Кичи шамал турбиналары үчүн Boost Converter: 6 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Максималдуу Power Point Tracking (MPPT) контроллери жөнүндөгү акыркы макалада мен шамал турбинасы жана батареяны заряддоо сыяктуу өзгөрүлмө булактан келген энергияны пайдалануунун стандарттуу ыкмасын көрсөттүм. Мен колдонгон генератор тепкич мотору Nema 17 болчу (генератор катары колдонулат), анткени алар бардык жерде арзан жана жеткиликтүү. Степпер моторлорунун чоң артыкчылыгы - алар жай айланганда да жогорку чыңалууда.

Бул макалада мен аз кубаттуу щеткасыз DC моторлору (BLDC) үчүн атайын иштелип чыккан контроллерди сунуштайм. Бул моторлордун көйгөйү - алар иштетилүүчү чыңалуу чыгаруу үчүн бат айлануусу керек. Акырын айланып жатканда, индукцияланган чыңалуу ушунчалык төмөн болгондуктан, кээде диоддун өткөрүлүшүнө да жол бербейт, ал эми ток ушунчалык төмөн болгондуктан, турбинадан батареяга дээрлик эч кандай энергия өтпөйт.

Бул схема ошол эле учурда калыбына келтирүүчү менен күчөтүүнү аткарат. Бул генератордун катушкасында агып жаткан токту максималдаштырат жана ушундай жол менен кубатты төмөнкү ылдамдыкта да колдонсо болот.

Бул макалада схеманы кантип жасоо керектиги түшүндүрүлгөн эмес, бирок сизди кызыктырса, акыркы макаланы текшериңиз.

1 -кадам: Circuit

Акыркы макалада айтылгандай, мен Arduino IDE менен Attiny45 микро контроллерин колдоном. Бул контролер токту (R1 каршылыгын жана оп-ампти колдонуп) жана чыңалууну өлчөйт, кубаттуулукту эсептейт жана үч коммутациялык транзистордун иштөө циклин өзгөртөт. Бул транзисторлор киргизүүнү эске албастан бирге алмаштырылат.

Бул кандайча мүмкүн?

Мен BLDC моторун генератор катары колдонгонум үчүн, BLDC терминалындагы чыңалуу үч фазалуу синус: үч синус 120 ° жылган (2-сүрөттү караңыз). Бул системанын жакшы жери, бул синустун суммасы каалаган убакта нөлгө барабар. Ошентип, үч транзистор өткөргөндө, аларда үч агым болот, бирок алар бири -бирин жерде жокко чыгарат (3 -сүрөттү караңыз). Мен MOSFET транзисторлорун каршылыгы аз дренаж булагы менен тандадым. Мына ушундай жол менен (бул жерде трюк) индукторлордогу ток аз чыңалууда да максимумга жеткирилет. Учурда диоддор иштебейт.

Транзисторлор өткөрүүнү токтоткондо, индуктордук ток бир жакка кетиши керек. Эми диоддор иштей баштайт. Бул жогорку диоддор же транзистордун ичиндеги диоддор болушу мүмкүн (транзистор мындай токту башкара аларын текшериңиз) (4 -сүрөттү караңыз). Сиз мындай дей аласыз: макул, бирок азыр ал кадимки көпүрө түзөткүчкө окшош. Ооба, бирок азыр диоддор колдонулганда чыңалуу жогорулады.

Алты транзисторду колдонгон кээ бир микросхемалар бар (BLDC драйвери сыяктуу), бирок кайсы транзисторлорду күйгүзүү же өчүрүү керек экенин билүү үчүн чыңалууну кеңейтүү керек. Бул чечим жөнөкөй жана ал тургай 555 таймер менен ишке ашырылышы мүмкүн.

Киргизүү JP1, ал BLDC моторуна туташкан. Чыгаруу JP2, ал батареяга же LEDге туташкан.

2 -кадам: Орнотуу

Районду текшерүү үчүн, мен бир мотордун катышы менен механикалык түрдө байланышкан эки мотор менен орнотууну жасадым (сүрөттү караңыз). Генератор катары колдонулган бир кичинекей щеткалуу DC мотору жана бир BLDC бар. Мен электр булагымдагы чыңалууну тандап, кичинекей мотор шамал турбинасы катары болжолдуу түрдө иштей алат деп ойлойм: моментти бузбастан ал максималдуу ылдамдыкка жетет. Эгерде сынуучу момент колдонулса, мотор басаңдайт (биздин учурда момент ылдамдыгы линиялык жана чыныгы шамал турбиналары үчүн көбүнчө парабол болуп саналат).

