घर का बना सौर MPPT सर्किट - गरीब आदमी का अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकर

MPPT अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकर के लिए खड़ा है, जो कि एक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम है जिसे सौर पैनल मॉड्यूल से अलग-अलग बिजली उत्पादन को अनुकूलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे कि कनेक्टेड बैटरी सौर पैनल से अधिकतम उपलब्ध बिजली का शोषण करती है।

परिचय

नोट: इस पोस्ट में चर्चा की गई MPPT सर्किट पारंपरिक नियंत्रण विधियों जैसे 'Perturb और अवलोकन', 'Incremental conductance,' करंट स्वीप ',' Constant voltage '...... आदि आदि को नियोजित नहीं करते हैं ... बल्कि यहाँ हम ध्यान केंद्रित करें और कुछ बुनियादी चीजों को लागू करने का प्रयास करें:

1. यह सुनिश्चित करने के लिए कि सौर पैनल से इनपुट 'वॉटेज' हमेशा लोड तक पहुंचने वाले आउटपुट 'वॉटेज' के बराबर होता है।
2. 'घुटने का वोल्टेज' कभी भी लोड से परेशान नहीं होता है और पैनल के एमपीपीटी क्षेत्र को कुशलता से बनाए रखा जाता है।

क्या है घुटने का वोल्टेज और एक पैनल का करंट:

सीधे शब्दों में कहें, घुटने वोल्टेज है 'ओपन सर्किट वोल्टेज' पैनल का स्तर, जबकि घुटने वर्तमान है 'शॉर्ट सर्किट करेंट' किसी भी समय पैनल की माप।

यदि उपरोक्त दोनों को जहाँ तक संभव हो बनाए रखा जाता है, तो भार को अपने पूरे ऑपरेशन में MPPT शक्ति प्राप्त करना माना जा सकता है।

इससे पहले कि हम प्रस्तावित डिजाइन में तल्लीन हो जाएं, आइए पहले कुछ बुनियादी तथ्यों से परिचित हों सौर बैटरी चार्ज

हम जानते हैं कि सौर पैनल से उत्पादन सीधे सूर्य के प्रकाश की डिग्री के अनुपात में होता है, और परिवेश का तापमान भी। जब सूर्य की किरणें सौर पैनल के लंबवत होती हैं, तो यह अधिकतम वोल्टेज उत्पन्न करती है, और बिगड़ती जाती है क्योंकि कोण 90 डिग्री से दूर हो जाता है। पैनल के चारों ओर वायुमंडलीय तापमान भी पैनल की दक्षता को प्रभावित करता है, जो तापमान में वृद्धि के साथ आता है। ।

इसलिए हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि जब सूर्य की किरणें पैनल के ऊपर 90 डिग्री के पास होती हैं और जब तापमान 30 डिग्री के आसपास होता है, तो पैनल की दक्षता अधिकतम की ओर होती है, दर घट जाती है क्योंकि उपरोक्त दो पैरामीटर उनके रेटेड मूल्यों से दूर चले जाते हैं।

उपरोक्त वोल्टेज आमतौर पर बैटरी चार्ज करने के लिए उपयोग किया जाता है, ए लेड एसिड बैटरी , जो बदले में एक पलटनेवाला के संचालन के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि बस के रूप में सौर पैनल के अपने ऑपरेटिंग मानदंड हैं , बैटरी भी कम नहीं है और आशावादी शुल्क लेने के लिए कुछ सख्त शर्तें पेश करता है।

स्थितियां यह हैं कि, बैटरी को शुरू में अपेक्षाकृत उच्च धारा पर चार्ज किया जाना चाहिए जो कि बैटरी के सामान्य रेटिंग से 15% अधिक होने पर धीरे-धीरे घटकर लगभग शून्य हो जाना चाहिए।

11.5V के आसपास एक वोल्टेज के साथ पूरी तरह से डिस्चार्ज की गई 12V बैटरी को मानते हुए, शुरू में लगभग C / 2 की दर से चार्ज किया जा सकता है (बैटरी का C = AH), यह बैटरी को जल्दी से भरना शुरू कर देगा और इसके वोल्टेज को खींच सकता है लगभग 13V कुछ घंटों के भीतर।

