شارژرهای صنعتی

کنترل شارژر MPPT با توان ۱۴۰ وات

مهندس سعید جباری
نوشته شده توسط مهندس سعید جباری

همانطوری که میدانید امروزه شارژرها نقش بسزایی را در ضمینه ذخیره انرژی از منابع تجدید پذیر را بعهده دارند و طراحان این نوع شارژرها تا آنجایی که میتوانند سعی در افزایش راندمان و کارایی این نوع شارژرها دارند.، کنترل شارژر MPPT با توان ۱۴۰ وات یکی از این شارژرهای با کیفیت محسوب میشود. شارژرهایی که برای سیستمهای سولار مورد استفاده قرار میگیرند به دو دسته تقسیم بندی میشوند.

۱- شارژر از نوع  PWM یا PULSE WIDTH MODULATION
این نوع شارژرها برای توانهای پایین پاسخگو هستند و از لحاظ قیمت جز شارژرهای ارزان محسوب میشوند. از ویژگیهای شارژرهای PWM میتوان به این نکته اشاره کرد که ولتاژ پنل خورشیدی را نزدیک به ولتاژ باطری در نظر میگیرند و با اعمال پالس PWM به یک سوئیچ قدرت ولتاژ و جریان لازم برای شارژ باطریها را تامین میکنند.

۲- شارژر از نوع  MPPT یا MAXIMUM POWER POINT TRACKING
این نوع شارژرها برای هر توانی پاسخگو میباشند و بزرگترین و اصلی ترین ویژگی این نوع شارژر نسبت به شارژر قبلی راندمان بالا و بازه ولتاژ ورودی زیاد شارژ کنترلر میباشد. از ویژگیهای این شارژ کنترلر میتواند به موارد زیر اشاره کرد.
*. ۳۰ الی ۴۵ درصد راندمان بیشتر
*. بازه وسیع ولتاژ ورودی جهت کاهش تلفات در کابلها
*. توانایی شارژ باطری در حداقل توان ورودی
*. قابلیت شارژ باطری در حالت Float
*. قابلیت شارژ باطری در حالت Boost ( زمانی که ولتاژ باطری به خاطر هوای سرد پایین آمده )

در بالا چند مورد از ویژگیهای شارژرهای PWM و MPPT گفته شد ولی برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این نوع مدارات میتوانید به سایتهای زیر مراجعه کنید:
۱- Which solar charge controller: PWM or MPPT?
۲- What the Heck is an MPPT Charge Controller?
۳- PWM vs MPPT Solar Charge Controllers
۴- MPPT vs PWM Solar Controllers

ما در مرحله اول بورد قدرت این شارژر را با در نظر گرفتن تمام مدارات جانبی طراحی کردیم، بعد از طراحی بلوک قدرت توسط بورد آموزشی میکروکنترلر PIC بخش کنترلی این مدار را پیاده سازی کردیم و در آخر نسخه بهینه شده بورد کنترلی را بر روی بلوک قدرت قرار دادیم. از این رو شما در زیر عکسهایی از هر دو بورد را مشاهده میکنید. از ویرژگیهای این کنترل شارژ میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
۱- بازه ولتاژ ورودی از ۱۵ الی ۶۰ ولت DC
۲- قابلیت تنظیم ولتاژ خروجی در دو حالت دستی ( توسط مولتی ترن ) و دیجیتال ( توسط میکروکنترلر )
۳- قابلیت تنظیم جریان خروجی از ۰٫۱۵ آمپر تا ۱۰ آمپر در دو حالت دستی ( توسط مولتی ترن ) و دیجیتال ( توسط میکروکنترلر )
۴- دارای دو نوع سیستم حفاظتی برای تشخیص ولتاژ پایین سولار یا توربین
۵- دارای ترمینال خروجی بار با حداکثر جریان ۴۰ آمپر
۶- قابلیت تنظیم جریان مناسب بار با توجه به مقدار جریان باطری
۷- قابلیت تشخیص اتصال کوتاه در خروجی و قطع کن اتوماتیک
۸- قابلیت روشن/خاموش کردن بار خروجی در دو حالت دستی و اتوماتیک
۹- قابلیت شارژر باطری در مد شناور ( Float Charge ) و مد ( Boost Charge )
۱۰- دارای دیود در خروجی شارژر جهت جلوگیری از دشارژ باطری
۱۱- دارای راندمان بالا ۹۲ درصد در بار کامل ( ۱۴ ولت ۱۰ آمپر )

