3.3В через R17, R18 R19. Це забезпечує всі 3.3V компоненти
  • U5 має фіксований вихід, встановлений на 10.625В через R14, R15 R16. Це забезпечує 10.625 В на порт вентилятора охолодження, BCCU і вивід живлення драйвера затвора MOSFET. Спочатку ця напруга була встановлена на 12В, але мені довелося зменшити її, щоб зменшити втрати на перемикання, а також зменшити споживання вентилятора охолодження. Тим не менш, всі компоненти все одно будуть працювати з 10.625V
  • U3. лінійний регулятор, підключений на 10.625В на виході U5. Це забезпечує 5В, необхідних для роботи U1. Я знаю про втрати, пов’язані з цим, але вони незначні, оскільки U1 вимагає дуже малого струму. Велика різниця напруг між U5 і U1 також може бути корисною, оскільки це дозволить краще регулювати лінію 5В, оскільки стабільність аналогового виходу U1 сильно залежить від регулювання лінії 5В.

MPPT ОСНОВНИЙ СИНХРОННИЙ СТАБІЛІЗАТОР:

  • Ця частина також була детально пояснена в попередніх кроках (тим не менш, ось короткий виклад)
  • Q2 і Q3. це N-канальні MOSFET з високим і низьким рівнем витоку, що утворюють напівміст для перемикання.
  • L1. це котушка індуктивності для синхронної батареї MPPT, дуже швидкого накопичувача енергії.
  • C7 і C8. об’ємні або шунтувальні конденсатори, що використовуються для фільтрації вхідних і вихідних напруг від пульсацій, спричинених швидким перемиканням стабілізатора SMPS.
  • U7. напівмостовий MOSFET-драйвер IR2104, оснащений зарядним насосом
  • R8 R11. підтягуючі резистори для запобігання плавання Q2 перед запуском
  • R9 R10. затворні резистори для обмеження перехідних струмів, які забезпечує U7 для спрацьовування виводів затворів Q2 і Q3.
  • D1 і D2. діоди Шотткі, які забезпечують швидкий зворотний шлях для розрядки зарядів затворів Q2 і Q3, коли будь-який з них вимикається.
  • D3. діод Шотткі, який гарантує, що струм ніколи не потече назад в лінію живлення 12В для зарядки C10
  • C10. завантажувальний конденсатор, який використовується зарядним насосом U7 для забезпечення належного живлення високовольтного N-канального MOSFET Q2.
  • C11. рекомендований в даташиті шунтуючий конденсатор для U7
  • R13 і R20 є важливими підтягуючими резисторами, які запобігають плаванню логічних виводів U7. Це ще одне важливе виправлення давно існуючої проблеми в конструкціях DIY MPPT. Без цього, коли ваш MPPT працює, підключення USB-кабелю до комп’ютера призводить до того, що контакти MCU плавають під час роботи. В результаті баксова частина MPPT час від часу виходить з ладу і випадково вмикає Q2 або Q3, викликаючи чарівний дим. Обов’язково додайте ці резистори, це гарантує, що MPPT буде вимкнено, коли виводи GPIO плавають.

Крок 13: Друковані плати

Ви можете придбати мої виготовлені плати за посиланнями PCBway нижче. Це швидкі посилання, тому вам не доведеться завантажувати gerber-файли на сайт. Якщо вас зацікавив гербер. Ви можете знайти його за посиланням на файловий пакет google drive. Ви можете придбати 10 штук дошки за 5 (обов’язково введіть 10шт. оскільки за замовчуванням встановлено 5шт). Я дуже вдячний, коли ви купуєте за моїм посиланням на PCBway, я використовую комісію для фінансування інших своїх проектів та навчальних посібників, ваша підтримка буде дуже вдячна.

ПОСИЛАННЯ НА ДРУКОВАНІ ПЛАТИ PCBWAY:

ЗАВАНТАЖИТИ ВСІ ФАЙЛИ: (Схеми, друкована плата, список деталей, прошивка)

Я зробив все можливе, щоб зробити надзвичайно компактну плату, не зменшуючи лінійні зазори та ширину. Я не буду надавати PDF-файли для друку для саморобних друкованих плат для цього конкретного дизайну, оскільки він використовує багато отворів, і було б майже неможливо виготовити саморобну друковану плату без використання гальваніки.

Проект включає в себе багато компонентів для поверхневого монтажу. Це мій перший підручник, який містить дизайн SMD. Це не перша моя плата, яка використовує SMD, хоча я почав ще в 2017 році. Я зробив сотні плат, які використовували SMD, але я не використовую його в своїх підручниках, побоюючись, що інші ентузіасти побояться його збирати. Для тих, хто є новачком у проектах плат SMD, виходячи з досвіду, їх насправді простіше зібрати, ніж конструкції з отворами (THT).

Крок 14: Необхідні матеріали

Я купую деталі оптом, загальна вартість компонентів проекту MPPT за індивідуальною ціною становить близько 20 на азіатському ринку. може відрізнятися залежно від того, де ви купуєте компоненти.

Повний список компонентів з посиланнями: (натисніть, щоб переглянути список деталей Excel)

Основні компоненти:

  • Модуль мікроконтролера ESP32 WROOM32
  • ADS1115/ADS1015 I2C ADC
  • CSD19505 2.6mΩ N-ch MOSFET (3x)
  • Мікросхема датчика струму ACS712-30A
  • Драйвер MOSFET IR2104
  • B1212 DC-DC ізольований перетворювач
  • XL7005A 80V 0.Регулятор напруги 4A (2x)
  • CH340C USB TO UART IC
  • 16X2 I2C символьний РК-дисплей
  • AMS1117-3.3 LDO лінійний регулятор
  • AMS1117-5.0 LDO лінійний регулятор
  • Діоди SS310 M7 (див. таблицю Excel)
  • Ковпачки для резисторів SMD (див. аркуш Excel). Сердечник котушки індуктивності MISC. (див. таблицю в Excel)

Потрібні інструменти:

  • Паяльник
  • Паяльний свинець
  • Пінцет
  • Насос для відпаювання
  • Станція оплавлення гарячим повітрям (опціонально)
  • Паяльна паста (необов’язково)

ДЖЕРЕЛО ДЕТАЛЕЙ (ГЛОБАЛЬНА АЛЬТЕРНАТИВА): https://lcsc.com/

Крок 15: Альтернативні компоненти

Якщо ви новачок у поверхневому монтажі (SMD), ви можете придбати такі плати для виведення модулів. Використовуйте пінцет на компоненті, який ви хочете відпаяти, замість того, щоб нагрівати контактні площадки гарячим повітрям. У деяких випадках це дешевший спосіб отримати мікросхеми, не купуючи їх великими партіями або навалом.

SMD резистори маркуються. Наприклад, резистор 10 кОм має номінал 103, а 2.Резистор 2k. 222. З іншого боку, конденсатори SMD не мають маркування. Ви повинні використовувати функцію тестування ємності вашого мультиметра, щоб дізнатися ємність конденсаторів MSD, коли ви переробляєте їх з плат.

Крок 16: Збирання плати (метод пайки паяльником)

Як показано на відео, є різні методи, які можна використовувати для пайки SMD компонентів без використання паяльної пасти та гарячого повітряного пістолета для оплавлення. Ось як я паяв SMD-компоненти, коли почав займатися SMD у 2017 році.

Загальна техніка:

  • Припаяйте одну колодку
  • Візьміть компонент пінцетом
  • Вирівняйте його до прокладок
  • Розплавте луджену прокладку, яку ви припаяли раніше. Це діє як якір для ваших компонентів
  • Припаяйте всі інші ніжки ваших компонентів до колодок
  • Трохи, якщо флюс на поверхні допомагає при пайці
  • Якщо флюс і припій створюють вугілля або обгорілі залишки, використовуйте зубну щітку і очистіть плату спиртом

Крок 17: Збірка плати (метод гарячого повітря)

Моя наступна улюблена техніка. ручна техніка пайки SMD з оплавленням. Який мій перший? PID-піч, якщо моя перша, але я не буду показувати це сьогодні. Давайте перейдемо до найпростішої техніки пайки SMD.

Ручна техніка оплавлення пайки:

  • Візьміть шприц з паяльною пастою
  • Введіть краплю паяльної пасти на колодки вашої друкованої плати
  • Вирівняйте свій компонент до колодок
  • Нагрійте прокладки гарячим повітряним пістолетом
  • Паста почне плавитися, і ніжки компонента чарівним чином вирівняються з прокладками, коли паяльна паста розплавиться і стане паяним з’єднанням.
  • Якщо ваші компоненти не суміщені з колодками, використовуйте пінцет, щоб вирівняти їх, одночасно використовуючи гарячий повітряний пістолет, щоб знову розплавити припій.
  • Це все! Легко!

Крок 18: Порт USB (зверніть увагу)

Зверніть увагу, що порт Mini USB постачається з направляючими для гризунів. Вони призначені для правильного вирівнювання порту USB на платі під час автоматизованої заводської збірки. Я не робив отворів на друкованій платі, оскільки використовував область під нею для трасування ліній. Для того, щоб ви могли припаяти цю площину до плати і колодок, вам доведеться відрізати ці шматочки.

Крок 19: Мікросхема CH340x UART (зверніть увагу)

Якщо ви використовуєте версію CH340C мікросхеми USB-TTL UART CH340, будь ласка, проігноруйте контактну площадку X1, залишивши її незаповненою. Якщо ви використовуєте CH340G, ви повинні припаяти на колодку кристалічний резонатор SMD на 12 МГц, оскільки варіант CH340G не має вбудованого в мікросхему внутрішнього кристала. Підсумок: придбайте CH340C, він коштує стільки ж і має такі ж характеристики.

Крок 20: Правильна установка радіатора (потрібна ізоляція)

Якщо ви не знайомі з транзисторами в корпусі TO-220, будь ласка, прочитайте це і зверніть особливу увагу. MOSFET, що використовують пакет TO-220, завжди мають свої зливні виводи, прив’язані до вкладки MOSFET, так, вони електрично з’єднані. Прикручування MOSFET безпосередньо призведе до того, що радіатор буде проводити з усіма зливними штифтами MOSFET.

Тепер давайте зробимо відкликання зі схеми. MOSFETs Q1 і Q2 мають зливні виводи, які з’єднані в першу чергу, немає необхідності в ізоляції між двома MOSFET. MOSFET Q3, з іншого боку, має вивід, який не повинен бути провідним зі зливними виводами Q1 і Q2. Q3. це MOSFET, який нам потрібно ізолювати від радіатора.

Кроки для складання радіатора:

  • Спочатку припаяйте MOSFET до плати.
  • Візьміть радіатор і покладіть поруч із MOSFET
  • За допомогою маркера позначте отвори, які потрібно просвердлити
  • Я використовую 3.Болти 2 мм, тому використовуйте свердло трохи меншого розміру, ніж розмір болта
  • Просвердліть алюмінієвий радіатор.
  • Перед тим, як перейти до кроків ізоляції, прикрутіть болти до радіатора з силою, щоб створити різьбу на радіаторі. Це простий, варварський і ефективний спосіб отримати різьбу або канавки на радіаторі без використання різьбонарізного інструменту.

Кроки для ізоляції:

  • Вставте пластикову ізоляційну втулку в отвір MOSFET або замість цього надіньте її на болт.
  • Додайте ізоляційну прокладку зі скловолокна або слюди між MOSFET і радіатором.
  • Вкрутіть болт з пластиковою ізоляційною втулкою між MOSFET і радіатором

Якщо Q3. єдиний MOSFET, який потрібно було ізолювати від Q1 і Q2, чому ви ізолювали їх усі на відео?

Я ізолював їх усі, тому що не хотів, щоб радіатор ніде не був підключений до схеми. Це було важливо для мене, особливо в той час, коли плата перебувала в стадії розробки і тестувань. Якщо я залишу Q1 і Q2 підключеними до радіатора, радіатор може провести 80 В від панелі, це був ризик, який я не хотів брати на себе, коли я промацував різні контакти для тестування лабораторного обладнання. Один легкий дотик блукаючого дроту міг би потенційно пошкодити мою збірку, це багато деталей для заміни. З іншого боку, ізоляція тільки Q3, залишаючи Q1 і Q2 провідними через радіатор, має невелику перевагу, це забезпечує менший опір шляху між Q1 і Q2, хоча він незначний. Я б рекомендував ізолювати їх усіх один від одного.

Крок 21: Терморезисторний датчик температури NTC

Термістори NTC поставляються в різних упаковках. Я купив термістор NTC кільцевого типу, оскільки все, що мені потрібно було зробити, це прикрутити його до радіатора. Він ізольований, тому немає потреби в гальванічній розв’язці. Якщо ви використовуєте терморезистор, який виглядає як конденсатор, просто приклейте його на радіатор. Висновки термістора йдуть до R35 плати. Ці речі неполяризовані, ви можете підключити два контакти обома способами.

Крок 22: Виберіть плавкий номінал для своїх потреб

Ви помітите, що я використовував зелені мініатюрні автомобільні запобіжники на 20А, а не на 35А, які я рекомендував у схемі. Причиною, чому я це зробив, було захистити свою схему від того, з чим працює моя сонячна установка. Хоча MPPT працює з безліччю протоколів захисту безпеки, ці протоколи та функції безпеки залежать від мікроконтролера та коду. Якщо мікроконтролер вийде з ладу і перейде в стан блокування (що вкрай малоймовірно, виходячи з мого польового тесту), запобіжники можуть врятувати багато вашого обладнання від смаження. У мене не було належних паяних роз’ємів для запобіжників на той час, коли я документував цей проект, тому я просто припаяв їх безпосередньо до плати.

Як вибрати запобіжники:

Крок 23: Припій або гвинт?

Я зробив отвори для сонячної батареї та акумулятора досить великими для проводів. Ви можете припаяти дроти безпосередньо, якщо плануєте встановити роз’єми зовні. Я хотів зробити свій гвинтовий, тому я пішов з гвинтовим терміналом 50A, розрахованим на нього. Якщо ви плануєте зробити те ж саме і використовувати мій 3D-друкований корпус, будь ласка, зніміть кришку гвинтової клеми.

Крок 24: Припаяйте решту компонентів

Якщо ви дивилися відео, я показав конкретну послідовність того, які частини паяти в першу чергу. Це було пов’язано з тим, що компоненти для поверхневого монтажу набагато важче паяти, коли компоненти THT припаюються першими (високі компоненти THT блокують ділянки поруч з компонентами SMD).

Спочатку припаяйте всі компоненти SMD, а потім THT.

Крок 25: Проектування індуктора

Якщо ви плануєте слідувати моєму точному загальному дизайну, ви можете пропустити цей крок, але якщо ви плануєте використовувати індуктивність індуктора, відмінну від вашої конструкції, або, можливо, використовувати інше тороїдальне осердя, ніж модель осердя 0077071A7, яку я використовував, цей крок допоможе вам спроектувати необхідне тороїдальне осердя для цього проекту.

Індуктор, який я використовував:

  • Модель 0077071A7
  • Виробник: Magnetics Inc.
  • Матеріал сердечника: Kool Mμ (Sendust. FeSiAl)
  • Відносна магнітна проникність: 60μ
  • Розміри: OD = 33.5 мм. H = 11 мм
  • Al = 61 nH/T^2
  • Ae = 65.6 мм ^ 2
  • Bsat = 1.0T
  • Індивідуальна ціна: 0.50 USD (25 PHP)
  • Посилання на роздрібного постачальника: Натисніть мене
  • Посилання на таблицю даних: Натисніть мене

Етапи побудови тороїдального індуктора:

  • Знайдіть відповідний тороїдальний сердечник (T-130 або більше)
  • Жовтий #26 залізний порошковий матеріал сердечника є загальним вибором для тороїдальних сердечників, що використовуються в регуляторах бак (ви можете піти з цими). Хоча я пішов з сентустом (Kool Mμ від Magnetics Inc.), оскільки відомо, що він має на 40-50% менші втрати в осерді, ніж звичайний матеріал осердя із залізного порошку.
  • Відвідайте онлайн-калькулятор Coil32 (Натисніть мене)
  • Прокрутіть вниз і знайдіть феритовий тороїдний калькулятор.
  • Ми будемо використовувати магнітний дріт калібру 16, у верхньому правому куті є вікно, і виберіть AWG 16
  • У текстовому полі L введіть індуктивність, яку ви хочете, щоб ваш індуктор мав. Моя конструкція MPPT вимагала індуктивності 64 мкГн, тому я ввів 64 у поле. (насправді це було 48 мкГн, на попередніх кроках обговорювалося, чому вона стала 64 мкГн).
  • OD відноситься до зовнішнього діаметру вашого тороїда, виміряйте його в мм і введіть у текстове поле.
  • ID відноситься до внутрішнього діаметра вашого тороїда, виміряйте свій в мм і введіть його в текстове поле.
  • H. висота або товщина тороїда, виміряйте її у мм і введіть у текстове поле.
  • Ви можете залишити фаску 0 мм, якщо це не вказано в технічному паспорті вашого тороїдального осердя.
  • μr відноситься до відносної магнітної проникності. Цей параметр є складним і часто зустрічається в технічному паспорті вашого тороїдального сердечника. На щастя, 0077071A7 має специфікацію, в якій вказано, що вона має 60μ, тому я ввів 60 у текстовому полі. Якщо ви маєте справу з невідомим тороїдальним осердям без етикетки, подивіться, чи було воно пофарбоване фарбою, деякі тороїдальні котушки індуктивності мають кольори для вказівки матеріалу осердя. Жовті тороїди часто мають 75μ. (стаття з кольоровим кодом котушки індуктивності)
  • Не чіпайте інші текстові поля, залиште їх!
  • Натисніть кнопку Обчислити.
  • Ви отримаєте результати нижче
  • N. це кількість витків магнітного дроту калібру 16, яку потрібно намотати навколо тороїдального сердечника, щоб отримати індуктивність, яку ви вказали в L
  • Lw. це просте наближення довжини дроту, який вам знадобиться для того, щоб зробити N витків навколо тороїдальної котушки індуктивності.