इस बिंदु पर वर्तमान को सी / 5 दर कहने के लिए स्वचालित रूप से कम किया जाना चाहिए, यह फिर से बैटरी को नुकसान पहुंचाए बिना तेज चार्जिंग गति को बनाए रखने में मदद करेगा और अगले 1 घंटे के भीतर इसके वोल्टेज को लगभग 13.5V तक बढ़ा देगा।

उपरोक्त चरणों का पालन करते हुए, अब वर्तमान को C / 10 की दर से और कम किया जा सकता है, जो चार्जिंग दर को सुनिश्चित करता है और गति धीमी नहीं होती है।

अंत में जब बैटरी वोल्टेज 14.3V के आसपास पहुंच जाता है, तो प्रक्रिया को C / 50 दर तक कम किया जा सकता है जो चार्जिंग प्रक्रिया को लगभग बंद कर देता है फिर भी चार्ज को निचले स्तर तक गिरने से रोकता है।

पूरी प्रक्रिया एक गहरी छुट्टी दे दी बैटरी चार्ज करती है 6 घंटे के भीतर बैटरी के जीवन को प्रभावित किए बिना।

एक एमपीपीटी वास्तव में यह सुनिश्चित करने के लिए नियोजित किया जाता है कि उपरोक्त प्रक्रिया एक विशेष सौर पैनल से बेहतर तरीके से निकाली गई है।

एक सौर पैनल उच्च वर्तमान आउटपुट प्रदान करने में असमर्थ हो सकता है, लेकिन यह निश्चित रूप से उच्च वोल्टेज प्रदान करने में सक्षम है।

सौर पैनल आउटपुट के उपयुक्त अनुकूलन के माध्यम से उच्च वोल्टेज स्तरों को उच्च वर्तमान स्तरों में बदलने के लिए चाल होगी।

अब चूंकि उच्च वोल्टेज से उच्च धारा तक के रूपांतरण और इसके विपरीत केवल हिरन बूस्टर कन्वर्टर्स के माध्यम से लागू किया जा सकता है, एक अभिनव विधि (हालांकि थोड़ा भारी) एक चर प्रारंभ करनेवाला सर्किट का उपयोग करना होगा, जिसमें प्रारंभ करनेवाला के पास कई switchable डिब्बे होंगे, ये अलग-अलग सूरज की रोशनी के जवाब में एक स्विचिंग सर्किट द्वारा नल को टॉगल किया जा सकता है ताकि सूरज की धूप की परवाह किए बिना लोड पर आउटपुट हमेशा स्थिर रहे।

निम्नलिखित चित्र के संदर्भ में अवधारणा को समझा जा सकता है:

सर्किट आरेख

LM3915 को मुख्य प्रोसेसर आईसी के रूप में उपयोग करना

उपरोक्त आरेख में मुख्य प्रोसेसर है आईसी LM3915 जो घटते सूरज की रोशनी के जवाब में इसके आउटपुट को क्रमिक रूप से ऊपर से नीचे तक स्विच करता है

इन आउटपुट को स्विचिंग पावर ट्रांजिस्टर के साथ कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जो कि फेराइट सिंगल लॉन्ग इंसट्रक्टर कॉइल के विभिन्न नलों से जुड़े होते हैं।

प्रारंभ करनेवाला का सबसे निचला छोर एक NPN पावर ट्रांजिस्टर के साथ जुड़ा हुआ देखा जा सकता है जिसे बाहरी रूप से कॉन्फ़िगर किए गए थरथरानवाला सर्किट से लगभग 100kHz आवृत्ति पर स्विच किया जाता है।

पावर ट्रांजिस्टर आईसी आउटपुट के साथ जुड़े अनुक्रमण आईसी आउटपुट के जवाब में स्विच करते हैं, पैनल वोल्टेज और 100kHz आवृत्ति के साथ प्रारंभ करनेवाला के उपयुक्त नल को जोड़ते हैं।

यह प्रारंभ करनेवाला बदल उचित रूप से गणना की जाती है कि इसके विभिन्न नल पैनल वोल्टेज के साथ संगत हो जाते हैं क्योंकि इन्हें आईसी आउटपुट ड्राइवर चरणों द्वारा स्विच किया जाता है।

