Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời dùng LT3652 : Hầu hết mọi hệ thống sử dụng Năng lượng mặt trời đều có Pin đi kèm với nó phải được sạc từ năng lượng mặt trời và sau đó năng lượng từ pin sẽ được sử dụng để truyền tải. Có nhiều sự lựa chọn để sạc pin lithium, chúng tôi cũng đã chế tạo một mạch sạc pin Lithium đơn giản trước đây. Nhưng để sạc pin bằng bảng điều khiển năng lượng mặt trời, sự lựa chọn phổ biến nhất là cấu trúc liên kết MPPT hoặc bộ theo dõi điểm công suất tối đa vì nó cung cấp độ chính xác tốt hơn nhiều so với các phương pháp khác như bộ điều khiển sạc PWM.
MPPT là một thuật toán thường được sử dụng trong bộ sạc năng lượng mặt trời. Bộ điều khiển sạc đo điện áp đầu ra từ các bảng và điện áp pin, sau đó bằng cách lấy hai dữ liệu này, nó sẽ so sánh chúng để quyết định công suất tốt nhất mà bảng có thể cung cấp để sạc pin. Trong bất kỳ tình huống nào, cho dù trong điều kiện ánh sáng mặt trời tốt hay kém, bộ điều khiển sạc MPPT sử dụng hệ số công suất đầu ra tối đa này và chuyển đổi hệ số này thành điện áp và dòng điện sạc tốt nhất cho pin. Bất cứ khi nào sản lượng điện từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời bị giảm, dòng điện sạc pin cũng giảm.
Do đó, trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém, pin liên tục được sạc theo đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Điều này thường không xảy ra ở các bộ sạc năng lượng mặt trời thông thường. Bởi vì mỗi tấm pin mặt trời đi kèm với một dòng điện đầu ra tối đa và một dòng điện ngắn mạch. Bất cứ khi nào bảng điều khiển năng lượng mặt trời không thể cung cấp đầu ra dòng điện thích hợp, điện áp sẽ giảm đáng kể và dòng tải không thay đổi và vượt qua định mức dòng ngắn mạch làm cho điện áp đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời bằng không. Do đó, quá trình sạc sẽ bị dừng hoàn toàn trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém. Nhưng MPPT cho phép sạc pin ngay cả trong điều kiện ánh sáng mặt trời kém bằng cách kiểm soát dòng điện sạc của pin.
MPPT có hiệu quả khoảng 90-95% trong quá trình chuyển đổi. Tuy nhiên, hiệu quả cũng phụ thuộc vào nhiệt độ trình điều khiển năng lượng mặt trời, nhiệt độ pin, chất lượng bảng điều khiển năng lượng mặt trời và hiệu suất chuyển đổi. Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo bộ sạc MPPT năng lượng mặt trời cho pin lithium và kiểm tra đầu ra. Bạn cũng có thể xem Dự án giám sát pin năng lượng mặt trời dựa trên IoT trong đó chúng tôi giám sát một số thông số pin quan trọng của pin lithium được lắp đặt trong Hệ mặt trời.
Bộ điều khiển sạc MPPT
Mạch điều khiển sạc MPPT mà chúng tôi thiết kế trong dự án này sẽ có thông số kỹ thuật sau đây.
- Nó sẽ sạc pin 2P2S (6.4-8.4V)
- Dòng sạc sẽ là 600mA
- Nó sẽ có một tùy chọn sạc bổ sung bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi.
Các linh kiện cần thiết để xây dựng bộ điều khiển MPPT
- Trình điều khiển LT3652
- 1N5819 – 3 chiếc
- Biến trở 10k
- Tụ điện 10uF – 2 chiếc
- LED xanh
- Đèn LED màu cam
- Điện trở 220k
- Điện trở 330k
- Điện trở 200k
- Cuộn cảm 68uH
- Tụ điện 1uF
- Tụ điện 100uF – 2 chiếc
- Pin – 7.4V
- 1k điện trở 2 chiếc
- Socket
Sơ đồ bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời dùng LT3652
Bạn có thể tìm thấy đầy đủ Mạch điều khiển sạc năng lượng mặt trời trong hình ảnh bên dưới. Bạn có thể nhấp vào nó để xem toàn trang để có khả năng hiển thị tốt hơn.