Номінальний струм котушки індуктивності

Номінальний струм індуктивності, який ви часто зустрічаєте в готових котушках індуктивності, відноситься до чогось, що називається струмом насичення індуктивності. Це стосується прикладеного постійного струму, при якому значення індуктивності падає на певну величину нижче його виміряного значення без постійного струму. Деякі виробники оцінюють свої деталі за 30% падіння індуктивності. Пам’ятайте, що індуктори є дуже швидкими накопичувачами енергії. Енергія зберігається за допомогою магнітного поля, що генерується струмом, який протікає через котушку індуктивності. Матеріали можуть зберігати лише певну кількість енергії, яку може прийняти індуктор. Коли індуктор більше не може поглинати енергію, індуктор насичується, оскільки індуктивність також зменшується. Побудувати котушку індуктивності та отримати необхідну кількість витків для отримання необхідної індуктивності легко! Але визначення струму індуктора з вашої конструкції тороїдального індуктора. це те, що переслідувало мене місяцями! Це також не те, що ви можете легко знайти в Google! Існує два способи визначення струму котушки індуктивності: один. за допомогою таблиць і формул, а інший. шляхом проведення імпульсного тесту котушки індуктивності за допомогою осцилографа, підключеного до саморобної установки (яку я продемонструю пізніше).

Метод формул/калькулятора:

  • Відвідайте калькулятор Pigeon’s Nest (Натисніть мене)
  • Якщо ви хочете навчитися, ви також можете знайти формули звідти!
  • Вам буде запропоновано заповнити деякі параметри.
  • Ці параметри можна знайти лише в технічному паспорті вашого тороїдального сердечника
  • Ось чому я сказав, що це було важко. Дуже мало виробників вказують ці поля у своїх специфікаціях.
  • Параметри Al. це індуктивність на виток. Це те, що ви можете знайти у специфікації тороїдального осердя. Якщо у вас немає специфікації для вашого тороїдального осердя, ви можете відвідати (це посилання) для знаходження значень Al для типових тороїдів з осердям із залізного порошку.
  • Ae. це просто ефективна площа поперечного перерізу тороїда. Це також можна знайти в технічному паспорті. Якщо у вас його немає, використовуйте формулу з вашого предмету геометрії для обчислення площі поперечного перерізу тороїда.
  • L. це просто індуктивність, яку має ваш розроблений індуктор.
  • Bsat. густина потоку магнітного насичення, яка є однією з найскладніших для знаходження. Я навіть не зміг знайти його в даташиті, не хотів задовольнятися значенням 0 з “Голубиного гнізда.4T припущення, оскільки я маю справу з іншим матеріалом сердечника. На щастя, я знайшов (цю статтю), яка показує різну густину магнітного потоку (Bsat) загальних матеріалів сердечника, що використовуються в тороїдах. (Сердечники Sendust Kool Mu, як у мене, виявилися з Bsat = 1.0T). Але, якщо ви маєте справу із загальним сердечником із залізного порошку, Bsats можна знайти за посиланням (відвідайте це посилання).
  • Тепер, коли у нас є все необхідне. Натисніть кнопку “Обчислити” на вікні Isat.
  • Isat тепер є номінальним струмом насичення вашого індуктора!

Статті, які ви можете прочитати:

Крок 26: Побудова індуктора

Ви використовуєте тороїдальний сердечник 0077071A7? Дотримуйтесь мого прикладу!

Етапи побудови індуктора:

  • Візьміть рулетку і відріжте 1.3 метри магнітного дроту Gauge #16.
  • Обмотайте його навколо тороїдального сердечника 30 разів. За годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки, це не має значення.
  • Після 30 витків буде невеликий надлишок дроту. Відріжте зайве, але залиште трохи для ніг індуктора.
  • Магнітні дроти на кінцях потрібно відшліфувати або підпиляти! Магнітний дріт має емальовану ізоляцію. Ви повинні зішкребти шар емалі, щоб мати можливість припаяти котушку індуктивності до друкованої плати.
  • Тепер у вас є індуктор 64 мкГн 33А! Деякі потужні речі ми отримали тут!

Крок 27: Перевірка індуктивності індуктора (необов’язково)

Перевірка індуктивності новозбудованої котушки індуктивності є доброю практикою. Отримання неправильної індуктивності з вашої початкової конструкції можливо, особливо якщо деякі з вас покладаються на загальні тороїдальні сердечники. Я був впевнений у своєму, оскільки побудував його на фірмовому тороїдальному сердечнику, який поставлявся з технічним паспортом. Тим не менше, я провів тест на індуктивність. Я використовував свій лабораторний LCR-метр Agilent 4263B Lab Grade, щоб перевірити свій. Після підключення мого індуктора до кельвінових зондів LCR-метра LCR-метр показав 63.790 мкГн! Це дуже близько до моєї мети 64 мкФ, він був ідеальним!

Вам не потрібне таке наворочене обладнання, як LCR-метр Agilent. Ви можете взяти собі 7 LCR-метр для перевірки індуктивності котушки індуктивності. Дешевий LCR-метр виміряв 0.05mH (50uH). Це було погано з роздільною здатністю, але, принаймні, ви отримуєте хорошу оцінку, якщо ваш саморобний індуктор був близький до вашої цільової індуктивності. Просто не очікуйте, що він буде таким же точним і точним, як лабораторні LCR-метри.

Крок 28: Тестування струму насичення котушки індуктивності (необов’язково)

Тепер ми можемо перевірити струм насичення котушки індуктивності. Як згадувалося в попередньому кроці, струм насичення котушки індуктивності є одним з факторів, що визначають, який струм може витримати наш MPPT. Тож мені потрібно було переконатися, чи справді мій новозбудований індуктор може справді впоратися з 33А з того, що я розрахував. Тож я побудував цей індукторний випробувальний стенд, який працює з осцилографом. У нас є великий конденсаторний банк з низьким ESR для зберігання енергії, MOSFET для перемикання ланцюга, 0.1 Ом шунтуючий резистор для вимірювання струму, Arduino ESP32 MCU для надсилання імпульсів для сигналізації MOSFET і поворотний енкодер для встановлення тривалості імпульсів MCU.

Періодична частота індукторного випробувального стенду, який я побудував, становить 20 Гц, він розроблений таким чином, щоб бути повільним для того, щоб банк конденсаторів заряджався. Увімкнений стан тривалості імпульсу можна встановити від 1 наносекунди до 30 мілісекунд. Додавши BNC-роз’єм до мого осцилографа і підключивши цей BNC-роз’єм до шунтуючого резистора, ми можемо виміряти напругу на шунтуючому резисторі, щоб виміряти струм. Крива, яку ви бачите на дисплеї осцилографа. це струм, що протікає через котушку індуктивності.

Як і очікувалося, індуктор має м’який струм насичення. Це характерно для порошкових матеріалів індуктивності сердечника. Точка струму насичення може бути знайдена в точці, де струм перестає поводитися лінійно (знаходиться в кінці прямої лінії). Важко сказати, але це близько 1.8 поділок від нульової точки до точки насичення. Використовуючи закон Ома, напругу, виміряну на шунтуючому резисторі і опір шунтуючого резистора, ми можемо отримати Isat або струм насичення.

Виявляється, у нас є індуктор з номінальним струмом 36А, що на 3А вище, ніж передбачувана нами конструкція індуктора на 33А. Наш MPPT зможе впоратися з 36A в кінці кінців!

Крок 29: Припаяйте індуктор та об’ємні конденсатори

Після того, як ви закінчили монтаж MOSFET і збірку котушки індуктивності, тепер ви можете припаяти котушку індуктивності та об’ємні конденсатори до друкованої плати.

Крок 30: 3D-друк корпусу

Я надаю два роздруковані на 3D-принтері дизайни корпусів для завантаження на вибір. У вас є тонкий корпус для збірки тільки для Wi-Fi і повнорозмірний корпус для Wi-Fi MPPT з РК-дисплеєм 16х2 і чотирма кнопками навігації.

Завантаження STL-файлу для 3D-друку: Натисніть мене

Крок 31: Додавання вентилятора охолодження (2-контактна плата для виведення вентилятора)

Ви можете не використовувати вентилятор охолодження, якщо ви вирішили використовувати більший радіатор. Оригінальна конструкція плати MPPT призначена для роботи з 3-контактними ШІМ-вентиляторами охолодження. Якщо ви плануєте використовувати 2-контактний 12-вольтовий вентилятор, необхідно створити адаптер для роз’ємної плати, щоб MPPT міг правильно працювати з 2-контактним вентилятором. Зверніть увагу, що якщо ви хочете замінити MOSFET зі схеми, показаної вище, обов’язково виберіть MOSFET з логічним рівнем, такий як IRLZ44.

Крок 32: Встановіть основну плату MPPT на корпус

Встановіть і закріпіть основну плату MPPT на корпусі за допомогою гвинтів. 3D-друкований корпус постачається з надрукованими стійками, немає необхідності купувати ці латунні стійки, щоб тримати плату піднятою над підлогою корпусу.

Крок 33: Додавання РК-дисплея з кнопками

Я використав найдешевший РК-дисплей, який зміг знайти, оскільки в першу чергу я збираюся використовувати телефонний додаток Wi-Fi набагато частіше. Для РК-дисплея я вибрав Arduino-сумісний 16×2 символьний РК-дисплей з ранцевим драйвером I2C. Я також створив просту плату для кнопок такту, яка також діє як розширювач порту I2C. Я забув відправити дизайн на PCBway, тому я зробив швидку саморобну плату для прориву.

Підключіть чотири дроти РК-дисплея до одного з портів розширення I2C плати розняття кнопок. Потім підключіть 8 проводів від плати розняття кнопок до інтеейсного порту основної плати MPPT.

Крок 34: Збірка передньої панелі

3D-друкований корпус також постачається з 3D-друкованими ковпачками кнопок. Ви можете додати трохи ізоляційної стрічки для додаткової прокладки між кнопками і перемикачами такту, щоб усунути звук деренчання пластику. За допомогою пінцета вставте кришки кнопок на задню частину передньої панелі та прикрутіть плату для виведення кнопок та РК-дисплей на місце.

Крок 35: Фінальна збірка

Тепер ви можете закрутити та закрити корпус. Я також прикрутив пару проводів калібру 12 до портів сонячної батареї і акумулятора, а потім припаяв кілька знімних роз’ємів XT60 і кінці кожної пари для зручності.

Крок 36: Підключення до USB-блоку живлення

Підключіть кабель Mini USB від MPPT до USB-порту комп’ютера та подайте живлення на порт сонячної батареї або батареї MPPT, використовуючи будь-яке джерело живлення. MPPT все ще можна програмувати навіть без зовнішнього живлення, але РК-дисплей буде нечитабельним без зовнішнього живлення.

Крок 37: Програмування Arduino ESP32 MPPT

Проект MPPT базується на Arduino. Ви можете використовувати її так само, як і будь-яку іншу плату для розробки Arduino ESP32. Я написав код прошивки загального призначення для всіх моїх майбутніх збірок MPPT, я називаю його Fugu Firmware. Є тисячі рядків коду, ці коди розділені на 9 різних вкладок скетчів для організації. Вам не потрібно нічого змінювати! Єдине, що вам потрібно додати. це ваш Wi-Fi SSID, Wi-Fi пароль і токен аутентифікації Blynk, якщо ви хочете, щоб телеметрія Wi-Fi додатку телефону працювала. Решту можна налаштувати через РК-інтеейс. Ваш пріоритет. просто мати можливість завантажити ці скетчі Arduino (прошивку Fugu) на ваш MPPT.

  • Цей код було протестовано на ADS1015. Якщо ви використовуєте ADS1115, будь ласка, прочитайте крок вибору АЦП нижче

1.) Встановіть останню версію Arduino IDE:

  • Посилання на останню версію програмного забезпечення Arduino IDE
  • Проект являє собою ESP32 на базі Arduino, вам потрібно буде завантажити Arduino IDE, щоб завантажити прошивку або програму в ESP32 MCU.

2.) Завантажте прошивку Fugu MPPT:

  • Завантажте останню версію з GitHub (V1.1 вище)
  • Завантажте початкову версію з gDrive (V1).0)
  • Посилання на GitHub забезпечить майбутні оновлення для прошивки Fugu
  • Посилання на Google Диск містить початкову стабільну версію, яка описана у навчальному посібнику
  • Наразі існує дев’ять.ino-файлів для прошивки, вам доведеться розмістити їх усі в одній теці. Назвіть основну папку після основного.ino-файлу (приклад назви теки: ARDUINO_MPPT_FIRMWARE_V1.1). Якщо ви цього не зробите, скетч/прошивка Arduino не відкриється належним чином.
  • Клацніть на будь-який з скетчів з відповідною текою, щоб відкрити програму.
  • Якщо ви бачите всі.вкладки ino при відкритті Arduino IDE, це означає, що ви відкрили код правильно.
  • Я використовував функцію вкладок Arduino, щоб розділити тисячі рядків коду для організації. Ви можете натиснути на вкладки, щоб переглянути різні розділи прошивки.
  • Ви можете залишити всі ініціалізації параметрів за замовчуванням, оскільки вони можуть бути встановлені через LCD інтеейс MPPT пізніше.
  • Коментарі до мого коду та думки власників допоможуть вам зрозуміти коди, якщо ви хочете дізнатися, як працює прошивка.

3.) Бібліотеки Arduino, які необхідно встановити:

  • Бібліотека Blynk ESP32
  • Рідкокристалічна I2C LCD бібліотека (автор: Robojax)
  • Бібліотека Adafruit ADS1x15
  • Решта бібліотек постачається з Arduino IDE за замовчуванням
  • Код/прошивка не буде працювати без компіляції цих бібліотек
  • Якщо ви не знайомі з бібліотеками Arduino, будь ласка, пошукайте, як встановити бібліотеки Arduino
  • Якщо у вас виникли проблеми з пошуком цих бібліотек, ви можете просто скопіювати мою особисту папку з бібліотеками Arduino і вставити її у вашу IDE! (Посилання на мою особисту папку з бібліотеками Arduino)

4.) Додайте облікові дані Wi-Fi IoT до коду:

  • Плануєте використовувати телефонний додаток для Wi-Fi телеметрії MPPT? Виконайте наступні кроки!
  • Для того, щоб ESP32 MPPT підключився до вашого Wi-Fi роутера, вам потрібно буде ввести свої облікові дані Wi-Fi
  • Знайти ssid[] =. потім введіть ваш Wi-Fi SSID в поле
  • Find pass[] =. потім введіть свій пароль Wi-Fi в поле
  • Додаток для телефону blynk має функцію конфіденційності та безпеки. Blynk (Legacy) надсилає унікальний токен автентифікації всім користувачам після реєстрації. Цей токен є унікальним серед усіх інших токенів і гарантує, що тільки ви маєте повний контроль і доступ до вашого проекту.
  • Скопіюйте токен аутентифікації, надісланий Blynk з вашої електронної пошти.
  • Find auth[] =. в коді і вставте ваш токен в поле

5.) Вибір відповідної бібліотеки АЦП для ADS1015/ ADS1115

  • АЦП ADS1015 та ADS1115 є крос-сумісними. Але ви повинні вказати, яку модель мікросхеми ви використовуєте в коді.
  • Якщо ви використовуєте ADS1015, залиште все за замовчуванням! Нічого не змінюйте.
  • Якщо ви використовуєте ADS1115, будь ласка, виконайте такі дії:
  • Видаліть рядок Adafruit_ADS1015 ads;
  • Закоментуйте //Adafruit_ADS1115 ads; видаливши // з початку рядка.