Чакан мотор электр булагына туташкан, BLDC MPPT схемасына туташкан жана жүктөө-бул алдыга чыңалуусу 2,6 вольт болгон кубаттуу LED (1W, TDS-P001L4). Бул LED болжолдуу түрдө батарейка сыяктуу иштейт: эгерде чыңалуу 2,6дан төмөн болсо, анда светодиодго ток кирбейт, эгер чыңалуу 2,6дан жогору көтөрүлүүгө аракет кылса, анда ток агат жана чыңалуу 2,6дын тегерегинде турукташат.

Код акыркы макалада айтылгандай эле. Мен аны микро контроллерге кантип жүктөө керектигин жана анын кантип иштээрин бул акыркы макалада түшүндүрдүм. Мен сунушталган натыйжаларды алуу үчүн бул кодду бир аз өзгөрттүм.

3 -кадам: Жыйынтыктар

Бул эксперимент үчүн, мен күч катары LED ди жүктөм катары колдондум. Ал 2,6 вольттун алдыга чыңалуусуна ээ. Чыңалуу 2,6дын тегерегинде турукташкандыктан, контролер токту гана ченеген.

1) Электр энергиясы 5,6 В (графикте кызыл сызык)

• генератор мин ылдамдыгы 1774 rpm (милдет цикли = 0.8)
• генератор максималдуу ылдамдыгы 2606 rpm (милдет цикли = 0.2)
• генератордун максималдуу күчү 156 мВт (0,06 х 2,6)

2) 4 В кубаттуулугу (графикте сары сызык)

• генератор мин ылдамдыгы 1406 rpm (милдет цикли = 0.8)
• генератордун максималдуу ылдамдыгы 1646 rpm (милдет цикли = 0.2)
• генератордун максималдуу күчү 52 мВт (0.02 x 2.6)

Ремарк: Мен биринчи контроллер менен BLDC генераторун сынап көргөндө, электр менен камсыздоо чыңалуусу 9 вольтко жеткенге чейин эч кандай ток өлчөнгөн эмес. Мен ошондой эле ар кандай редукторлорду сынап көрдүм, бирок кубаттуулугу берилген жыйынтыктарга салыштырмалуу чындыгында төмөн болчу. Мен тескерисинче аракет кыла албайм: Бул контроллерде тепкич генераторун (Nema 17) бутактап коюу, анткени тепкич үч фазалуу синус чыңалуусун чыгарбайт.

4 -кадам: Талкуу

Сызыксыздыктар индуктордук өткөрүүнү улантуу менен токтотуунун ортосундагы өткөөлдөн улам байкалат.

Дагы бир сыноо максималдуу кубаттуулукту табуу үчүн жогорку кызмат циклдери менен өткөрүлүшү керек.

Учурдагы өлчөө чыпкалануусуз контролердун иштешине жетиштүү таза.

Бул топология туура иштейт окшойт, бирок мен сиздин комментарийиңизди алгым келет, анткени мен адис эмесмин.

5 -кадам: Stepper Generator менен салыштыруу

Максималдуу өндүрүлгөн кубат BLDC жана анын контроллери менен жакшыраак.

Делон чыңалуусун кошуу айырманы төмөндөтүшү мүмкүн, бирок башка көйгөйлөр пайда болду (Жогорку ылдамдыкта чыңалуу чыңалуу батареясынан чоңураак болушу мүмкүн жана бакты алмаштыргыч керек).

BLDC системасы азыраак ызы -чуу болгондуктан, учурдагы өлчөөлөрдү чыпкалоонун кереги жок. Бул контроллерге тезирээк реакция кылууга мүмкүндүк берет.

6 -кадам: Жыйынтык

Эми мен уя кадамымды улантууга даярмын деп ойлойм: шамал турбиналарын долбоорлоо жана жеринде өлчөө жана акыры батареяны шамал менен кубаттоо!