इस प्रकार कार्यवाही यह सुनिश्चित करती है कि जब सूर्य की तीव्रता और वोल्टेज गिरता है, तो यह उचित रूप से प्रारंभ करनेवाला के प्रासंगिक नल के साथ जुड़ा हुआ है, जो कि उनकी गणना की गई रेटिंग के अनुसार सभी दिए गए नलों पर लगभग एक निरंतर वोल्टेज बनाए रखता है।

आइए निम्नलिखित परिदृश्य की सहायता से कार्यप्रणाली को समझते हैं:

मान लीजिए कि कुंडल 30V सौर पैनल के साथ संगत होने के लिए चुना गया है, इसलिए अत्यधिक धूप में चलिए मान लेते हैं कि सबसे ऊपरी बिजली ट्रांजिस्टर को IC द्वारा स्विच किया जाता है जो पूरे कुंडल को दोलन करने के लिए विषय बनाता है, यह पूरे 30V को पूरे उपलब्ध होने की अनुमति देता है कुंडली के चरम छोर।

अब मान लीजिए कि सूरज की रोशनी 3V से गिरती है और इसके उत्पादन को 27V तक कम कर देती है, तो IC को जल्दी से होश आ जाता है, जैसे कि ऊपर से पहला ट्रांजिस्टर अब स्विच ऑफ हो जाता है और दूसरा ट्रांजिस्टर सीक्वेंस स्विच ऑन करता है।

ऊपर की गई कार्रवाई, एक मिलान प्रारंभ करनेवाला नल से वोल्टेज की प्रतिक्रिया को निष्पादित करने वाले शीर्ष निष्पादन से प्रारंभ करनेवाला के दूसरे नल (27V टैप) का चयन करती है, यह सुनिश्चित करती है कि कुंडली कम वोल्टेज के साथ बेहतर रूप से दोलन करती है ... इसी तरह, अब चूंकि सूर्य का प्रकाश संबंधित ट्रांजिस्टर को आगे बढ़ाता है। प्रासंगिक प्रारंभकर्ता नल के साथ 'शेक हैंड्स', जो उपलब्ध सौर वोल्टेज के अनुरूप, एक सही मिलान और प्रारंभक के कुशल स्विचिंग सुनिश्चित करता है।

सौर पैनल और स्विचिंग हिरन / बूस्टर प्रारंभकर्ता के बीच उपर्युक्त प्रतिक्रिया के कारण ... प्रासंगिक बिंदुओं पर नल के वोल्टेज को सूरज की स्थिति की परवाह किए बिना दिन के माध्यम से एक निरंतर वोल्टेज बनाए रखने के लिए माना जा सकता है ...।

उदाहरण के लिए मान लें कि यदि प्रारंभ करनेवाला को 27 वी, 24 वी, 21 वी, 18 वी, 15 वी, 12 वी, 9 वी, 6 वी, 3 वी, 0 वी के बाद के नलों में 30V का उत्पादन किया जाता है, तो इन सभी वोल्टेजों को ग्रहण किया जा सकता है। सूरज की रोशनी की परवाह किए बिना इन नलों पर लगातार।

कृपया यह भी याद रखें कि इन वोल्टेज को पैनल वोल्टेज की तुलना में उच्च या निम्न वोल्टेज को प्राप्त करने के लिए उपयोगकर्ता चश्मा के अनुसार बदला जा सकता है।

ऊपर दिखाए गए सर्किट को फ्लाईबैक टॉपोजी में भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है:

उपरोक्त दोनों विन्यासों में, सौर उत्पादन की परवाह किए बिना वोल्टेज और वाट क्षमता के संदर्भ में उत्पादन स्थिर और स्थिर रहने वाला है।

I / V ट्रैकिंग विधि का उपयोग करना

निम्नलिखित सर्किट अवधारणा यह सुनिश्चित करती है कि पैनल का MPPT स्तर कभी भी लोड से बहुत अधिक परेशान नहीं होता है।

सर्किट पैनल के MPPT 'घुटने' स्तर को ट्रैक करता है और यह सुनिश्चित करता है कि लोड को अधिक कुछ भी उपभोग करने की अनुमति नहीं है जो पैनल के इस घुटने के स्तर में गिरावट का कारण हो सकता है।