6.) Налаштування цін на електроенергію

  • Додаток Blynk MPPT може відстежувати, скільки грошей ви заощадили, збираючи енергію в кВт-год.
  • Щоб налаштувати валюту заощаджень, вам потрібно вказати місцевий курс електроенергії (наприклад: 0).5 USD/кВт-год)
  • Він знаходиться в основному ескізі коду, в розділі USER PARAMETERS (ПАРАМЕТРИ КОРИСТУВАЧА)
  • Змініть значення в electricalPrice = 9.5000; до вартості електроенергії у вашій країні. Приклад, 1кВтгод в нашій країні коштує 9.5 PHP. Отже, введіть 9.5000 до електричноїPrice = ;

7.) Налаштування інструментів Arduino:

  • Наведіть курсор на вкладку інструментів
  • Просто дотримуйтесь налаштувань, які я використовую для завантаження скетчів в ESP32
  • Плата: ESP32 Dev Module
  • Швидкість завантаження: 921600
  • Частота процесора: 240Mhz (Wi-Fi/BT)
  • Частота флеш: 80MHz
  • Режим флеш-пам’яті: QIO
  • Розмір флеш-пам’яті: 4MB (32Mb)
  • Схема розбиття на розділи: За замовчуванням 4MB зі спіффами (1.2MB APP/1.5MB SPIFFS)
  • Рівень налагодження ядра: Ні
  • PSRAM Вимкнено
  • Порт: Виберіть ваш com-порт
  • Програміст: AVRISP mkII

8.) Завантажте коди/прошивку

  • У верхньому правому куті вашого Arduino IDE натисніть на іконку з галочкою для компіляції.
  • Зачекайте кілька секунд, поки програма скомпілюється.
  • Якщо ваша програма компілюється без помилок, це означає, що ви готові до завантаження програми.
  • Натисніть на кнопку зі стрілкою вправо, щоб завантажити програму до Arduino ESP32 вашого MPPT.
  • Після успішного завантаження всіх кодів та скетчів з’явиться повідомлення про завершення завантаження.
  • Вітаємо! Тепер у вас є прошивка для вашого проекту MPPT!
  • Калібрування датчика струму не потрібне, оскільки прошивка Fugu MPPT постачається з автоматичним калібруванням датчика струму
  • Калібрування датчика температури можна зробити, змінивши ntcResistance = 9000.00. Це номінальне значення опору резистора NTC. Я використовую NTC 9k Ом, що пояснює 9000.00.
  • З іншого боку, калібрування напруги можна виконати методом спроб і помилок. Виконайте наступні кроки:
  • Увійдіть в меню налаштувань і залишайте його відкритим після кожної спроби. Вхід в меню налаштувань зупиняє всі процеси заряджання. Ви повинні робити це кожного разу, коли завантажуєте код до MPPT, оскільки MPPT буде повертатися до головного меню кожного разу, коли ви завантажуєте код.
  • Підключіть вхід сонячної панелі MPPT до блоку живлення (налаштуйте його на 60В)
  • Підключіть батарейний вихід MPPT до акумуляторної батареї
  • Підключіть MPPT до USB-порту
  • Відкрийте Arduino IDE на вашому комп’ютері
  • Натисніть CTRLSHIFTM, щоб відкрити монітор послідовного порту
  • Знайдіть VI у послідовному каналі.
  • Виміряйте напругу на вході за допомогою вольтметра
  • Якщо ваш послідовний канал зчитує вищу або нижчу напругу від напруги вашого вольтметра, необхідно виконати калібрування датчика вхідної напруги.
  • Знайдіть значення inVoltageDivRatio = 40.2156 з розділу параметрів калібрування основного коду. Збільште або зменшіть його
  • Завантажте код в MPPT
  • Знову виміряйте вхідну напругу вольтметром і порівняйте виміряні значення VI. Повторюйте цей крок знову і знову, поки ваш вольтметр не покаже ту ж напругу, що і VI вашого послідовного живлення
  • Те саме стосується датчика вихідної напруги. Виконайте ці самі кроки для outVoltageDivRatio = 24.5000
  • inVoltageDivRatio та outVoltageDivRatio. це попередньо розраховані значення коефіцієнта дільника напруги для вхідного та вихідного дільників напруги. Запис значень резисторів окремо забирає обчислювальну потужність, це було зроблено для зменшення часу обробки. Формула зворотна до формули дільника напруги:
  • Коефіцієнт дільника напруги = ((верхній резистор нижній резистор) / нижній резистор)
  • Сподіваюся, це пояснює, чому ви не бачите значень резисторів у коді.

ДОДАТКОВІ ПРИМІТКИ:

  • Ці примітки призначені для тих, хто планує модифікувати прошивку. Якщо ви просто хочете використовувати MPPT за призначенням, ви можете пропустити цей розділ приміток.
  • ADS1015 і ADS1115 сумісні на одному коді, бібліотека працює для обох! Будь ласка, не змінюйте нічого!
  • Інтеейс РК-меню використовує енергонезалежну флеш-пам’ять для збереження всіх ваших налаштувань. Ці налаштування попередньо завантажуються під час запуску. Якщо ви плануєте використовувати MPPT без РК-дисплея та кнопок, ви можете замінити функцію автозавантаження, змінивши значення параметра disableFlashAutoLoad = 0 на disableFlashAutoLoad = 1. Це унеможливить перехоплення MPPT збережених налаштувань з інтеейсу LCD і використання налаштувань за замовчуванням у скетчі Arduino. Ви можете вручну встановити напругу, струм батареї тощо. через розділ параметрів у коді. Звідси ви також можете отримати доступ до багатьох прихованих функцій, які ви не можете знайти на РК-інтеейсі.
  • Вимкнення Wi-Fi економить 0.3-0.5 Вт енергоспоживання.
  • serialTelemMode надає різні формати послідовної передачі даних.
  • pwmResolution і pwmFrequency можуть бути встановлені на користувацьку частоту перемикання для баксів і роздільної здатності ШІМ (для цього є обмеження, я зробив крок з поясненням формули для обмеження).
  • avgCountVS та avgCountCS. кількість напруг та струмів, відібраних з датчиків для усереднення. Встановлення обох цих параметрів на 1 вимкне дискретизацію і значно пришвидшить роботу вашого коду та пришвидшить його відслідковування. Я рекомендую 2 і 4, збільшення кількості вибірок дає чистіші дані датчика за рахунок збільшення часу обробки.
  • Існує набагато більше! Мені потрібно зробити окремий підручник для цього (частина 3 відео)

Крок 38: ОНОВЛЕННЯ MOD#1: Підтримка батарей до 80В

Я отримав запити на підтримку батарей вище 80В (12В/ 24В/ 36В/ 48В/ 60В/ 72В/ 80В). Якщо ви хочете заряджати батарею напругою 0-80В, виконайте наступні кроки.

1.) ЗМІНА РЕЗИСТОРІВ ДІЛЬНИКА НАПРУГИ

  • Змініть R32 на 200k Ом
  • Змініть R34 на 5.1k Ом
  • Залиште R33 не підключеним або незаповненим

2.) МОДИФІКАЦІЯ КОДУ (НАЛАШТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ)

  • Ви повинні змінити встановлені значення параметрів в основному скетчі в розділі параметрів калібрування
  • Change outVoltageDivRatio = 24.5000 to outVoltageDivRatio = 40.2156
  • Змініть vOutSystemMax = 50.0000 до vOutSystemMax = 80.0000
  • Якщо ви використовуєте легальний 16-розрядний АЦП ADS1115, це не є проблемою. Але якщо ви використовуєте 12-розрядний АЦП ADS1015, роздільна здатність вимірювання напруги на виході зменшиться, як зазначено у попередніх кроках. Я настійно не рекомендую модифікувати систему ADS1015. Будь ласка, не намагайтеся використовувати цей мод, якщо ви не знаєте, що ви робите! Я не несу відповідальності за нещасні випадки, які можуть виникнути внаслідок використання цього мода.

Крок 39: МОД #2 ОНОВЛЕННЯ: Підтримка вищих напруг сонячних панелей (100В-150В)

Цей V1.0 збірка дійсно може підтримувати напругу сонячних панелей вище 80В. Зверніть увагу, що цей режим також вкрай не рекомендується, оскільки він не був врахований в початковому процесі проектування. Виконання цієї модифікації вимкне режим PSU, ви більше не зможете використовувати MPPT у режимі стендового живлення. Я не буду наводити змінені значення вхідних резисторів і запропоновані MOSFET для цього мода. Це тест на те, чи дійсно ви знаєте, як правильно виконати цей мод. Але для тих ентузіастів та інженерів, які мають знання та досвід, я дам кілька підказок та порад на цьому кроці. Спробуйте це зробити, тільки якщо ви знаєте, що робите! Повторюю, я не несу відповідальності за будь-які нещасні випадки, спричинені спробою використання цього мода.

1.) ВИБІР ПРАВИЛЬНОГО КОЕФІЦІЄНТА ДІЛЬНИКА НАПРУГИ

  • Оскільки ми маємо справу з режимом, який збільшує вхідну напругу MPPT. Вам потрібно правильно підібрати відповідні резистори дільника напруги, щоб створити співвідношення для 2.048В опорна напруга АЦП для правильного масштабування та врахування нещодавно встановленої шкали вхідної напруги.

2.) ДОЗВОЛИТИ XL7005A ОБРОБЛЯТИ НАПРУГУ ВИЩЕ 80V

  • XL7005A може обробляти лише максимум 80 В! Він не може обробляти нічого вище цього! Щоб цей мод працював, ви повинні видалити D8, щоб запобігти системі MPPT від отримання напруги від вхідного джерела, яким є ваша сонячна панель.
  • Видалення D8 і залишення D4 призводить до того, що MPPT отримує живлення тільки від батарейок.
  • На цьому етапі ви, мабуть, знаєте, чому я не рекомендую цей мод. Якщо ваш синхронний стабілізатор несправний з точки зору регулювання напруги, він потенційно може видавати напругу вище 80В. Один короткий стрибок напруги вище 80В може миттєво пошкодити мікросхеми стабілізатора XL7005A.

3.) МОДИФІКАЦІЯ КОДУ (НАЛАШТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ)

4.) ВИБІР МОСФЕТІВ, ЯКІ МОЖУТЬ ВПОРАТИСЯ З ЦИМ

  • Ваші MOSFETs потрібно замінити на ті, які можуть обробляти вашу максимальну вхідну напругу. У специфікації це позначається як Vds. Якщо ви розробляєте 150В MPPT, вам потрібно знайти MOSFET з Vds трохи вище 150В!
  • ID і Rds(on) також потрібно враховувати

5.) ЗАМІНА ВХІДНОГО КОНДЕНСАТОРА (C7)

  • Зокрема, є один конденсатор, який потрібно замінити! C7! Він повинен мати номінал трохи вищий за вашу нову вхідну напругу джерела живлення. Якщо ваш мод буде мати вхід 150В, то C7 також повинен бути трохи вище 150В, інакше він вибухне!

Крок 40: Послідовна телеметрія USB

Проект також поставляється з послідовним телеметричним каналом USB! Ви можете увімкнути або вимкнути цю функцію за допомогою коду. Ця функція може бути використана для діагностики, пошуку та усунення несправностей, налаштування дизайну, оптимізації коду або, можливо, для експериментів зі створення власного алгоритму MPPT. Доступ до нього можна отримати через Arduino IDE, натиснувши CTRLSHIFTM. щоб відобразити монітор послідовного порту.

Змінні у потоці USB-телеметрії

  • ERR. Кількість наявних помилок
  • FLV. Фатально низька напруга системи (неможливо відновити роботу)
  • BNC. Індикатор не підключеного акумулятора
  • IUV. Індикатор зниженої напруги на вході
  • IOV. Індикатор перенапруги на вході
  • OOV. Індикатор перенапруги на виході
  • OOC. Вихідний індикатор перевантаження по струму
  • OTE. Індикатор перегріву
  • REC. Індикатор відновлення після несправності
  • MPPTA. Індикатор увімкнення алгоритму MPPT
  • CM. Режим виходу (1 = режим зарядного пристрою, 0 = режим БЖ)
  • BYP. Індикатор MOSFET блоку керування зворотним струмом
  • EN. Індикатор увімкнення бак-реле (1 = бак MPPT працює, 0 = не працює)
  • FAN. Індикатор роботи вентилятора
  • Wi-Fi. Індикатор увімкнення Wi-Fi
  • PI. Вхідна потужність (потужність, отримана від сонця у ватах)
  • ШІМ. ШІМ, що подається на IR2104 (десятковий еквівалент)
  • ШІМ. Допустима нижня межа ШІМ
  • VI. Вхідна напруга (напруга сонячної панелі у вольтах)
  • VO. Вихідна напруга (напруга батареї у вольтах)
  • CI. Вхідний струм (струм сонячної панелі в амперах)
  • CO. Вихідний струм (струм заряду акумулятора в амперах)
  • Wh. Зібрана енергія (у ват-годинах)
  • Температура. Температура радіатора (в градусах Цельсія)
  • CSMPV. Нульова точка струму каліброваного датчика струму
  • CSV. Аналоговий вихід напруги датчика миттєвого струму
  • VO%Dev. Відсоток відхилення VO від встановленої максимальної вихідної напруги акумулятора (у %)
  • SOC. Стан заряду, заряд батареї (у %)
  • LoopT. Час циклу, час, необхідний для завершення одного циклу коду (в мілісекундах)

Крок 41: Додаток Wi-Fi Telemetry

Проект має телеметрію Wi-Fi та безкоштовний телефонний додаток для реєстрації даних на основі Sever. Телефонний додаток MPPT базується на платформі Blynk Legacy. Доступний як для Android, так і для iOS.

Кроки по встановленню додатку для телефону:

  • Завантажте його з магазину додатків та зареєструйтесь як новий користувач.
  • Відкрийте сканер QR-коду в додатку Blynk Legacy
  • Відскануйте QR-код із зображення вище
  • Ви миттєво отримуєте копію додатку для телефону MPPT!
  • Просто натисніть кнопку відтворення, щоб він запустився
  • Ви можете додати ярлик домашнього меню, щоб ви могли відкривати додаток MPPT безпосередньо, не проходячи весь час через меню блимання.

Особливості програми MPPT Blynk:

  • Відображає в реальному часі енергію, зібрану з сонячних панелей
  • Відображає потужність сонячної панелі (Вт)
  • Відображає напругу та струм сонячних панелей.
  • Відображає заряд акумулятора у відсотках
  • Відображає напругу та струм заряду акумулятора
  • Відображає зібрану енергію в кВт-год
  • Відображає зекономлену енергію у валюті (долари США, євро, песо тощо). )
  • Відображає температуру
  • Три різні графіки в реальному часі всіх відображуваних даних.
  • Дані реєструються у безкоштовній базі даних Blynk і оновлюються щороку.

Подивіться навчальний відеоролик про Blynk (Перейдіть до: 13:01)

Крок 42: Налаштування MPPT (за допомогою РК-меню)

Як і будь-який інший готовий комерційний MPPT, я додав до проекту РК-інтеейс. Ці дані використовуються не тільки для відображення, але й для налаштування параметрів MPPT без використання кодів. Інтеейс дуже простий і зручний для навігації. Ось макет РК-меню:

Кнопки навігації (1, 2, 3, 4):

ГОЛОВНА СТОРІНКА #1

  • Рядок 1: Сонячна енергія, зібрана енергія, кількість днів
  • Рядок 2: % заряду акумулятора, напруга акумулятора, струм заряду акумулятора

ГОЛОВНА СТОРІНКА #2

  • Рядок 1: Сонячна потужність, сонячна напруга, сонячний струм
  • Рядок 2: % заряду акумулятора, напруга акумулятора, струм заряду акумулятора

ГОЛОВНА СТОРІНКА #3

  • Рядок 1: Сонячна потужність, зібрана енергія, заряд акумулятора
  • Рядок 2: Енергетична шкала з 16 блоками, що представляють термін служби батареї 0-100%

ГОЛОВНА СТОРІНКА #4

Головна сторінка #5 (Підказка меню налаштувань)

  • Натисніть select для входу в меню налаштувань
  • Увійшовши в меню налаштувань, ви зупините процес заряджання з міркувань безпеки.

