Circuitos de carregamento de baterias solares, eólicas e híbridas

O artigo explica um circuito híbrido de carregador de bateria eólica e solar de entrada dupla que usa componentes baratos e comuns.

A ideia foi solicitada por um dos membros interessados ​​deste blog.

As especificações técnicas

Bem depois do meio dia, senhor, estou projetando um “circuito regulador de colheita de energia solar e eólica” que tem duas entradas e uma saída.
O painel solar fotovoltaico (0-21 V DC) e a outra entrada é uma turbina eólica (15 V DC).
O circuito deve ser projetado para carregar uma bateria de 12v. A corrente de saída fornecida à bateria carregada não deve fornecer mais do que 3,5A.
Meu grupo e eu pegamos alguns circuitos da Internet e os simulamos usando o pspice, nenhum deles nos fornece a corrente de saída de 3,5 A. Por favor, senhor, você pode nos ajudar com exemplos de circuitos que podemos usar?

O desenho

Em um dos meus posts anteriores, introduzi um conceito semelhante que permitia carregar uma bateria de duas fontes de energia, como eólica e solar, simultaneamente e sem a necessidade de qualquer intervenção manual.

O projeto acima é baseado no conceito de PWM e, portanto, pode ser um pouco complexo e difícil para um leigo ou um novo hobby otimizar.

O circuito aqui apresentado oferece exatamente as mesmas características, ou seja, permite carregar uma bateria de duas fontes diferentes, mantendo o design extremamente simples, eficiente, econômico e descomplicado.

Vamos entender o circuito em detalhes com a ajuda da seguinte explicação:

Diagrama de circuito

circuitos de carregamento de baterias solares eolicas e hibridas

A figura acima mostra o circuito híbrido proposto para o carregamento de baterias híbridas solares eólicas, que usa componentes muito comuns, como opamps e transistores.

Podemos ver dois estágios opamp exatamente semelhantes empregados, um no lado esquerdo da bateria e outro no lado direito da bateria.

O estágio opamp no lado esquerdo é responsável por aceitar e regular a fonte de energia eólica, enquanto o estágio opamp no lado direito processa eletricidade solar para carregar a bateria comum no meio.

Embora os dois estágios pareçam semelhantes, os modos de regulação são diferentes. O circuito do controlador de energia eólica regula a energia eólica evitando ou curto-circuito o excesso de energia para o solo, enquanto o estágio do processador solar faz o mesmo, mas corta o excesso de energia em vez de evitar.

Os dois modos explicados acima são cruciais, pois nos geradores eólicos, que são essencialmente alternadores, é necessário desviar o excesso de energia e não cortá-la, para que a bobina interna possa se proteger contra sobrecorrente, o que também mantém a velocidade Alternador a taxa controlada

Isso implica que o conceito também pode ser implementado em aplicativos ELC Além disso.

Como o opamp está configurado para funcionar

Agora vamos investigar a operação dos estágios opamp através dos seguintes pontos:

a opamps são configurados como comparadores where pin n. ° 3 (entrada não inversora) é usado como entrada de detecção e pino n. ° 2 (entrada invertida) como entrada de referência.

Os resistores R3 / R4 são selecionados de modo que, com a tensão de carga da bateria necessária, o pino 3 se torne mais alto que o nível de referência do pino 2.

Portanto, quando a energia eólica é aplicada ao circuito esquerdo, o opamp rastreia a tensão e, assim que tenta exceder a tensão limiar definida, o pino 6 do IC aumenta, o que, por sua vez, liga o transistor T1.

O T1 instantaneamente provoca um curto-circuito no excesso de energia, o que restringe a voltagem da bateria ao limite de segurança desejado. Esse processo continua continuamente, garantindo a regulação de tensão necessária nos terminais da bateria.

O estágio opamp no lado do painel solar também implementa a mesma função; no entanto, aqui a introdução do T2 garante que, sempre que a energia solar for superior ao limite definido, o T2 continue cortando-o, regulando assim o fornecimento ao bateria na velocidade de tempo especificada, que protege a bateria e o painel de situações incomuns e ineficientes.

O R4 de ambos os lados pode ser substituído por um pré-definido para facilitar a configuração do limite do nível de carga da bateria.