आइए जानें कि यह कैसे एक साधारण एकल opamp I / V ट्रैकिंग सर्किट का उपयोग करके किया जा सकता है।

कृपया ध्यान दें कि एक हिरन कनवर्टर के बिना जो डिजाइन होते हैं, वे लोड के लिए अतिरिक्त वोल्टेज को वर्तमान में बराबर नहीं कर पाएंगे, और इस संबंध में विफल हो सकते हैं, जिसे किसी भी एमपीपीटी डिजाइन की महत्वपूर्ण विशेषता माना जाता है।

एक बहुत ही सरल लेकिन प्रभावी एमपीपीटी प्रकार का उपकरण एक LM338 आईसी और एक ओप्पैम्प्स को नियोजित करके बनाया जा सकता है।

इस अवधारणा में, जो मेरे द्वारा डिज़ाइन की गई है, सेशन amp को इस तरह से कॉन्फ़िगर किया गया है कि यह पैनल के तात्कालिक एमपीपी डेटा को रिकॉर्ड करता रहे और तात्कालिक लोड खपत के साथ इसकी तुलना करता है। यदि यह लोड किए गए डेटा को इस संग्रहीत डेटा से अधिक पाता है, तो यह लोड को काट देता है ...

आईसी 741 चरण सौर ट्रैकर अनुभाग है और पूरे डिजाइन का दिल बनाता है।

सौर पैनल वोल्टेज आईसी के इनवर्टिंग पिन 2 को खिलाया जाता है, जबकि समान को नॉन-इनवर्टिंग पिन 3 पर लागू किया जाता है, जो श्रृंखला में तीन 1N4148 डायोड का उपयोग करते हुए लगभग 2 वी की गिरावट के साथ होता है।

उपरोक्त स्थिति लगातार IC के pin3 को IC2 के आउटपुट pin6 के पार शून्य वोल्टेज सुनिश्चित करने वाले pin2 की तुलना में एक शेड कम रखती है।

हालांकि एक अकुशल अधिभार की एक घटना में, जैसे कि बेमेल बैटरी या उच्च वर्तमान बैटरी, सौर पैनल वोल्टेज लोड द्वारा नीचे खींचने के लिए जाता है। जब ऐसा होता है तो पिन 2 वोल्टेज भी गिरना शुरू हो जाता है, हालांकि पिन 3 पर 10uF कैपेसिटर की उपस्थिति के कारण, इसकी क्षमता ठोस रहती है और उपरोक्त ड्रॉप का जवाब नहीं देता है।

स्थिति तुरन्त pin3 को pin2 से उच्च जाने के लिए मजबूर करती है, जो बदले में BJ6 BC547 पर स्विच करते हुए, pin6 को उच्च करती है।

BC547 अब तुरंत LM338 को बैटरी से वोल्टेज को काटकर निष्क्रिय कर देता है, चक्र IC की रेटेड गति के आधार पर तीव्र गति से स्विच करता रहता है।

उपरोक्त ऑपरेशन सुनिश्चित करते हैं कि सौर पैनल वोल्टेज कभी भी नहीं गिरता है या लोड से नीचे नहीं जाता है, पूरे हालत में एमपीपीटी बनाए रखता है।

चूंकि एक रैखिक आईसी LM338 का उपयोग किया जाता है, इसलिए सर्किट फिर से थोड़ा अक्षम हो सकता है .... उपाय है कि LM338 चरण को हिरन कनवर्टर के साथ बदल दिया जाए ... जो कि डिजाइन को अत्यंत बहुमुखी और एक सच्चे एमपीपीटी के साथ तुलनीय बना देगा।

नीचे दिखाया गया है कि एक एमपीपीटी सर्किट एक हिरन कनवर्टर टोपोलॉजी का उपयोग कर रहा है, अब डिजाइन बहुत मायने रखता है और एक सच्चे एमपीपीटी के बहुत करीब दिखता है

48V MPPT सर्किट

उपरोक्त सरल एमपीपीटी सर्किट को उच्च वोल्टेज बैटरी चार्जिंग को लागू करने के लिए संशोधित किया जा सकता है, जैसे कि निम्न 48 वी बैटरी एमपीपीटी चार्जर सर्किट।

विचार मेरे द्वारा विशेष रूप से विकसित किए गए हैं।