МЕНЮ НАЛАШТУВАННЯ

  • Алгоритм живлення
  • MPPT CC-CV. використовуйте його, якщо ви використовуєте сонячні панелі або вітрогенератори для живлення вашого MPPT. Алгоритм MPPT необхідний для отримання максимальної потужності від ваших сонячних панелей та вітрогенераторів.
  • Тільки CC-CV. використовуйте цю функцію, якщо ви плануєте підключити вхід вашого MPPT до блоку живлення.
  • Режим зарядного пристрою/ блоку живлення
  • Режим зарядного пристрою. ЗАВЖДИ ВИКОРИСТОВУЙТЕ ЦЕ ПІД ЧАС ЗАРЯДЖАННЯ АКУМУЛЯТОРІВ! Під час заряджання акумуляторів слід обирати режим заряджання, оскільки він містить усі протоколи безпеки, необхідні для зарядного пристрою. Сюди входить функція відключення та підключення акумулятора! Без цієї функції ваш MPPT обов’язково буде пошкоджений при підключенні до акумулятора.
  • Режим БЖ. можна використовувати, якщо ви плануєте підключати клеми акумулятора MPPT безпосередньо до навантаження постійного струму, наприклад, інвертора, без використання акумуляторів. Так, MPPT може працювати без батарей. Це експериментальна функція, яка може бути корисною для майстрів. Ви також можете використовувати блок MPPT як програмований баковий перетворювач або стендове джерело живлення.
  • Максимальна напруга акумулятора В
  • Введіть максимальну зарядну напругу, яку може витримати ваш акумулятор
  • Вибирається з 0-50В
  • Мінімальна напруга акумулятора В
  • Введіть мінімальну напругу акумулятора, яку має ваш акумулятор
  • Можна вибрати в діапазоні 0-50 В
  • Це важливо для стану заряду
  • Зарядний струм
  • Введіть зарядний струм, який можуть витримати ваші акумулятори
  • На вибір від 0 до 50 А (для цього пристрою не перевищуйте 35 А)
  • Увімкнення вентилятора
  • Увімкнути. Вентилятор охолодження спрацює, коли буде досягнута температура вентилятора
  • Вимкнути. Примусово вимикає вентилятор охолодження 24/7.
  • Температура вентилятора
  • Температура, при якій вмикається вентилятор охолодження
  • Можна вибрати в діапазоні 0-120 градусів C (за замовчуванням 60 градусів C)
  • Температура вимкнення
  • Температура, при якій MPPT перестане заряджатися, щоб запобігти перегріву
  • Вибирається в діапазоні 0-120 градусів C (за замовчуванням 90 градусів C)
  • Функція Wi-Fi
  • Увімкнути. Вмикає функцію Wi-Fi (споживає 0.3 Вт потужності)
  • Вимкнути. Вимикає функцію Wi-Fi для економії енергії.
  • Функція автозавантаження
  • Увімкнути. Автоматичне завантаження збережених налаштувань з флеш-пам’яті при запуску
  • Вимкнути. Вимикає автозавантаження та використовує стандартні налаштування змінних Arduino.
  • Підсвічування Сон
  • Вимикає підсвічування, якщо протягом заданого часу не натискати жодної кнопки
  • Тривалість: Ніколи, Секунди, Хвилини, Дні, Тижні та Місяці
  • Скидання до заводських налаштувань
  • Скидає всі налаштування MPPT до значень за замовчуванням
  • Натисніть select, а потім виберіть yes для скидання
  • Сторінка версії прошивки
  • Відображає версію прошивки Fugu MPPT, встановлену на пристрої.

Крок 43: Налаштування моїх сонячних панелей

У мене дві послідовно з’єднані сонячні панелі потужністю 320 Вт. Філіппіни все ще перебувають на карантині через пандемію. У нас немає робочої сили, щоб встановити ці сонячні панелі на даху, тому я пішов на тимчасове рішення. Я проклав довгий плоский дріт (калібр #14) від нашого двору до мого робочого місця. Я усвідомлюю втрати, які несе це рішення. Ось чому я пішов на послідовне з’єднання, щоб збільшити напругу та зменшити струм, зменшивши втрати порівняно з паралельним з’єднанням.

Крок 44: Налаштування мого робочого простору в автономному режимі

Ось фотографія першого дня встановлення мого MPPT 6 місяців тому. Я все ще використовую його до цього часу, і він залишається без проблем протягом останніх 6 місяців і підрахунку. Він зібрав понад 334 кВт-год енергії з моєї сонячної установки з моменту її першого встановлення. Це небагато, оскільки я не споживаю багато енергії на робочому місці. Він підключений до мого інвертора чистої синусоїди на 220 В потужністю 1 кВА та до мого 8S 2.56kWh LiFePO4 акумуляторна батарея (зараз вона у вогнетривкій коробці).

Крок 45: 98% пікової ефективності

Якщо ви подивилися відео, то побачите різні модифікації плати, які я зробив. Я зробив саморобну версію друкованої плати моєї остаточної збірки, яка є урізаною версією (працює на одному ядрі ESP32, Wi-Fi відключений, немає РК-дисплея).

З урізаної версії я провів тест кривої ефективності, підключивши вольтметри та амперметри до вхідного та вихідного портів MPPT. Потім я підключив регулятор змінного навантаження з ніхромовою водяною банею як потужне навантаження. Збільшуючи навантаження, я записував відповідні напруги та струми, щоб обчислити час ввімкнення та вимкнення живлення для кожного ряду. Після використання формули ефективності я наніс точки на графік, щоб знайти криву ефективності.

На мій подив, він зафіксував рейтинг ефективності перетворення 98.6% на 270 Вт при вході 61.4В і вихід 27.00V. Я не зміг знайти кінець графіка, оскільки амперметри мого DMM були обмежені 10А. Це звучало занадто добре, щоб бути правдою, і я залишаюся скептично налаштованим щодо того, чи є мої 9999 відліків DMM достатньо точними. З іншого боку, навіть без активного охолодження MOSFET майже не нагріваються, що є гарною ознакою того, що ми маємо мінімальні втрати провідності від MOSFET. Частина 4 відео буде присвячена таким тестам. Мені доведеться повернутися до цього питання і зробити це з моїм лабораторним ЦММ Agilent 34401A TTi 1604 Lab для більшої точності.

Лабораторний тест кривої ефективності в Excel:

Крок 46: Плани на майбутнє

Я буду тримати вас, хлопці, в курсі оновлень. Сподіваюся, вам сподобався цей підручник!

МОЖЛИВІ МОДИ:

  • Ви можете фактично змінити це для роботи на 150 В постійного струму. Це просто, замініть MOSFET з Vds 150В, змініть вхідний дільник напруги на відповідне співвідношення, щоб вхід міг виявляти до 120В/150В, і, нарешті, видаліть D8, щоб MPPT могли просто отримувати живлення від батарей і не перевищувати ліміт 80В, встановлений в регуляторі. Частина 4 відео пояснить це.
  • MPPT може заряджати хімічні речовини акумулятора до 80В, а не до 50В! Це було встановлено в моєму оригінальному дизайні, але я змінив дільник напруги на виході на меншу шкалу, щоб збільшити роздільну здатність вимірювання напруги на виході. Змінюючи резистори дільника напруги на виході з тими ж значеннями резисторів на вході, можна заряджати акумулятори до 80В. Вам просто потрібно змінити значення коефіцієнта дільника напруги з коду, а також.
  • Ви можете використовувати РК-дисплей 20х4 символів або I2C AMOLED LCD для кращого відображення. Я не став цим перейматися, оскільки більшість даних я переглядаю з додатку для телефону через Wi-Fi.
  • Індуктор можна встановити зовні, якщо ви плануєте побудувати більший!
  • Підключення 4 MOSFET паралельно для зменшення опору включення для зменшення втрат провідності. Це робить можливим більш високий поточний варіант MPPT! Для цього також потрібен більший індуктор.
  • Мій план для версії 2.0. використовувати IGBT-транзистори для розміщення сонячних панелей на 150 або 300 В і спробувати дати йому струм 50А або 100А. Існує так звана конфігурація з чергуванням синхронних баків, це може легко підвищити здатність MPPT обробляти потужність.
  • Підрахунок кулонів для розрахунку стану заряду знаходиться на стадії тестування моєї особистої прошивки Fugu MPPT.
  • У другій частині відео буде показано повний процес проектування MPPT
  • Частина 3 відео буде присвячена поглибленому поясненню прошивки Fugu MPPT та алгоритмів, що в ній задіяні
  • Частина 4 відео. це змонтований епізод тестів, які ми будемо проводити на пристрої MPPT.

людей зробили цей проект!

Чи робили ви цей проект? Поділіться з нами!

Конкурс проектного навчання

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Конкурс “Кольори веселки

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Конкурс студентських робіт з 3D-друку

контролер, сонячної, зарядка, arduino

8 Коментарі та думки власників

Я ніде не можу знайти CSD19505. Будь-які альтернативи йому?

Після того, як я купив багато підроблених CSD19505, я зупинив свій вибір на мосфеті hy4008, він має ті ж самі характеристики

привіт, чи можете ви зробити версію без esp32? Я маю на увазі, що вся необхідна мені інформація, така як напруга акумулятора, сонячна напруга та сила струму, може відображатися на РК-екрані (дорогий сонячний зарядний пристрій, який може показувати, скільки кіловат генерується по днях та часу життя), і мені не потрібно відстежувати по телефону Я знаю, що було б простіше купити дешевий сонячний зарядний пристрій, але я хочу зробити його сам

ESP32 в основному дешевше, ніж спеціальне апаратне рішення. Якщо вам не потрібні функції Wi-Fi або Bluetooth, просто видаліть їх з коду. Або не використовувати їх.

Чи є шанс на mqtt версію прошивки замість blynk, щоб її можна було використовувати в домашньому помічнику безпосередньо, наприклад?

Я інтегрував його в HA і він працює бездоганно.

Це дуже, дуже крута робота. Я ніколи не бачив нічого кращого і докладнішого в Інтернеті. І я вже почав роботу над повторенням контролера. Але я подумав, що можу піти далі і на основі цієї схеми також зробити DC-AC перетворювач. Замість індуктивності поставте трансформатор і все готово. Але моя проблема полягає в тому, що у мене немає трансформатора середньої точки. Тоді я подумав, чи можна реалізувати схему на 4 мосфетах? Я намалював схему, але сумніваюся, що вона буде працювати.Моїх знань недостатньо. Чи може хтось припустити, чи буде це працювати? А якщо ні, то що потрібно змінити, щоб він працював. P.S. Програмний код не є проблемою. Він готовий зараз.

Я також побудував гібридний інвертор, з цього контролера заряду він вийшов дуже добре.але я хотів використовувати цей дисплей, щоб отримати кращий огляд

Нічого собі. Круто. Щойно замовив такий самий. Я просто не розумію, як ним користуватися. коли він надійде, я заглиблюсь у нього, я спишу його.

ось що я хочу знати

Найкращі дешеві контролери сонячної зарядки PWM

Щоб ви знали, ця сторінка містить партнерські посилання. Якщо ви зробите покупку після натискання на один з них, без додаткових витрат для вас, я можу заробити невелику комісію.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Найкращий вибір

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Wanderer 30A простий у використанні, універсальний і надійний. Він чудово підходить для сонячних електростанцій потужністю 400 Вт або менше, що робить його найкращим ШІМ-контролером для більшості людей.

  • Витримує до 400 Вт
  • Сумісний із заливними, герметичними, гелевими та літієвими батареями
  • Опціональний віддалений моніторинг за допомогою додатку Renogy

Бюджетний вибір

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Wanderer 10A. хороший вибір для невеликих систем на 12 або 24 вольт. Функції та якість збірки, які ви отримуєте за свою ціну, роблять його найкращим дешевим ШІМ-контролером заряду.

  • РК-дисплей
  • Сумісність із заливними, герметичними, гелевими та літієвими батареями на 12 і 24 вольта
  • Опціональний віддалений моніторинг за допомогою програми Renogy
  • Поточний номінал 10 ампер обмежує його використання для систем з меншою потужністю
  • Немає порту датчика температури

Почесна згадка

контролер, сонячної, зарядка, arduino

SunSaver постачається з найкращим захистом акумулятора “з коробки. Це дорожче, але це може окупитися завдяки збільшенню терміну служби ваших батарей.

  • Відмінна якість збірки
  • Максимізує термін служби акумулятора завдяки хорошій точності напруги та вбудованому датчику температури

Я провів кілька тижнів, тестуючи 5 найкращих контролерів заряду сонячної батареї з ШІМ. Підключивши їх до спеціальних сонячних електростанцій, оцінивши їх зручність у використанні, дослідивши їх функції безпеки та сумісність з акумуляторами, я вважаю, що Renogy Wanderer 30A є найкращим ШІМ-контролером заряду для більшості людей.

Wanderer 30A призначений для 12-вольтових акумуляторів і може працювати з сонячними батареями потужністю до 400 Вт. Це достатня потужність для більшості невеликих сонячних проектів, таких як ті, що використовуються в невеликих транспортних засобах і будівлях. З такою кількістю сонячної енергії ви можете живити світло та деякі невеликі пристрої та прилади. наприклад, телефони, ноутбуки, і, можливо, навіть невеликий 12-вольтовий холодильник.

Найкращий вибір

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Найкращий ШІМ-контролер заряду

Wanderer 30A. мій улюблений ШІМ-контролер через поєднання якості збірки, простоти використання та ціни. Він ідеально підходить для 12-вольтових акумуляторів і може працювати з сонячними батареями потужністю до 400 Вт.

Номінальна напруга акумулятора: 12V Номінальний струм заряду: 30A
Сумісність з акумуляторами: Герметичний, гелевий, залитий, літієвий Діапазон робочих температур: -Від 20°F до 113°F (від.35°C до 45°C)
Максимальний. Напруга холостого ходу фотоелектричної батареї (Voc) 25V РК-дисплей: Немає
Датчик температури: Так (потребує додаткового придбання) Моніторинг Bluetooth: Так (потребує додаткової покупки)

Wanderer 30A простий у використанні та має безліч вбудованих функцій безпеки, таких як захист від перезарядження, щоб захистити вашу систему та збільшити термін служби батареї.

Також є місце для встановлення датчика температури акумулятора для поліпшення температурної компенсації. Багато ШІМ-контролерів заряду не мають порту датчика температури, а це важливо, якщо ваші батареї зазнають значних коливань температури.

Світлодіодні індикатори прості для розуміння і корисні для моніторингу вашої системи з першого погляду. Це все, що потрібно для систем типу “встановив і забув. Але якщо ви хочете бачити точні характеристики, такі як струм зарядки і напруга акумулятора, ви можете придбати Bluetooth-модуль Renogy BT-1 для моніторингу вашої системи з телефону.

Усі ШІМ-контролери заряду Renogy, які я тестував, включно з Wanderer 30A, сумісні з герметичними, гелевими, заливними та літієвими акумуляторами. Це ще одна чудова річ про цей контролер. більшість інших ШІМ працюють лише зі свинцево-кислотними акумуляторами.

Wanderer 30A також є одним з найдешевших 30-амперних ШІМ-контролерів заряду. Загалом, це чудова ціна.

Бюджетний вибір

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Найкращий дешевий ШІМ-контролер заряду

Wanderer 10A. відмінний бюджетний варіант для невеликих сонячних систем. Сумісний з 12 і 24-вольтовими акумуляторами та має РК-дисплей для зручного моніторингу.

Номінальна напруга акумулятора: 12/24V Номінальний струм заряду: 10A
Сумісність з акумулятором: Герметичні, гелеві, заливні, літієві Діапазон робочих температур: -від 31°F до 113°F (від.25°C до 45°C)
Макс. Напруга холостого ходу фотоелектричного перетворювача (Voc) 50V РК-дисплей: Так
Датчик температури: Немає Моніторинг Bluetooth: Так (потребує додаткової покупки)

Wanderer 10A. чудовий дешевий контролер заряду для малопотужних 12- або 24-вольтових систем. Для 12-вольтових систем він може обробляти до 130 Вт сонячної енергії. Для 24-вольтових систем Renogy рекомендує максимум 260 Вт.

Цього достатньо, щоб увімкнути світло, зарядити телефон і ноутбук. Наприклад, я поєднав цей контролер з 20-ватною сонячною панеллю для живлення світлодіодних світильників у сараї мого батька. Це був ідеальний розмір для проекту.

Ви також можете використовувати його для сонячної зарядки 12 і 24-вольтових акумуляторів. Він буде краще ставитися до ваших батарей, ніж більшість інших дешевих контролерів заряду, які, як правило, низької якості.

Є ще кілька особливостей, про які варто згадати: РК-дисплей дозволяє легко побачити, чи все працює належним чином. Ви також можете використовувати 2 USB-порти для зарядки телефонів та інших USB-пристроїв.

У морі дешевих контролерів заряду Wanderer 10A виділяється як найкращий варіант.

Почесна відзнака

контролер, сонячної, зарядка, arduino

ШІМ-контролер заряду, який створений для тривалого використання

Лінійка SunSaver має відмінну якість збірки та 5-річну гарантію. Він має одні з найкращих стандартних засобів захисту акумулятора, які допоможуть максимізувати термін його служби. Однак він дорогий і обмежений герметичними або заливними свинцево-кислотними акумуляторами.

Номінальна напруга батареї: 12-24В (залежно від моделі) Номінальний струм заряду: 6-20А (залежно від моделі)
Сумісність з акумулятором: Герметичний, залитий Діапазон робочих температур: -від 40°F до 140°F (від.40°C до 60°C)
Максимум. Напруга холостого ходу фотоелектричного перетворювача (Voc) 30-60В (залежно від моделі) РК-дисплей: Ні
Датчик температури: Так (вбудований) Моніторинг Bluetooth: Ні

Morningstar SunSaver. це варіант, який можна придбати на все життя. Дорогий, але надійний і має 5-річну гарантію.