Mạch sử dụng LT3652 là bộ sạc pin nguyên khối hoàn chỉnh hoạt động trên dải điện áp đầu vào 4,95V đến 32V . Do đó, phạm vi đầu vào tối đa là 4,95V đến 32V cho cả năng lượng mặt trời và bộ chuyển đổi. LT3652 cung cấp đặc tính dòng điện không đổi / điện áp không đổi . Nó có thể được lập trình thông qua các điện trở cảm biến dòng cho dòng điện tối đa là 2A.
Trên phần đầu ra, bộ sạc sử dụng tham chiếu phản hồi điện áp nổi 3,3V, vì vậy bất kỳ điện áp nổi mong muốn nào của pin lên đến 14,4V đều có thể được lập trình bằng bộ chia điện trở. LT3652 cũng có bộ hẹn giờ an toàn có thể lập trình được bằng cách sử dụng một tụ điện đơn giản. Nó được sử dụng để kết thúc phí sau khi đạt đến thời gian mong muốn. Nó rất hữu ích để phát hiện lỗi của pin.
LT3652 yêu cầu thiết lập MPPT trong đó chiết áp có thể được sử dụng để đặt điểm MPPT. Khi LT3652 được cấp nguồn bằng bảng điều khiển năng lượng mặt trời, vòng điều chỉnh đầu vào được sử dụng để duy trì bảng điều khiển ở công suất đầu ra cao nhất. Từ nơi quy định được duy trì phụ thuộc vào chiết áp thiết lập MPPT.
VR1 được sử dụng để đặt điểm MPPT. R2, R3 và R4 được sử dụng để đặt điện áp sạc pin 2S (8,4V). Công thức đặt điện áp pin là :
RFB1 = (VBAT (FLT) • 2,5 • 10 5 ) /3,3 và RFB2 = (RFB1 • (2,5 • 10 5 )) / (RFB1 - (2,5 • 10 5 ))
Tụ điện C2 được sử dụng để thiết lập bộ đếm thời gian sạc. Bộ hẹn giờ có thể được đặt bằng công thức dưới đây :
tEOC = CTIMER • 4,4 • 10 6 (Trong giờ)
D3 và C3 là diode tăng cường và tụ điện tăng cường. Nó điều khiển công tắc bên trong và tạo điều kiện cho transistor bão hòa. Pin tăng áp hoạt động từ 0V đến 8,5V.
R5 và R6 là một điện trở cảm biến dòng điện được kết nối song song. Dòng sạc có thể được tính bằng công thức dưới đây-
RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)Điện trở cảm biến dòng trong sơ đồ được chọn 0,5 Ohms và 0,22 Ohms song song tạo ra 0,15 Ohms. Sử dụng công thức trên, nó sẽ tạo ra dòng điện gần như 0,66A. C4, C5 và C6 là tụ lọc đầu ra.
Giắc cắm DC được kết nối theo cách sao cho bảng điều khiển năng lượng mặt trời sẽ bị ngắt kết nối nếu giắc cắm bộ chuyển đổi được cắm vào ổ cắm bộ chuyển đổi. D1 sẽ bảo vệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoặc bộ chuyển đổi khỏi dòng điện ngược trong khi không có điều kiện sạc.
Thiết kế PCB Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời dùng LT3652
Đối với mạch MMPT đã thảo luận ở trên , chúng tôi thiết kế bảng mạch điều khiển bộ sạc MPPT được hiển thị bên dưới.
Thiết kế có mặt phẳng đồng GND cần thiết cũng như các vias kết nối thích hợp. Tuy nhiên, LT3652 yêu cầu tản nhiệt đủ PCB. Điều này được tạo ra bằng cách sử dụng mặt phẳng đồng GND và đặt vias trong mặt phẳng hàn đó.