بورد کنترلی از یک میکروکنترلر شرکت Microchip به شماره PIC16F877A تشکیل شده است که برنامه آن به زبان C وتحت کامپایلر CCS نوشته شده، این میکروکنترلر ۵ عدد پارامتر آنالوگ را دریافت میکند و بنابه مقادیر دریافت شده دیوتی سایکل مناسب جهت شارژ باطری را به بورد قدرت ارسال میکند. بر روی بورد مبدل DC-DC دو عدد سنسور ACS712 جهت سنس جریان ورودی ( سولار یا توربین ) و جریان شارژ تعبیه شده است. میکروکنترلر با اندازه گیری ولتاژهای ورودی و جریانهای سنس شده توان خروجی را بنا به توان ورودی توسط پالس PWM تنظیم میکند. در این حالت ما میتوانیم در حداقل توان ورودی نیز باطری را شارژ کنیم که اینکار باعث افزایش راندمان شارژ میشود. در زیر تصاویری از کنترل شارژ را مشاهده میکنید.

شارژر MPPT با بورد آموزشی میکروکنترلر PIC 

شارژر MPPT با بورد اصلاح شده 

 

درباره نویسنده

مهندس سعید جباری

مهندس سعید جباری

۶ نظر

  • ممنون بابت پاسخ کامل.
    بحث بوست و شارژ شناور رو کامل متوجه شدم.
    فقط اینکه در شارژ MPPt جریان باتری رو با جریان ورودی توسط سنس جریان و میکروکنترلر با جریان ورودی تنظیم میکنید. درسته متوجه شدم؟

    • نه دوست عزیز. جریان خروجی به توان ورودی بستگی داره!!!! مثلا شما پنلتون ۴۲ ولت ۲ آمپره و میخواین باطری ۱۲ ولتی رو تا ولتاژ مثالا ۱۴ ولت شارژ کنید. با فرض ایده آل بودن مدارات و ۱۰۰ درصد بودن راندمان اگه توان ورودی شما ۸۴ وات باشه توان خروجی شما هم ۸۴ وات خواهد شد ولی با ولتاژ ۱۴ ولت ۶ آمپر! امیدوارم تونسته باشم که توضیح بدم.

      • جناب مهندس جباری سلام عرض ادب خدمت تون !
        میخواستم یک معلومات برایم بدهید اگر زحمت تون نمیشه
        سولار ۲۵۰ امپر باطری ۱۹۰ امپر شارژ کنترولر ۳۰ امپر است
        آیا مشکل به باطری ایجاد نمیکند ؟
        منتظر جواب تون هستم

        • با سلام و درود
          اصلا سولارتون باشه ۱۰۰۰ آمپر! این شارژ کنترلر هست که تعیین میکنه باطری با چه جریانی شارژ بشه.
          جریان ۳۰ آمپر برای باطری ۱۹۰ آمپری کاملا مناسب و معقول هست. فقط یه خورده زمان شارژ میره بالا. اگه از شارژر کنترلر ۵۰ آمپری استفاده کنید باز هیچ مشکلی برای باطری و طول عمرش پیش نمیاره.

  • سلام.
    اگه میشه در مورد موارد زیر توضیح دهید (ترجیحا کامل و اگر فایلی دارید هم قرار بدید)
    float charge
    boost charge
    و
    ]mppt

    • با سلام و درود
      ما در عمل و بطور معمول از دو روش شارژ برای باطریها استفاده میکنیم.