Дешевші контролери скорочують витрати за рахунок використання пластикових корпусів та гвинтів, які дуже легко викрутити. З іншого боку, SunSaver має клеми морського класу та корпус з анодованого алюмінію. Здається, що ви можете скинути його з будівлі без особливих наслідків.

Має вбудований датчик температури і, за словами Morningstar, хорошу точність напруги. Існують також моделі з низьковольтним відключенням (LVD). Це означає, що він має одні з найкращих стандартних засобів захисту батареї.

Дорогий, працює тільки з герметичними або залитими свинцево-кислотними акумуляторами. Якщо він підходить для вашої системи, цей контролер може окупитися за рахунок максимального збільшення терміну служби батареї.

Найкращі ШІМ-контролери сонячного заряду

контролер, сонячної, зарядка, arduino

  • Найкращий вибір: Renogy Wanderer 30A
  • Бюджетний вибір: Renogy Wanderer 10A
  • Почесна згадка: Morningstar SunSaver
  • Renogy Adventurer 30A
  • Сонячний контролер заряду Allpowers 20A

Найкращий вибір: Renogy Wanderer 30A

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Номінальна напруга акумулятора: 12V Номінальний струм заряду: 30A
Сумісність з акумуляторами: Герметичні, гелеві, заливні, літієві Діапазон робочих температур: -Від 20°F до 113°F (від.35°C до 45°C)
Максимум. Напруга холостого ходу фотоелектричної батареї (Voc) 25V РК-дисплей: Ні
Датчик температури: Так (потребує додаткової покупки) Моніторинг Bluetooth: Так (потребує додаткової покупки)

ШІМ-контролери заряду, з їх низькою вартістю і обмеженими номінальними значеннями струму, найкраще підходять для невеликих сонячних проектів потужністю приблизно 400 Вт або менше. Для таких застосувань Wanderer 30A. це, швидше за все, все, що вам потрібно.

Він має силу струму. як ви вже здогадалися. 30 ампер, що становить близько 400 Вт сонячної енергії. Цього достатньо, щоб живити досить багато, наприклад, світло, телефони, ноутбуки та, можливо, навіть невеликі електроприлади.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Легко монтується та налаштовується. Просто підключіть акумулятор, а потім сонячну панель до відповідних клем. Світлодіодні індикатори повідомляють, чи все працює належним чином. Посібник містить покрокові інструкції з налаштування та легенду, яка детально пояснює значення різних індикаторів.

Для сонячних систем, що встановлюються і забуваються, я думаю, що світлодіоди. це все, що вам потрібно. Для більш ретельного моніторингу ви можете придбати Bluetooth-модуль Renogy BT-1, щоб контролювати систему з телефону. Це зручно, але не обов’язково.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Вибір типу батареї. це так само просто, як натискання кнопок кілька разів. Ви можете вибрати між 4 типами: герметичні, заливні, гелеві та літієві. Більшість інших контролерів ШІМ працюють лише зі свинцево-кислотними акумуляторами.

Wanderer 30A є хорошим вибором, якщо ваша батарея буде працювати в широкому діапазоні температур. наприклад, в будівлі або автомобілі без кондиціонера. Температура впливає на ідеальні значення напруги та струму заряду акумулятора. Але багато бюджетних ШІМ-контролерів не компенсують температуру. У спекотні та холодні дні вони можуть перезаряджати або перерозряджати батарею і скорочувати термін її служби.

Однак, з Wanderer 30A ви можете отримати сумісний датчик температури батареї. Він дає більш точні показники температури акумулятора, що дозволяє контролеру заряду забезпечити кращу температурну компенсацію. Це може допомогти вашому акумулятору працювати довше, заощаджуючи ваші гроші в довгостроковій перспективі.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Я б все ж розглянув можливість використання Wanderer 30A з сонячною батареєю потужністю 100 Вт або менше. Це дає вам можливість додати більше сонячних панелей, якщо ви хочете розширити свою систему пізніше. Ви можете почати зі світлодіодних ліхтарів, а пізніше додати, наприклад, Wi-Fi роутер. ШІМ з меншими номінальними струмами більш обмежені.

Він добре підходить для 12-вольтових сонячних систем потужністю 400 Вт або менше. Легко налаштувати і хороше співвідношення ціни та якості. Для більшості людей, я думаю, що Renogy Wanderer 30A є найкращим ШІМ-контролером сонячного заряду для роботи.

Повний огляд: Renogy Wanderer

Бюджетний вибір: Renogy Wanderer 10A

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Номінальна напруга батареї: 12/24V Номінальний струм заряду: 10A
Сумісність з акумулятором: Герметичний, гелевий, заливний, літієвий Діапазон робочих температур: -31°F до 113°F (від.25°C до 45°C)
Макс. Напруга холостого ходу фотоелектричної батареї (Voc) 50V РК-дисплей: Так
Датчик температури: Ні Bluetooth-моніторинг: Так (потребує додаткової покупки)

10-амперна модель в лінійці Wanderer. мій вибір для малопотужних сонячних систем. Має номінальний струм 10 ампер і сумісний з батареями 12 і 24 вольт. Він може обробляти близько 130 Вт сонячної енергії в 12-вольтових системах і 260 Вт в 24-вольтових системах.

Цього достатньо для живлення освітлення та зарядки невеликих пристроїв і акумуляторів. Наприклад, ось сонячна система освітлення, яку я побудував за допомогою своєї:

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Він має РК-дисплей, який показує струм зарядки, напругу фотоелектричної системи, напругу акумулятора та інші корисні характеристики системи. Як і його старший брат, він сумісний з Bluetooth-модулем Renogy BT-1 для віддаленого моніторингу.

Дешеві сонячні контролери можуть погано поводитися з вашим акумулятором, тому я перевірив напругу акумулятора Wanderer 10A за допомогою мультиметра. Виявляється, він досить точний.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Багато бюджетних контролерів зазвичай помиляються в показаннях напруги батареї на десяту частину десяткового знака або близько того, що. залежно від напрямку помилки. може призвести до незначного хронічного перезарядження або перерозрядження і скоротити термін служби вашої батареї.

Wanderer 10A не має порту для підключення датчика температури, тому не може забезпечити точну температурну компенсацію. Тому я рекомендую використовувати його з батареями, які розміщуються в приміщенні, де вони не будуть занадто гарячими або занадто холодними. Або, принаймні, використовуйте його з дешевою батареєю, термін служби якої ви не намагаєтеся максимізувати.

Я б застеріг від покупки Wanderer 10A, якщо ви плануєте додати більше сонячних панелей пізніше. Його поточний рейтинг обмежений, тому, можливо, вам доведеться замінити його іншим контролером заряду, коли ви це зробите.

Існують дешевші контролери заряду з більш високим номінальним струмом, але будьте обережні. вони, як відомо, роблять неправильні або оманливі твердження. Якість Wanderer 10A на щабель вище, ніж у тих.

Це не означає, що він. або будь-який інший дешевий ШІМ. ідеальний. У мене були проблеми з моїми. Як я вже говорив, я використовував його для сонячного живлення деяких ліхтарів для сараю мого батька. Ну, він випадково залишив світло увімкненим занадто довго і розрядив батарею. Wanderer 10A не зміг зарядити батарею з такою низькою напругою, і повідомляв про постійну помилку “PV перенапруга”. Заміна акумулятора не вирішила проблему, тому в кінцевому підсумку мені довелося замінити сам контролер.

Дешеві ШІМ дешеві з причини. Вони працюють, але не мають деяких захистів більш дорогих ШІМ і MPPT контролерів. Вони залишають менше місця для помилок користувача. Якщо ви вирішили придбати таку установку, будьте обережні при проектуванні та будівництві сонячної електростанції.

Почесна згадка: Morningstar SunSaver

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Номінальна напруга акумулятора: 12-24В (залежно від моделі) Номінальний струм заряду: 6-20А (залежно від моделі)
Сумісність з акумулятором: Герметичний, затоплений Діапазон робочих температур: -від 40°F до 140°F (від.40°C до 60°C)
Максимально. Напруга холостого ходу фотоелектричної системи (Voc) 30-60В (залежно від моделі) РК-дисплей Ні
Датчик температури: Так (вбудований) Моніторинг Bluetooth: Ні

SunSaver створений для тривалого використання. Він має алюмінієвий анодований корпус та клеми морського класу. Може працювати за неймовірно високих і низьких температур.

Відчувається як цегла. У порівнянні з пластиковими корпусами інших контролерів, які я тестував, SunSaver здається незнищенним. На нього навіть надається 5-річна гарантія.

Має вбудований датчик температури і, згідно з MorningStar, точність напруги /- 25 мВ. Також доступні моделі з низьковольтним відключенням.

Ці особливості роблять його одним з найкращих готових засобів захисту акумуляторів серед ШІМ-контролерів. Він може окупитися, продовживши термін служби вашого акумулятора.

Він сумісний з герметичними або заливними свинцево-кислотними акумуляторами і доступний у моделях на 12 або 24 вольт. Номінальний струм від 6 до 20 ампер.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Він дорогий і має обмежену сумісність з акумуляторами. (Якщо ви використовуєте літієві батареї, вам доведеться шукати в іншому місці).) Але для систем, що використовують свинцево-кислотні акумулятори, варто звернути увагу на SunSaver. Morningstar відомий тим, що робить контролери заряду, які тривають.

Renogy Adventurer 30A

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Номінальна напруга батареї: 12/24V Номінальний струм заряду: 30A
Сумісність з акумуляторами: Герметичні, гелеві, заливні, літієві Діапазон робочих температур: -13°F до 131°F (від.25°C до 55°C)
Макс. Напруга холостого ходу фотоелектричної системи (Voc) 50V РК-дисплей: Так
Датчик температури: Так (потрібно придбати додатково) Bluetooth-моніторинг: Так (потребує додаткової покупки)

Adventurer 30A поєднує в собі найкраще з обох моделей Wanderer.

Почніть з номінального струму 30 ампер і порту датчика температури Wanderer 30A. Поєднайте це з РК-дисплеєм і сумісністю з 12/24 В Wanderer 10A. Переконайтеся, що він все ще сумісний з Bluetooth. Додавання порту датчика напруги акумулятора. І не забудьте про фірмову фішку Мандрівника. прихований монтаж.

Таке поєднання функцій означає, що Adventurer 30A чудово підходить для 12-вольтових систем потужністю до 400 Вт і 24-вольтових систем потужністю до 800 Вт. Це майже 1 кВт система. ми починаємо говорити про серйозну потужність. Цього достатньо для деяких невеликих транспортних засобів та автономних будівель.

Завдяки прихованому монтажу Adventurer добре підходить для фургонів, кемперів, автофургонів та інших місць, де вам потрібне естетично чисте приховане кріплення.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Але якщо ви цього не зробите, його також можна встановити на стіну, як і будь-який інший контролер заряду. Він поставляється з включеним кріпленням для поверхневого монтажу, яке дозволяє вам вирішити.

Потім є порт датчика напруги акумулятора (BVS). Додавання BVS допомагає контролеру максимізувати час роботи акумулятора, коли контролер заряду та акумулятор знаходяться на великій відстані один від одного. На довших відрізках проводів може виникнути розбіжність у напрузі між акумулятором і клемами контролера.

Недоліком є те, що Adventurer 30A є однією з найдорожчих моделей ШІМ. Wanderer 30A працює аналогічно і коштує дешевше. Для більшості 12-вольтових систем я б обрав Wanderer 30A.

Але якщо вам потрібен контролер, що поєднує в собі всі ці функції, або контролер для прихованого монтажу, Adventurer 30A. хороший варіант.

Контролер сонячного заряду Allpowers 20A

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Номінальна напруга акумулятора: 12/24V Номінальний струм заряду: 20A
Сумісність з акумуляторами: Герметичний, гелевий, залитий Діапазон робочих температур: -від 31°F до 140°F (від.35°C до 60°C)
Максимум. Напруга холостого ходу фотоелектричної батареї (Voc) 50V РК-дисплей: Так
Датчик температури: Ні Bluetooth-моніторинг: Ні

Майже всі дешеві контролери заряду на Amazon виглядають ідентично: маленька синьо-чорна коробочка, схожа графіка, схожі етикетки. Неправильно написаний “вбудований таймер.”

Це не випадковість. Ви щойно натрапили на найпопулярніший дизайн дешевих контролерів заряду.

І коли я кажу дешево, я маю на увазі це. Швидкий пошук на Aliexpress за запитом “сонячний контролер заряду” показує одну з цих синьо-чорних моделей всього за 2 долари США. Два долари!

Як і слід було очікувати, контролер заряду Allpowers 20A виявився найдешевшою моделлю з тих, що я тестував. Працює добре, але. як і слід було очікувати. якість недостатня.

Я ледь не зірвав гвинти, коли прикладав нормальний крутний момент. Контролер нагрівається на дотик, хоча через нього проходить лише 3-4 ампера струму. Жоден інший контролер не нагрівався так сильно, як цей.

Модель, яку я купив, має заявлений номінальний струм 20 ампер. Я б побоявся дати йому 10.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

У нього є РК-дисплей, хоча він не показує струм зарядки (я знав це тільки тому, що встановив вбудований ватметр). Це дрібниця, але екран також досить нечіткий. Ви можете подумати, що мої фотографії не в фокусі. Ось так виглядав екран.

Я перевірив точність напруги батареї за допомогою мультиметра, і вона була невірною приблизно на десяту частину вольта. Це не дуже добре, але за таку ціну це прийнятно.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Посібник користувача, з яким я прийшов, каже, що напруга зарядки акумулятора має похибку ± 0.15 вольт. Це не дуже добре. Невідповідність напруги може призвести до того, що контролер заряду буде хронічно перезаряджати або перерозряджати батарею, скорочуючи термін її служби.

Якщо вам потрібен бюджетний ШІМ, я б рекомендував витратити на кілька баксів більше на Renogy Wanderer 10A, якщо ви можете собі це дозволити.

Але для цих бюджетних моделей є варіант використання. Я б зарезервував їх для дуже малопотужних сонячних проектів з дешевими свинцево-кислотними батареями. Вони повинні працювати нормально, якщо це те, для чого ви їх використовуєте. Просто розумійте, що вони можуть мати невеликий запас на помилку користувача. Вам доведеться добре спроектувати і побудувати свою систему, інакше вони можуть прослужити недовго.

Як вибрати найкращий ШІМ-контролер заряду для вашої системи

Номінальна напруга акумулятора

Номінальна напруга контролера заряду повинна відповідати номінальній напрузі вашої акумуляторної батареї.

Якщо ви використовуєте 12-вольтовий акумулятор, вам потрібен сонячний контролер заряду, сумісний з 12-вольтовими акумуляторами. Є 24-вольтова батарея? Використовуйте контролер заряду, сумісний з 24-вольтовими батареями.

Деякі ШІМ-контролери заряду сумісні з 12 і 24-вольтовими батареями, що робить їх більш універсальними.

Номінальний струм заряду

Виберіть контролер заряду з номінальним струмом, який перевищує очікуваний максимальний струм заряду від контролера до батареї. Перевищення цього значення може призвести до пошкодження контролера заряду. Ви також повинні переконатися, що це значення нижче максимального рекомендованого струму заряду акумулятора.

Номінальний струм заряду контролера заряду (в амперах) зазвичай вказано в назві продукту. Наприклад, Renogy Wanderer 30A може заряджати батарею струмом до 30 ампер, а Wanderer 10A. до 10 ампер.

Якщо ви не бачите номінального струму в назві продукту, принаймні він повинен бути вказаний на сторінці продукту та в інструкції з експлуатації.

Після того, як ви дізнаєтеся, скільки струму (в амперах) може видати ваш контролер заряду, вам потрібно використовувати сонячну панель або побудувати сонячну батарею, яка не перевищує цю межу.

Ви можете дізнатися, який струм може видавати ваша панель, подивившись на етикетку з технічними характеристиками. На етикетці буде вказано струм короткого замикання (Isc) в амперах. Переконайтеся, що номінальний струм контролера більший за струм короткого замикання панелі. Додайте невеликий буфер для безпеки.

Якщо у вас паралельно з’єднані сонячні панелі, складіть струми короткого замикання всіх панелей, щоб отримати струм короткого замикання масиву. Додайте невеликий буфер, а потім використовуйте це число для порівняння.

Максимальна вхідна потужність фотоелектричної системи: деякі бренди, такі як Renogy, також вказують максимальну вхідну потужність фотоелектричної системи у ватах для своїх контролерів заряду. Це просто ще один спосіб допомогти вам залишатися нижче поточного номіналу контролера.