Estágio de controle atual

De acordo com a solicitação, a corrente da bateria não deve exceder 3,5 ampères. Para regular isso, você pode ver um limitador de corrente separado conectado à bateria negativa.

No entanto, o design mostrado abaixo pode ser usado com uma corrente de até 10 amperes e para carregar uma bateria de até 100 Ah

Esse design pode ser construído usando o seguinte circuito:

circuitos de carregamento de baterias solares eolicas e hibridas

R2 pode ser calculado com a seguinte fórmula:

  • R2 = 0,7 / corrente de carga
  • resistência = 0,7 corrente de carga

Lista de peças para Dual Solar Wind Hybrid Battery Charger Circuit

  • R1, R2, R3, R5, R6 = 10k
  • Z1, Z2 = 3V ou 4,7V, diodo zener de 1/2 watt
  • C1 = 100uF / 25V
  • T1, T2 = TIP142,
  • T3 = BC547
  • D2 = 1N4007
  • LEDs vermelhos = 2nos
  • D1 = diodo retificador de 10 A ou diodo Schottky
  • Opamps = LM358 ou similar

Circuito de carregador híbrido de entrada DC dupla

Um segundo projeto híbrido semelhante a seguir descreve uma idéia simples que permite o processamento de duas fontes diferentes de entradas DC derivadas de diferentes fontes renováveis.

Esse circuito híbrido de processamento de energia renovável também inclui um estágio de conversor que aumenta efetivamente a voltagem para as operações de saída necessárias, como carregar uma bateria. A ideia foi solicitada por um dos leitores interessados ​​deste blog.

As especificações técnicas

Olá, eu sou um estudante de engenharia do ano passado, preciso implementar um helicóptero de entrada múltipla (conversor buck / buck boost integrado) para combinar duas fontes DC (híbridas).

Eu tenho o modelo básico de circuito, você pode me ajudar a projetar o indutor, os valores do capacitor e o circuito de controle do helicóptero? Enviei-lhe um e-mail com o design do circuito.

Operação em circuito.

Conforme mostrado na figura, as seções do IC555 são dois circuitos PWM idênticos posicionados para alimentar o circuito conversor de reforço de entrada dupla contíguo.

As seguintes funções ocorrem quando a configuração exibida é ativada:

Pode-se supor que DC1 seja a fonte de alta CC, como a de um painel solar.

Pode-se presumir que o DC2 é uma fonte de entrada de CC baixa, como a de um gerador de turbina eólica.

Supondo que essas fontes estejam LIGADAS, os respectivos mosfets começam a acionar essas tensões de alimentação através do seguinte circuito de diodo / indutor / capacitância em resposta aos PWMs de porta.

Agora, como os PWMs dos dois estágios podem ter taxas PWM diferentes, a resposta de comutação também será diferente com base nas taxas acima.

No momento em que ambos os mosfets recebem um pulso positivo, as duas entradas são descarregadas através do indutor, causando uma alta onda de corrente na carga conectada. Os diodos isolam efetivamente o fluxo das respectivas entradas para o indutor.

No instante em que o mosfet superior está LIGADO enquanto o mosfet inferior está DESLIGADO, o 6A4 inferior é enviesado para a frente e permite ao indutor um caminho de retorno em resposta à comutação do mosfet superior.
Da mesma forma, quando o moset inferior está ativado e o mosfet superior está desativado, o 6A4 superior fornece o caminho de retorno necessário para o EMF L1.

Basicamente, os mosfets podem ser ativados ou desativados, independentemente de qualquer tipo de tempo que torne as coisas muito fáceis e seguras. Nos dois casos, a carga de saída receberia a energia média esperada (combinada) das duas entradas.

A introdução do resistor 1K e do diodo 1N4007 garante que os dois mosfets nunca recebam uma borda lógica de alto pulso separada, embora a borda descendente possa ser diferente dependendo da configuração PWM respectiva dos 555 ICs.

Será necessário experimentar o indutor L1 para obter o impulso desejado na saída. Um número diferente de voltas do fio de cobre super-esmaltado 22 SWG pode ser usado em uma barra ou placa de ferrite, e a saída é medida para a tensão necessária.

Circuito de carregador de bateria de energia híbrida movido a energia solar, entrada DC dupla



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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