      روش اول Float Charge : مثال کاربردی در دستگاه های UPS ، چرا در UPS ها از این نوع روش استفاده میکنیم؟ چون در این روش باطریها ۲۴ ساعت شبانه روز به شارژر وصل هستند و حتی اگه باطری بطور کامل شارژ شده باشه هم هیچ وقت شارژر از باطری جدا نمیشه. از این رو ولتاژ شارژ باطری در این روش بین ۱۳٫۶ الی ۱۳٫۸ ولت باید باشد. البته باید این مورد رو هم خدمتتون عرض کنم که بر روی باطریهای پدر مادر دار ولتاژ مورد نیاز برای شارژ در حالت Float رو با پارامتر Standby شارژ مینویسن. در لینک زیر میتونید تصویر یک باطری مرغوب و با کیفیت رو مشاهده کنید.

      روش دوم Cycle Charge : مثال کاربردی در ولیچرهای برقی، از این روش زمانی استفاده میکنیم که میخواهیم باطری را در جا و مکانی بکار ببریم که دسترسی به شارژر نداریم و دوست داریم از حداکثر توان باطری برای شارژ دهی استفاده کنیم. مثل ویلچر که فرد استفاده کننده در طول شب آن را به شارژر وصل میکند تا کل روز از آن استفاده کند یا نقشه بردارانی که در صحرا و دل کوه ها و دره مشغول کار هستند نیاز به باطری با حداکثر توان شارژ دهی و حداقل ابعاد دارند! در این حالت زمان شارژ بیشتر از حالت Float میباشد و دلیل آن هم بیشتر بود ولتاژ شارژ است که باید باطری را با ولتاژی بین ۱۴٫۴ الی ۱۴٫۹ ولت شارژ کنیم ولی باید به این نکته نیز توجه داشته باشیم که ۱۰۰ درصد برای این روش باید مدار قطع کن طراحی کنیم که در غیر این صورت طول عمر باطری کاهش پیدا میکند و احتمال باد کرد بدنه باطری و افزایش دما و انفجار وجود دارد ( البته انفجار مبالغه شد! ). اما بحث Boost Charge زمانی صورت میگیره که باطری بیشتر از مقدار استانداردش دشارژ شده باشه و برای احیای باطری نیاز به یک ولتاژ و جریان اولیه بالایی است که در یک لحظه شارژر با حداکثر توان خودش باطری رو شارژ میکنه و این عمل مثال شکی است که باطری رو بیدار میکنه. دراین حالت ولتاژ باطری بین ۱۴/۴ الی ۱۴/۹ ولت در نظر میگیرند و شیر جریان رو باز میکنند تا در یک آن باطری ولتاژ رو هم سطح ولتاژ شارژر بکنه.

      لینک: عکس باطری

      و اما MPPT یا همون MAXIMUM POWER POINT TRACKING یک روش برای شارژ باطری میباشد که در کنترل شارژهایی که برای سیستمهای سولار طراحی شده است کاربرد دارد. در این روش شارژر بطور کاملا هوشمند حداکثر توان پنل خورشیدی را لحظه به لحظه بررسی و بنابه توان ورودی توان خروجی یا به عبارت شیر جریان خروجی رو باز یا بسته میکند. این نوع روش شارژ جز بهترین روشهای شارژ برای سیستمهای خورشیدی به حساب میآید که از راندمان بالایی حدودی ۹۸ درصد برخوردار است حتی در بعضی از این شارژها سیستم بقدری دقیق طراحی میشه که با نور چراغ ماشین یا نور مهتاب هم باطری رو شارژ میکنه حتی اگه جریان شارژ کمتر از چند میلی آمپر باشه. اگه تو گوگل عبارت MAXIMUM POWER POINT TRACKING سرچ بزنید مطالب خوب و مفید براتون میاره.

نظر بدهید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.