Сумісність з акумуляторами

Виберіть контролер заряду, сумісний з вашим типом акумулятора. Всі протестовані мною моделі ШІМ сумісні з герметичними та заливними свинцево-кислотними акумуляторами. Деякі моделі також сумісні з гелевими акумуляторами.

Найбільш універсальні ШІМ також сумісні з літієвими батареями.

Діапазон робочих температур

Обирайте контролер заряду з діапазоном робочих температур, що відповідає місцю, де ви плануєте його встановити. Деякі ШІМ мають вузький діапазон робочих температур, що може виключити їх використання в будівлях або транспортних засобах без кондиціонера.

Приклад: Припустимо, ви живете у Флориді і хочете забезпечити сонячною енергією свою майстерню. У вашій майстерні немає змінного струму, тому в спекотні літні дні температура всередині може досягати 110°F (43°C).

Максимальна робоча температура для моделей Renogy Wanderer 10A і 30A становить 113°F (45°C). Температура всередині вашого сараю буде наближатися до цієї межі, тому ви можете вибрати контролер заряду з вищою максимальною температурою.

Примітка: Батареї мають свої температурні діапазони. Враховуйте їх при проектуванні вашої системи.

Максимальна напруга відкритого фотоелектричного ланцюга (Voc)

Максимальна напруга холостого ходу (Voc) вашої сонячної панелі (панелей) не повинна перевищувати максимальну фотоелектричну напругу контролера заряду.

Використовуйте наш калькулятор максимальної напруги сонячних панелей, щоб розрахувати максимальну напругу відкритого контуру. Тоді переконайтеся, що ви вибрали контролер заряду, максимальна PV напруга якого перевищує це число.

25-30 В: Моделі цього діапазону можуть працювати з однією сонячною панеллю на 12 В, підключеною послідовно, і призначені для використання з батареями на 12 В. Щоб додати панелі, вам потрібно буде підключити їх паралельно.

50-60 В: Моделі цього діапазону можуть працювати з однією-двома сонячними панелями на 12 В, з’єднаними послідовно, і зазвичай призначені для використання з акумуляторами на 12 і 24 В.

60В: Рідко можна побачити ШІМ з межею фотоелектричної напруги, що перевищує 60В. Моделі цього діапазону зазвичай призначені для роботи з 3 або більше сонячними панелями на 12 В, з’єднаними послідовно.

Максимальний розмір дроту

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Багато контролерів заряду вказують максимальний розмір дроту, сумісний з їхніми клемами. Максимальний переріз дроту часто дозволяє набагато більший струм, ніж номінальний струм контролера. Це означає, що ви можете перевищити напругу в проводах для додаткової безпеки, якщо хочете.

Деякі огляди контролерів заряду приділяють пильну увагу клемам проводів як показнику якості. Як правило, я виявив, що це відповідає дійсності в моєму тестуванні.

Додаткові функції

РК-дисплеї: РК-дисплеї дозволяють з першого погляду побачити важливі характеристики, такі як зарядний струм або фотоелектрична напруга. Альтернативою є світлодіодні індикатори, які блимають з різною швидкістю та світяться різними кольорами для відображення стану системи.

Компенсація температури: У міру нагрівання або охолодження акумулятора слід коригувати задані значення струму та напруги заряджання. Якщо цього не робити, є ризик пошкодити батареї. Ця функція, яка називається температурною компенсацією, важлива для акумуляторів, які зазнають значних перепадів температури, наприклад, для тих, які розміщені на вулиці або в будівлях чи транспортних засобах без кондиціонера.

Контролери заряду забезпечують температурну компенсацію двома способами:

Вбудовані температурні датчики зручні, але можуть відстежувати температуру навколишнього середовища лише поблизу контролера заряду. Якщо батарея знаходиться далеко або нагрілася від роботи, її температура може бути зовсім іншою.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Температурні датчики можна приклеїти безпосередньо до акумулятора для більш точного зчитування температури акумулятора.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Деякі дешеві ШІМ-контролери заряду стверджують, що мають температурну компенсацію. Однак, якщо вони не мають вбудованого датчика температури або порту для підключення температурного зонда, вони не мають фактичного способу вимірювання температури. Зазвичай вони просто припускають задану температуру 25°C (77°F), незалежно від того, наскільки гарячою або холодною стає батарея.

Віддалений моніторинг Bluetooth: Моніторинг Bluetooth дозволяє контролювати та керувати системою за допомогою програми на телефоні.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Bluetooth-моніторинг поширений на більш дорогих контролерах заряду MPPT, але рідко зустрічається на дешевих моделях PWM. Насправді, жодна з 5 моделей ШІМ, які я протестував, не має вбудованого датчика.

Усі ШІМ-контролери заряду Renogy, які я тестував, мають порт RS232. Використовується для підключення Bluetooth-модуля Renogy BT-1. Потім ви можете синхронізувати BT-1 з телефоном за допомогою програми Renogy DC Home.

Такі програми дозволяють контролювати вашу систему в режимі реального часу. Ви також можете налаштувати параметри системи, наприклад, тип акумулятора, який ви використовуєте.

ШІМ проти. Контролери заряду MPPT

контролер, сонячної, зарядка, arduino

ШІМ-контролери заряду дешевші, але менш ефективні в перетворенні вхідної сонячної енергії до потрібних параметрів струму та напруги для безпечного заряду батареї. Ефективність ШІМ-контролерів заряду, як правило, становить близько 75%.

ШІМ-моделі часто використовуються для невеликих сонячних електростанцій, де ефективність не є головним пріоритетом.

Наприклад, нещодавно я встановив сонячні ліхтарі в сараї мого батька. Йому не потрібно було використовувати їх так часто, тобто ефективність контролера заряду не була важливим фактором. Відповідно, для проекту я обрав ШІМ-контролер.

Контролери заряду MPPT набагато ефективніші, близько 95% або близько того. Однак вони набагато дорожчі.

MPPT контролери найкраще підходять для сонячних систем, де важлива ефективність. Вони також мають вищі номінальні значення струму та фотоелектричної напруги, що робить їх більш придатними для великих систем потужністю близько 400-1000 Вт.

Прикладом, де MPPT може бути ідеальним, є фургон з обмеженим простором на даху. Через обмежений простір ви хочете максимізувати кількість сонячної енергії, яку ви можете отримати від своїх панелей. Ви вирішили піти з MPPT через його ефективність перетворення.

MPPT. Контролер сонячного заряду 36v/48v

контролер, сонячної, зарядка, arduino

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Заряджайте свій гольф-карт 36v або 48v практично будь-яким сонячним модулем!

Збільште свій запас ходу та час автономної роботи, використовуючи енергію сонця та контролер заряду Solar EV MPPT Solar Boost Charge Controller.

Запускайте свої гольф-кари довше, з меншим обслуговуванням, використовуючи сонячну енергію.

Контролер сонячної зарядки Solar EV MPPT-Boost спеціально розроблений для додавання сонячної панелі (панелей) до гольф-кара. Завдяки можливості використання сонячних панелей з нижчою напругою (від 12 до 24 В) з батареями на 36 або 48 В, наш контролер MPPT-Boost є найефективнішим в галузі контролером заряду сонячних батарей з підвищеною напругою. Завдяки потужній панелі та сонячному світлу ви зможете проїжджати до 10 миль на день на сонці. Можливо, вам ніколи не знадобиться підключати візок до електромережі!

325-350 Вт 8А вхід 36/48В MPPT контролер

  • Водонепроникний
  • 99% пікова ефективність
  • Безперервний MPPT
  • Вдосконалений електронний захист
  • 5-річна гарантія
  • Зроблено в США

Підвищення напруги панелі економить гроші

Більшість сонячних контролерів заряду переміщують енергію від панелі з більш високою напругою до батареї з більш низькою напругою. Ці контролери сонячного заряду для гольф-карів підключаються практично до будь-якої сонячної панелі і підвищують напругу для зарядки 36В або 48В акумуляторної батареї. Оскільки ці контролери мають справжній MPPT, немає необхідності в конфігурації; контролер автоматично адаптується до вашої панелі і не забувайте про чотирипровідну установку.

Набігаючи кола навколо змагань

Ви маєте обмежену кількість місця на даху вашого гольф-кара. Передова електроніка в нашому контролері витягує більше корисної потужності з вашої панелі, ніж будь-який інший контролер. Ці сонячні контролери заряду повністю водонепроникні, що робить їх ідеальними для гольф-карів та інших застосувань, де контролер буде піддаватися впливу вологи.

Високошвидкісний MPPT: Завжди націлені на ціль

Не всі контролери відстеження точки максимальної потужності були створені однаково. Більшість з них використовують метод “розгортки і сну”, який сканує весь діапазон напруги кожні 30-60 секунд. Це добре для ясного дня, зі стаціонарною панеллю. Але рух транспортних засобів і зміна хмарності вимагають більш швидкого та вдосконаленого контролера. Контролери Solar EV адаптуються до зміни умов освітлення 15 разів щосекунди. Вони завжди націлені на ціль, захоплюючи кожен біт доступного сонячного світла. Простіше кажучи, інші контролери не встигають за ним.

Комп’ютерне 3-ступінчасте заряджання акумулятора з температурною компенсацією

Точне комп’ютерне керування зарядкою забезпечує оптимальний цикл зарядки для вашого акумулятора. Це збільшує термін служби батареї та максимізує її ємність. Наші контролери для літієвих батарей оснащені стандартним заряджанням постійним струмом і постійною напругою (CC/CV) для найширшої сумісності з акумуляторами. Будь ласка, зателефонуйте нам для отримання ціни на літієві зарядні пристрої!

Зроблено в США

XY-CD60 DC 6-60V сонячний зарядний пристрій для зарядного модуля контролера струму

Тип продукту Бізнес Промисловість Постачання електрообладнання Електронні компоненти Напівпровідники Напівпровідники Напівпровідники Активні елементи Регулятори потужності Перетворювачі

Особливості Виготовлений з високоякісного матеріалу, міцний, довговічний і практичний у використанні. Чудово підходить для усунення перевантаження та низької напруги, захищає акумулятор від зниженої напруги, захищає акумулятор від перезарядки.

Особливості Виготовлений з високоякісного матеріалу, міцний, довговічний і практичний у використанні. Чудово підходить для усунення перевантаження та низької напруги, захищає акумулятор від зниженої напруги, захищає акумулятор від перезарядки та захищає контроль навантаження, продовжує термін служби акумулятора. Коли напруга акумулятора недостатня, відключіть навантаження та підключіть зарядний пристрій. Якщо напруга акумулятора занадто висока, від’єднайте зарядний пристрій і підключіть навантаження. Регульовані параметри та РК-екран чітко відображають параметри, прості у використанні. З контрольною напругою 6-60 В, він підходить для акумуляторів, літієвих батарей тощо.

Специфікація: Матеріал: Пластик Модель: XY-CD60 Розмір: додаток. 3.11 x 1.69 x 1.50in Напруга управління: 6-60V Режими: Режим зарядки; Режим розрядки Колір: Як показано на малюнку

Режим зарядки IN: Встановивши верхню граничну напругу UP і нижню граничну напругу dn; коли напруга акумулятора менше або дорівнює нижній граничній напрузі dn, реле вмикається, і зарядний пристрій починає заряджати акумулятор; коли напруга акумулятора більше або дорівнює верхній граничній напрузі UP, реле відключається для завершення автоматичної зарядки; коли реле вмикається, IN блимає, вказуючи на те, що він заряджається.

Режим розрядки OUT: Встановлення верхньої граничної напруги UP і нижньої граничної напруги dn; коли напруга акумулятора більше або дорівнює верхній граничній напрузі UP, реле вмикається і починає розрядку; коли напруга акумулятора менше або дорівнює нижній граничній напрузі dn, реле вимикається і завершує функцію автоматичної розрядки; коли реле вмикається, індикатор OUT блимає, вказуючи на те, що він розряджається.

Порада: Цей продукт є простим регулятором напруги. Він може вмикати та вимикати вихід за допомогою реле. Він відіграє лише роль перемикання і не може змінювати напругу.

Функціональна інструкція: 1. Розрахунок напруги у відсотках: Напруга акумулятора / (верхня напруга. нижня напруга) 2. Ключова функція: UP: Коротке натискання відображає % та час, тривале натискання 5 секунд для перемикання режиму; режим зарядки: IN, режим розряду: OUT. SET: Коротке натискання для перевірки встановлених параметрів; тривале натискання для входу в інтеейс налаштування параметрів, встановити UP: верхня межа напруги, dn: нижня межа напруги, OP: час увімкнення, dOP: час затримки увімкнення (0-999 секунд), FOP: час примусового увімкнення (0-10 секунд) в режимі розряду. ВНИЗ: вимкнення/увімкнення електричного реле (функція аварійної зупинки), вимкнення РК-дисплея, відключення реле: тривале натискання для встановлення стану підсвічування РК-дисплея, L-P: вимкнення підсвічування з постійною яскравістю, увімкнення: підсвічування автоматично вимикається через 5-10 хвилин; після вимкнення натисніть будь-яку клавішу, щоб прокинутися.

Налаштування параметрів a. Увійдіть в інтеейс налаштування параметрів, натиснувши SET; b. Після входу в інтеейс налаштування параметрів перемикайте параметри налаштування коротким натисканням SET; c. Після вибору параметрів, їх можна встановити за допомогою клавіш UP/DOWN, що підтримують коротке або довге натискання. d. Якщо ви хочете встановити інші параметри, повторіть кроки b і c; e. Після встановлення всіх параметрів натисніть і утримуйте кнопку SET, щоб вийти та зберегти їх;

3.1 Функція контролю часу заряджання/розряджання 1) Коли параметр часу OP відмінний від нуля, розпочніть контроль часу заряджання/розряджання. 2) Коли реле вмикає заряд/розряд, починається зворотний відлік; після його завершення реле автоматично відключається для завершення процесу заряду/розряду; якщо час завершено, в режимі зарядки напруга виявлення менше нижньої граничної напруги dn або в режимі розряду напруга виявлення більше верхньої граничної напруги UP, а функція контролю часу зарядки автоматично вимикається і блимає. Індикатор H: ER нагадує користувачам, що налаштування параметрів часу є необґрунтованим; натисніть будь-яку клавішу, щоб припинити мерехтіння; 3) Коли контроль часу заряджання/розряджання не увімкнено, виріб буде записувати повний час. При вході в інтеейс відображення часу миготіння показує час заряджання, потім вихід з інтеейсу відображення часу або очищення при наступному ввімкненні заряджання (реле ввімкнено).

3.2 Автоматичне визначення параметрів: При встановленні параметрів і виході, якщо нижня межа напруги DN більша за верхню межу напруги вгору, система буде блимати, щоб відобразити ERR як нагадування.

3.3 Функція затримки увімкнення (0-999 секунд): Завершення заряду/розряду, інтервал між повторним вмиканням;

3.4 Час примусового запуску за провідністю розряду (0-10S): Після виконання умови провідності реле примусово вмикається (0-10S), щоб знову виявити напругу акумулятора. Ця функція в основному спрямована на функцію розрядки. Деякі тестові навантаження миттєво знизять нижню граничну напругу в момент проведення, що призведе до відключення реле та порушення нормального процесу розряду.

Аналіз поширених несправностей: Питання 1: Скільки рівнів напруги придатні для використання? На яку напругу розрахований цей модуль? Відповідь 1: Ця модель підходить для використання в діапазоні мінімальної напруги 6В, максимальної напруги 60В і максимального рівня витрат 48В, оскільки батарея 48В наповнюється електроенергією при напрузі близько 60В, а потім розряджається при більш високому рівні. Якщо ваша батарея вища за 48 В, будь ласка, виберіть іншу.

Q2: Реле клацає після увімкнення! Чи мерехтить світло? A2: Це тому, що ваш зарядний струм занадто великий або ємність акумулятора занадто мала. Як тільки акумулятор увімкнено, він одразу досягає верхньої межі напруги. Реле відключено. Після відключення напруга швидко падає до нижньої граничної напруги і знову починає заряджатися. В цей час потрібно зменшити зарядний струм. Зазвичай струм зарядки становить 10% від ємності акумулятора. Від 1 до 1.5, струм зарядки акумуляторів 20AH, як правило, становить близько 2-3А. Зверніть увагу, що зарядка великим струмом може призвести до нагрівання акумулятора, прискореного старіння, випинання і навіть вибуху!

Q3: Який метод управління? Чи можна його заряджати автоматично? Чи можете ви заповнити його під час використання? Чи можемо ми обмежити струм? A3: Це контроль напруги, наприклад, встановлення нижньої межі напруги 12.0В, верхня межа напруги 14.5В, коли напруга заряджається до 14.5В, живлення відключено, напруга знижена до 12.0В і реле замкнене, щоб почати зарядку; під час зарядки режим контролю напруги може лише вмикати та вимикати, а не обмежувати струм, струм зарядки повністю залежить від вашого зарядного пристрою!

Q4: Чи можу я заряджати батарею 24В з входом 12В, або чи можу я заряджати батарею 12В з входом 48В? A4: Це простий регулятор напруги. Він відіграє лише роль перемикача. Він не може змінити напругу для зарядки акумулятора. Отже, який зарядний пристрій слід підготувати для зарядки акумулятора? Необхідно!

Пакет включений: 1 x DC 6-60V Сонячний зарядний пристрій для акумуляторних батарей Модуль контролера струму Плата захисту струму Інструкції / схема НЕ включені. Ми не надаємо технічної допомоги, будь ласка, переконайтеся, що ви ознайомлені з продуктом перед покупкою.

Політика повернення

Ви можете повернути більшість нових, невідкритих товарів протягом 30 днів з моменту доставки для повного відшкодування. Ми також оплачуємо вартість зворотної доставки, якщо повернення є результатом нашої помилки (ви отримали неправильний або дефектний товар тощо).).

Очікуйте на відшкодування протягом чотирьох тижнів з моменту передачі посилки відправнику, що повертає товар, однак у багатьох випадках ви отримаєте відшкодування швидше. Цей період часу включає час, необхідний нам для отримання вашого повернення від вантажовідправника (від 5 до 10 робочих днів), час, необхідний нам для обробки вашого повернення після його отримання (від 3 до 5 робочих днів), і час, необхідний вашому банку для обробки нашого запиту на відшкодування (від 5 до 10 робочих днів).

Якщо вам потрібно повернути товар, просто увійдіть до свого облікового запису, перегляньте замовлення за посиланням “Завершити замовлення” в меню “Мій обліковий запис” і натисніть кнопку “Повернути товар(и). Ми повідомимо вас електронною поштою про відшкодування, як тільки отримаємо та опрацюємо повернений товар.

Доставка

Ми можемо доставити практично на будь-яку адресу в світі. Зверніть увагу, що на деякі товари існують обмеження, і деякі товари не можуть бути відправлені в міжнародні пункти призначення.

Коли ви робите замовлення, ми оцінимо вартість і терміни доставки, виходячи з наявності товару та обраного вами способу доставки. Залежно від обраного вами постачальника послуг доставки, на сторінці котирувань доставки може з’явитися приблизна дата доставки.

Зверніть також увагу, що тарифи на доставку багатьох товарів, які ми продаємо, залежать від ваги. Вагу будь-якого такого товару можна знайти на його детальній сторінці. Щоб відобразити політику судноплавних компаній, які ми використовуємо, всі ваги будуть округлені до наступного повного фунта.

Блог

Огляди та інформація про найкращі сонячні панелі, інвертори та акумулятори від SMA, Fronius, SunPower, SolaX, Q Cells, Trina, Jinko, Selectronic, Tesla Powerwall, ABB. Плюс гібридні інвертори, розмір батареї, літій-іонні та свинцево-кислотні батареї, автономні та мережеві енергосистеми.

2 жовтня 2022 року Джейсон Сварк

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Що таке контролер сонячного заряду?

Контролер заряду сонячної батареї, також відомий як сонячний регулятор. це, по суті, зарядний пристрій для сонячних батарей, підключений між сонячними панелями та акумулятором. Його завдання. регулювати процес заряду акумулятора і стежити за тим, щоб акумулятор заряджався правильно, або, що ще важливіше, не був перезарядженим. Контролери заряду сонячних батарей, що працюють на постійному струмі, існують вже десятки років і використовуються майже у всіх малих автономних сонячних електростанціях.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Сучасні контролери заряду сонячних батарей мають розширені функції для забезпечення точного та ефективного заряду акумуляторної системи, а також такі функції, як вихід постійного струму для освітлення. Як правило, більшість менших контролерів заряду 12-24В до 30А мають клеми навантаження постійного струму і використовуються для караванів, автофургонів та невеликих будівель. З іншого боку, більшість великих, більш досконалих контролерів заряду сонячних батарей на 60А MPPT не мають вихідних клем навантаження і спеціально розроблені для великих автономних енергосистем з сонячними батареями і потужними автономними інверторними зарядними пристроями.

Контролери заряду сонячних панелей номінуються відповідно до максимальної вхідної напруги (В) і максимального струму заряду (А). Як пояснюється більш детально нижче, ці два номіналу визначають, скільки сонячних панелей можна підключити до контролера заряду. Сонячні панелі, як правило, з’єднані між собою послідовно, відомі як ланцюжок панелей. Чим більше панелей з’єднано послідовно, тим вища напруга в ланцюжку.

  • Номінальний струм (А) = Максимальний зарядний струм.
  • Номінальна напруга (В) = Максимальна напруга (Voc) сонячної панелі або ланцюжка панелей.

MPPT проти ШІМ-контролерів заряду сонячних батарей

Існує два основних типи сонячних контролерів заряду: ШІМ і MPPT, причому останній є основним предметом розгляду в цій статті через підвищену ефективність заряду, покращену продуктивність та інші переваги, які пояснюються нижче.

ШІМ-контролери заряду сонячних батарей

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Прості контролери сонячного заряду PWM, або “широтно-імпульсна модуляція”, мають пряме з’єднання від сонячної батареї до акумулятора і використовують базовий “швидкий перемикач” для модуляції або управління зарядкою акумулятора. Перемикач (транзистор) відкривається, поки батарея не досягне напруги заряду поглинання. Потім перемикач починає швидко відкриватися і закриватися (сотні разів на секунду), щоб модулювати струм і підтримувати постійну напругу батареї. Це працює нормально, але проблема в тому, що напруга сонячної панелі знижується до рівня напруги акумулятора. Це, в свою чергу, віддаляє напругу панелі від її оптимальної робочої напруги (Vmp) і знижує вихідну потужність панелі та ефективність роботи.

ШІМ-контролери заряду сонячних батарей. це відмінний недорогий варіант для невеликих 12В систем з однією або двома сонячними панелями, наприклад, для простих застосувань, таких як сонячне освітлення, кемпінг і базові речі, такі як зарядні пристрої USB/телефон. Однак, якщо потрібно більше однієї панелі, їх потрібно підключати паралельно, а не послідовно (якщо тільки панелі не мають дуже низьку напругу, а батарея має більш високу напругу).

MPPT контролери заряду сонячних панелей

контролер, сонячної, зарядка, arduino

MPPT розшифровується як Maximum Power Point Tracker; вони набагато більш досконалі, ніж ШІМ-контролери заряду, і дозволяють сонячній панелі працювати в точці максимальної потужності, або, точніше, з оптимальною напругою і струмом для максимальної вихідної потужності. Використовуючи цю розумну технологію, контролери заряду MPPT можуть бути на 30% ефективнішими, залежно від типу батареї та робочої напруги (Vmp) сонячної панелі. Причини підвищеної ефективності та як правильно підібрати розмір контролера заряду MPPT детально пояснюються нижче.

Як загальне правило, контролери заряду MPPT слід використовувати у всіх системах великої потужності, що використовують дві або більше сонячних панелей послідовно, або коли робоча напруга панелі (Vmp) на 8 В або більше перевищує напругу акумулятора. дивіться повне пояснення нижче.

Що таке MPPT або трекер точки максимальної потужності?

Контролер максимальної потужності (MPPT). це ефективний перетворювач постійного струму в постійний, який використовується для максимізації вихідної потужності сонячної системи. Перший MPPT був винайдений невеликою австралійською компанією AERL в далекому 1985 році, і ця технологія зараз використовується практично у всіх мережевих сонячних інверторах і всіх контролерах заряду MPPT.

Принцип роботи контролера сонячного заряду MPPT відносно простий. через різну кількість сонячного світла (опромінення), що потрапляє на сонячну панель протягом дня, напруга і струм панелі безперервно змінюються. Для того, щоб генерувати найбільшу потужність, MPPT прокручує напругу панелі, щоб знайти “золоту середину” або найкращу комбінацію напруги та струму для отримання максимальної потужності. MPPT постійно відстежує і регулює напругу фотоелектричної батареї для отримання максимальної потужності, незалежно від часу доби і погодних умов. Використовуючи цю розумну технологію, ефективність роботи значно підвищується, а вироблена енергія може бути на 30% більше в порівнянні з ШІМ-контролером заряду.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Приклад ШІМ проти MPPT

У наведеному нижче прикладі звичайна сонячна панель на 60 елементів (24 В) з робочою напругою 32 В (Vmp) підключена до акумуляторної батареї на 12 В з використанням як ШІМ, так і MPPT контролера заряду. Використовуючи ШІМ-контролер, напруга на панелі повинна знижуватися, щоб відповідати напрузі акумулятора, і тому вихідна потужність різко знижується. З MPPT контролером заряду панель може працювати в точці максимальної потужності і, в свою чергу, може генерувати набагато більше енергії.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Найкращі контролери заряду сонячних батарей MPPT

Дивіться наш детальний огляд найкращих MPPT-контролерів заряду сонячних батарей середнього рівня, що використовуються для невеликих автономних систем до 40А. натисніть на зведену таблицю нижче. Також дивіться наш огляд найпотужніших, високопродуктивних MPPT-контролерів заряду, що використовуються для професійних великих автономних систем тут.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Варіанти напруги акумулятора

На відміну від акумуляторних інверторів, більшість контролерів заряду MPPT можна використовувати з різними напругами акумуляторів. Наприклад, більшість невеликих контролерів заряду від 10 до 30 А можна використовувати для заряджання акумуляторів на 12 або 24 В, тоді як більшість контролерів заряду більшої потужності або з вищою вхідною напругою призначені для використання з акумуляторними системами на 24 або 48 В. Деякі з них, такі як серія Victron 150V, можуть використовуватися навіть з усіма батареями з напругою від 12 до 48 В. Існує також кілька високовольтних сонячних контролерів заряду, наприклад, від AERL та IMARK, які можна використовувати для акумуляторних батарей на 120 В.

Крім номінального струму (А), максимальний розмір сонячної батареї, яку можна підключити до контролера заряду, також обмежується напругою акумулятора. Як показано на наступній діаграмі, використання батареї 24В дозволяє підключити набагато більше сонячної енергії до контролера заряду 20А порівняно з батареєю 12В.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Відповідно до закону Ома і рівняння потужності, вища напруга батареї дозволяє підключити більше сонячних панелей. Це пов’язано з простою формулою. Потужність = Напруга х Струм (P = VI). Наприклад, 20А х 12.5В = 250 Вт, тоді як 20А x 25В = 500 Вт. Таким чином, використання контролера 20А з батареєю на 24В, на відміну від батареї на 12В, дозволить подвоїти кількість сонячної енергії, яку можна підключити.

  • 20A MPPT з батареєю 12В = 260 Вт макс. рекомендована сонячна батарея
  • 20A MPPT з батареєю 24V = 520W max Рекомендована сонячна потужність
  • 20A MPPT з батареєю 48В = 1040 Вт макс. рекомендованої сонячної потужності

Зверніть увагу, що деякі виробники допускають перевищення розмірів сонячної батареї, щоб забезпечити роботу контролера заряду MPPT на максимальному вихідному струмі заряду, за умови, що не перевищуються максимальні вхідна напруга і струм! Дивіться більше в розділі про негабаритні сонячні панелі нижче.

Пояснення щодо напруги сонячної панелі

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Всі сонячні панелі мають два номіналу напруги, які визначаються в стандартних умовах випробувань (STC) на основі температури елемента 25°C. Перша. це максимальна напруга живлення (Vmp), яка є робочою напругою панелі. Vmp значно падає при високих температурах і буде трохи змінюватися в залежності від кількості сонячного світла. Для правильної роботи MPPT робоча напруга панелі (Vmp) завжди повинна бути на кілька вольт вищою за напругу заряду акумулятора за будь-яких умов, в тому числі при високих температурах. Дивіться більше інформації про падіння напруги та температуру нижче.

Друга. це напруга холостого ходу (Voc), яка завжди вища за Vmp. Значення Voc досягається, коли панель знаходиться в розімкнутому стані, наприклад, коли система вимкнена, або коли батарея повністю заряджена, і більше не потрібна енергія. Об’ємний опір також зменшується при вищих температурах, але, що більш важливо, збільшується при нижчих температурах.

Напруга батареї Vs Напруга панелі

Щоб контролер заряду MPPT працював коректно за будь-яких умов, робоча напруга сонячної панелі (Vmp), або напруга стрінгів (якщо панелі з’єднані послідовно), повинна бути мінімум на 5-8 В вище напруги заряду (поглинання) батареї. Наприклад, більшість 12В батарей мають напругу поглинання від 14 до 15В, тому Vmp має бути мінімум 20-23В, враховуючи падіння напруги при високих температурах. Зверніть увагу, що в середньому реальна робоча напруга панелі приблизно на 3 В нижча за оптимальну напругу панелі (Vmp). Калькулятор напруги сонячної батареї допоможе вам швидко визначити напругу сонячної батареї, використовуючи історичні дані про температуру для вашого місцезнаходження.

Батареї 12В

У випадку 12В батарей падіння напруги на панелі через високу температуру зазвичай не є проблемою, оскільки навіть менші (12В) сонячні панелі мають Vmp в діапазоні від 20В до 22В, що набагато вище, ніж типова напруга заряду (поглинання) 12В батареї 14В. Крім того, звичайні 60-елементні (24В) сонячні панелі не є проблемою, оскільки вони працюють в діапазоні від 30В до 40В, що набагато вище.

Акумулятори 24V

У випадку з батареями на 24 В не виникає проблем при послідовному з’єднанні 2 або більше панелей, але є проблема, коли підключена лише одна сонячна панель. Найпоширеніші (24В) 60-елементні сонячні панелі мають напругу від 32В до 36В. Хоча це вище, ніж напруга зарядки акумулятора близько 28 В, проблема виникає в дуже спекотний день, коли температура панелі підвищується, і напруга на панелі може впасти до 6 В. Таке велике падіння напруги може призвести до того, що напруга сонячної батареї впаде нижче напруги заряду акумулятора, тим самим перешкоджаючи його повній зарядці. Спосіб обійти цю проблему при використанні лише однієї панелі. це використання більшої, більш високої напруги 72-елементної або 96-елементної панелі.

Батареї 48В

Для заряджання батарей 48 В система потребує послідовного з’єднання щонайменше 2 панелей, але буде працювати набагато краще, якщо послідовно з’єднати 3 або більше панелей, залежно від максимальної напруги контролера заряду. Оскільки більшість 48В сонячних контролерів заряду мають максимальну напругу (Voc) 150В, це, як правило, дозволяє послідовно з’єднати 3 панелі. Контролери заряду вищої напруги 250В можуть мати ланцюжки з 5 або більше панелей, що набагато ефективніше на великих сонячних батареях, оскільки це зменшує кількість паралельних ланцюжків і, в свою чергу, знижує струм.

Примітка: Кілька послідовно з’єднаних панелей можуть створювати небезпечні рівні напруги і повинні встановлюватися кваліфікованим електриком і відповідати всім місцевим стандартам і правилам.

Напруга сонячної панелі Vs Температура

Вихідна потужність сонячної панелі може значно змінюватися в залежності від температури та погодних умов. Номінальна потужність сонячної панелі (Вт) вимірюється за стандартних умов випробувань (STC) при температурі елемента 25°C і рівні опромінення 1000 Вт/м2. Однак, під час сонячної погоди сонячні панелі повільно нагріваються, і внутрішня температура елементів, як правило, підвищується щонайменше на 25°C вище температури навколишнього повітря; це призводить до збільшення внутрішнього опору і зниження напруги (Vmp). Величина падіння напруги розраховується за допомогою коефіцієнта залежності напруги від температури, вказаного в технічному паспорті сонячної панелі. Використовуйте цей калькулятор сонячної напруги, щоб визначити напругу струн при різних температурах.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Як Vmp, так і Voc сонячної панелі будуть зменшуватися під час спекотної сонячної погоди, оскільки температура елемента збільшується. У дуже спекотні дні, коли вітер не розсіює тепло, температура панелі може підніматися до 80°C, якщо вона встановлена на темному даху. З іншого боку, в холодну погоду робоча напруга сонячної панелі може значно зростати, до 5В або навіть вище при мінусових температурах. Підвищення напруги необхідно враховувати, оскільки це може призвести до того, що напруга сонячної батареї перевищить максимальну межу напруги контролера заряду і пошкодить пристрій.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Напруга на панелі Vs Температура елемента Примітки до графіка:

  • STC = Стандартні умови тестування. 25°C (77°F)
  • NOCT = Номінальна робоча температура елемента. 45°C (113°F)
  • (^) Висока температура комірки = типова температура комірки під час спекотної літньої погоди. 65°C (149°F)
  • (#) Максимальна робоча температура = Максимальна робоча температура панелі під час екстремально високих температур, встановленої на темному даху. 85°C (185°F)

Підвищення напруги в холодну погоду

Приклад: Контролер сонячного заряду Victron 100/50 MPPT має максимальну сонячну напругу в розімкнутому стані (Voc) 100 В і максимальний зарядний струм 50 Ампер. Якщо ви використовуєте послідовно 2 сонячні панелі по 300 Вт з напругою 46 В, ви отримаєте загальну напругу 92 В. Це здається нормальним, оскільки це нижче максимуму 100 В. Однак, напруга на панелі збільшиться понад вказане значення Voc на STC в холодних умовах нижче 25°C за температури комірки. Збільшення напруги розраховується за допомогою температурного коефіцієнта напруги сонячної панелі, зазвичай 0.3% за кожен градус нижче STC (25°C). Як приблизний орієнтир, для температур до.10°C, як правило, можна додати 5В до напруги панелі, що дорівнює 51В. У цьому випадку ви отримаєте комбіновану напругу 102 В. Це перевищує максимальну вхідну напругу 100 В для Victron 100/50 і може пошкодити MPPT та анулювати вашу гарантію.

Рішення: Є два способи обійти цю проблему:

  • Виберіть інший контролер сонячного заряду MPPT з вищим номіналом вхідної напруги, наприклад, Victron 150/45 з межею вхідної напруги 150В.
  • З’єднайте панелі паралельно, а не послідовно. Максимальна напруга тепер становитиме 46В 5В = 51 Вольт. Зверніть увагу, що це спрацює лише в тому випадку, якщо ви використовуєте акумуляторну систему на 12 або 24 В; він не підходить для системи на 48 В, оскільки напруга занадто низька. Також зверніть увагу, що паралельно вхідний струм сонячної батареї подвоюється, тому сонячний кабель повинен мати відповідний номінал.

Примітка: Якщо припустити, що ви використовуєте батарею на 12 В і 2 панелі по 300 Вт, вихідний струм контролера зарядного пристрою MPPT буде приблизно таким: 600 Вт / 12 В = 50 А макс. Тому вам слід використовувати сонячний контролер заряду MPPT на 50А.

Тільки посібник. Використовуйте новий калькулятор напруги для точного визначення напруги панелі.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Базовий посібник

Номінальна сила струму контролера заряду (А) повинна становити від 10 до 20% від номінальної сили струму батареї в амперах/годинах (А-год). Наприклад, для свинцево-кислотного акумулятора на 100 Ач 12 В знадобиться сонячний контролер заряду від 10 до 20 А. Сонячна панель потужністю від 150 Вт до 200 Вт зможе генерувати струм заряду 10 А, необхідний для досягнення напруги адсорбційного заряду акумулятора ємністю 100 А-год, за умови правильної орієнтації та відсутності затінення. Примітка: Завжди звертайтеся до специфікацій виробника акумуляторів.

Розширений посібник для автономних сонячних систем

Перш ніж вибрати контролер заряду сонячної батареї MPPT і придбати панелі, акумулятори або інвертори, ви повинні розуміти основи розрахунку розміру автономної сонячної електростанції. Загальні кроки виглядають наступним чином:

  • Оцініть навантаження. скільки енергії ви використовуєте в день в А-год або Вт-год
  • Ємність акумулятора. визначте необхідний розмір батареї в А-год або Вт-год
  • Розмір сонячної батареї. визначте, скільки сонячних панелей вам потрібно для заряджання акумулятора (Вт)
  • Виберіть контролер/и сонячного заряду MPPT відповідно до системи (А)
  • Виберіть інвертор відповідного розміру відповідно до навантаження.

Оцініть навантаження

Першим кроком є визначення того, які навантаження або прилади будуть працювати і як довго? Це розраховується за формулою. номінальна потужність приладу (Вт) помножена на середній час роботи (год). Або використовуйте середнє споживання струму (А), помножене на середній час роботи (год).

  • Необхідна енергія у Ватт-годинах (Вт) = Потужність (Вт) х Час (год)
  • Енергія, необхідна в Ампер-годинах (А-год) = Ампер (А) х Час (год)

Після того, як це буде розраховано для кожного приладу або пристрою, можна визначити загальну потребу в енергії на добу, як показано в таблиці навантаження, що додається.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Вибір розміру акумулятора

Для визначення розміру батареї використовується загальне навантаження в А-год або Вт-год. Свинцево-кислотні батареї вимірюються в А-год, тоді як літієві батареї. в Вт-год або А-год. Допустима добова глибина розряду (DOD) дуже відрізняється для свинцево-кислотних і літієвих батарей, див. детальніше про свинцево-кислотні та літієві батареї. Загалом, свинцево-кислотні батареї не слід розряджати нижче 70% заряду щодня, тоді як літієві (LFP) батареї можна розряджати до 20% заряду щодня. Примітка: Свинцево-кислотні (AGM або GEL) акумулятори можна глибоко розряджати, але це значно скоротить термін служби акумулятора, якщо робити це регулярно.

Наприклад: Якщо ви маєте щоденне навантаження 30Аг, вам знадобиться щонайменше свинцево-кислотна батарея ємністю 100Аг або літієва батарея ємністю 40Аг. Однак, беручи до уваги погану погоду, вам, як правило, потрібно щонайменше два дні автономної роботи. що відповідає свинцево-кислотному акумулятору на 200Ач або літієвому на 80Ач. Залежно від вашого застосування, місця розташування та пори року, вам може знадобитися навіть 3 або 4 дні автономної роботи.

Визначення розміру сонячної батареї

Розмір сонячної панелі (Вт) повинен бути достатньо великим, щоб повністю зарядити батарею в типовий сонячний день у вашому регіоні. Існує багато змінних, які слід враховувати, включаючи орієнтацію панелі, проблеми затінення в різні пори року. Насправді це досить складний процес, але один із способів спростити його. приблизно визначити, скільки ват потрібно для отримання 20% від ємності батареї в амперах. Деякі виробники також допускають перевищення розмірів сонячної батареї, щоб допомогти подолати деякі втрати. Зверніть увагу, що ви можете скористатися нашим безкоштовним калькулятором для розрахунку сонячної генерації для різних кутів нахилу та орієнтації сонячних панелей.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Приклад розрахунку розміру сонячної батареї: Виходячи з правила 20%, батарея 12В, 200Ач потребує до 40Ампер заряду. Якщо ми використовуємо звичайну сонячну панель потужністю 250 Вт, ми можемо зробити базове перетворення напруги і струму:

Використовуючи рівняння (P / V = I), тоді 250 Вт / 12 В батарея = 20.8A

У цьому випадку для досягнення заряду 40А нам знадобиться щонайменше 2 панелі по 250 Вт. Пам’ятайте, що є кілька факторів втрат, які слід враховувати, тому невелике перевищення розміру сонячної батареї є звичайною практикою. Дивіться більше про негабаритну сонячну батарею нижче.

Розмір контролера сонячного заряду (А)

Розмір контролера сонячного заряду MPPT повинен приблизно відповідати розміру сонячної батареї. Простий спосіб розрахувати це. використовувати формулу потужності:

Потужність (Вт) = Напруга х Струм або (P = VI)

Якщо ми знаємо загальну сонячну потужність у ватах (Вт) і напругу акумулятора (В), то для визначення максимального струму (I) в амперах ми перераховуємо це для визначення струму. тому ми використовуємо переставлену формулу:

Струм (А) = Потужність (Вт) / Напруга або (I = P/V)

Наприклад: якщо у нас є 2 сонячні панелі по 200 Вт і батарея на 12 В, то максимальний струм = 400 Вт / 12 В = 33 А. У цьому прикладі ми можемо використовувати контролер сонячного заряду MPPT на 30А або 35А.

Вибір акумуляторного інвертора

Акумуляторні інвертори доступні в широкому діапазоні розмірів, які визначаються номінальною безперервною потужністю інвертора, що вимірюється в кВт (або кВА). важливо, що інвертори призначені для роботи тільки з однією напругою батареї, яка зазвичай становить 12В, 24В або 48В. Зверніть увагу, що ви не можете використовувати інвертор на 24 В з акумуляторною системою на 12 В або 48 В. Порада: ефективніше використовувати вищу напругу акумулятора.

Окрім напруги акумулятора, наступними ключовими критеріями для вибору акумуляторного інвертора є середнє безперервне навантаження змінного струму (попит) та короткочасні пікові навантаження. Через температурне зниження номінальної потужності в жаркому середовищі, розмір інвертора повинен бути трохи більшим, ніж навантаження або потреба в енергії приладів, які він буде живити. Тип навантаження. індуктивний або резистивний. також дуже важливий і повинен бути врахований. Резистивні навантаження, такі як електричні чайники або тостери, дуже легко живити, тоді як індуктивні навантаження, такі як водяні насоси та компресори, створюють більше навантаження на інвертор. Що стосується пікових навантажень, то більшість акумуляторних інверторів можуть витримувати імпульсні навантаження до 2 х безперервного номіналу.

Приклад вибору розміру інвертора:

  • Середнє безперервне навантаження = 120 Вт (холодильник) 40 Вт (освітлення) Телевізор (150 Вт) = 310 Вт
  • Високі або імпульсні навантаження = 2200 Вт (електричний чайник) тостер (800 Вт) = 3000 Вт Враховуючи вищезазначені навантаження, інвертор потужністю 2400 Вт (з піковою потужністю 4800) буде достатнім для невеликих безперервних навантажень і легко живитиме короткочасні пікові навантаження.

УВАГА ПРОЕКТУВАЛЬНИКАМ СОНЯЧНИХ СИСТЕМ. Дізнайтеся більше про вибір автономних інверторів та розрахунок розмірів сонячних систем у нашому передовому технічному посібнику з проектування автономних систем.

Перевищення розмірів сонячної електростанції MPPT

Через різні втрати в сонячній системі, загальноприйнятою практикою є збільшення розміру сонячної батареї, щоб дозволити системі генерувати більше енергії під час поганої погоди та за різних умов, таких як високі температури, коли може відбутися зниження потужності. Основні фактори втрат включають. погана погода (низьке опромінення), пил і бруд, затінення, погана орієнтація і зниження температури елементів. Дізнайтеся більше про ефективність сонячних панелей та температурне зниження продуктивності тут. Ці фактори втрат в сукупності можуть значно знизити вихідну потужність. Наприклад, сонячна панель потужністю 300 Вт зазвичай виробляє 240-270 Вт у спекотний літній день через зниження потужності при високій температурі. Залежно від вашого місця розташування, зниження продуктивності також може відбуватися взимку через низьке сонячне опромінення. З цих причин, перевищення розміру сонячної батареї понад “рекомендоване або номінальне значення” виробника допоможе генерувати більше енергії в несприятливих умовах.

Перевищення розміру на 150% (номінальна потужність х 1).5) можливий на багатьох професійних контролерах сонячного заряду MPPT і не призведе до пошкодження пристрою. Однак багато дешевших контролерів заряду MPPT не призначені для роботи на повній потужності протягом тривалого часу, оскільки це може призвести до пошкодження контролера. Тому важливо перевірити, чи дозволяє виробник негабаритні розміри. Morningstar та Victron Energy дозволяють збільшувати розміри, що значно перевищують номінальні значення, зазначені в технічному паспорті, якщо ви не перевищуєте межі вхідної напруги та струму. Контролери Victron MPPT успішно використовуються з 200% перевищенням розміру сонячної батареї без будь-яких проблем. Однак, чим більший розмір, тим довше контролер буде працювати на повній потужності і тим більше тепла він буде генерувати. Без належної вентиляції надлишок тепла може призвести до перегріву контролера і зниження потужності або, в найгіршому випадку, до повного відключення або навіть постійного пошкодження. Тому завжди забезпечуйте достатній вільний простір навколо контролера відповідно до специфікацій виробника, а за потреби додайте вентиляцію з примусовим вентилюванням.

Попередження. ви НІКОЛИ не повинні перевищувати максимальну ВХІДНУ напругу (Voc) або максимальний вхідний струм контролера сонячного заряду!

контролер, сонячної, зарядка, arduino

ВАЖЛИВО. Перевищення дозволено лише на деяких контролерах заряду сонячних панелей MPPT, таких як Victron Energy, Morningstar та EPever. Перевищення розміру інших моделей може призвести до анулювання гарантії та спричинити пошкодження або серйозні травми людей або майна. завжди переконайтеся, що виробник допускає перевищення розмірів і ніколи не перевищуйте максимальну вхідну напругу або струм.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

про розмір сонячної батареї

Як вже згадувалося раніше, всі сонячні контролери заряду обмежені максимальною вхідною напругою (V. Вольт) і максимальний струм заряду (А. Ампер). Максимальна напруга визначає, скільки панелей можна приєднати (послідовно), а номінальний струм визначатиме максимальний струм заряду і, в свою чергу, акумулятор якого розміру можна заряджати.

Як описано в посібнику раніше, сонячна батарея повинна генерувати струм, близький до струму заряду контролера, який повинен бути правильно підібраний відповідно до розміру батареї. Інший приклад: для акумулятора на 200Аг 12В знадобиться контролер заряду на 20А і сонячна панель потужністю 250 Вт, щоб генерувати близько 20А. (Використовуючи формулу P/V = I, маємо 250 Вт / 12 В = 20 А).

контролер, сонячної, зарядка, arduino

Як показано вище, контролер заряду Victron 100/20 MPPT на 20А разом з батареєю на 12В може заряджати “номінальну” сонячну панель потужністю 290 Вт. Через втрати, описані вище, його також можна використовувати з більшими “негабаритними” панелями потужністю від 300 до 330 Вт. Той самий контролер заряду Victron на 20А, що використовується з батареєю 48В, може бути встановлений з набагато більшою сонячною батареєю з номінальним розміром 1160 Вт.

контролер, сонячної, зарядка, arduino

У порівнянні з контролером заряду Victron MPPT вище, серія Rover від Renogy не допускає перевищення розмірів сонячної батареї. У специфікації Rover вказано, що “максимальна потужність. Вхідна потужність сонячної батареї”, як зазначено вище (не номінальна вхідна потужність). Перевищення розміру серії Rover призведе до анулювання гарантії. Нижче наведено простий посібник з вибору сонячної панелі для акумуляторів різного розміру за допомогою контролерів заряду MPPT серії Rover.

20А сонячний контролер заряду. Акумулятор від 50Ач до 150Ач

  • 20A / 100V MPPT. 12В батарея = 250Вт сонячна батарея (1 x 260Вт панелі)
  • 20A/100V MPPT. Акумулятор 24В = 520 Вт сонячної енергії (2 панелі по 260 Вт)
  • 40A/100V MPPT. 12В батарея = 520Вт сонячна батарея (2 x 260Вт панелі)
  • 40A/100V MPPT. 24В батарея = 1040Вт сонячна батарея (4 x 260Вт панелі)

Пам’ятайте, що лише окремі виробники дозволяють збільшувати розмір сонячної батареї, якщо ви не перевищуєте максимальну напругу або струм контролера заряду. завжди звертайтеся до специфікацій та рекомендацій виробника.

Контролер заряду сонячної батареї Прайс-лист

Старі, прості контролери заряду з ШІМ, або широтно-імпульсною модуляцією, є найдешевшим типом контролерів заряду і коштують всього 40 доларів США за блок на 10 А. На відміну від цього, більш ефективні контролери заряду MPPT коштуватимуть від 80 до 2500 доларів, залежно від номінальної напруги та струму (А). Всі контролери заряду сонячних батарей мають розмір відповідно до струму заряду, який коливається від 10А до 100А. Вартість прямо пропорційна струму заряду і максимальній напрузі (Voc), причому контролери з більшою напругою і струмом є найдорожчими.

Загальний орієнтир вартості сонячних контролерів заряду різного розміру:

  • ШІМ 100В Сонячні контролери до 20А. 40 до 120
  • Сонячні контролери MPPT 100В до 20А. від 90 до 200
  • MPPT 150V Сонячні контролери до 40А. 200 до 400
  • MPPT 150V сонячні контролери до 60A. від 400 до 800
  • MPPT 250V Сонячні контролери до 80А. Від 800 до 1200
  • MPPT 300В сонячні контролери до 100А. 900 до 1500
  • MPPT 600V Сонячні контролери до 100А. від 1600 до 2800

Про автора

Джейсон Сварк. акредитований CEC фахівець з позамережевих сонячних електростанцій, який займається проектуванням та будівництвом позамережевих електростанцій з 2010 року. У цей час він також викладав курс проектування автономних енергосистем в Університеті Свінберна (Тафе). Проживаючи в автономному будинку більше 12 років і спроектувавши, встановивши і проконтролювавши десятки автономних систем, він отримав величезний досвід і знання про те, що потрібно для побудови надійних, високопродуктивних автономних сонячних систем.

Відмова від відповідальності

Це слід використовувати лише як орієнтир. Перш ніж робити будь-які покупки або здійснювати будь-які установки або модифікації, пов’язані з сонячними батареями, ви повинні звернутися до всіх специфікацій виробника та посібників з монтажу. Всі роботи повинні виконуватися кваліфікованою особою.

Залишити відповідь