并联模式太阳能/风能充电控制器

来源 solorb
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发布时间 2014-01-26

当连接一个太阳能电池板给可充电电池充电,使用充电控制电路,以防止电池过度充电是很重要的。

并联模式太阳能/风能充电控制器

充电控制可以由多种不同类型的电路来执行。低功率的太阳能系统可以使用并联电路充电控制(电压调节器),一个例子被示出为上部这个电路。更高的电源系统可以使用开关充电控制器,比如这个充电控制电路。非常大的系统,如电网并列安装,经常使用的最大功率点(MPPT)充电控制器。

这个并联模式电路是最适合用于低功率系统,它比基于串联模式电压调节充电控制器更有效。当电池达到预设的充满电压,充电控制电路从太阳能电池板吸收电流,中断到电池的充电电流。

该电路是一个并联的开关模式充电控制器。在并联模式电路,太阳能电池板通过一个串联二极管直接连接到电池。该二极管防止电池的电流通过PV电池板在夜间回流。当太阳能电池板为电池充电到所需的全电压,并联电路连接的电阻负载吸收多余的光伏充电电流。

并联模式充电控制器的主要优点是在太阳能电池板和电池之间没有了开关晶体管。开关晶体管都是非完美的器件,他们以热的形式损失掉一部分电能。低效率的并联模式控制器的开关晶体管不影响充电效率,它只是打开时将多余的电力消耗掉。并联模式调节器的主要缺点是,应用在不同的光伏电池板时负载电阻需要被调整到一个特定的值。这使得它很难以设计为一个通用的设备。此外,对于高电流的设计中,负载电阻变大,且价格昂贵。

串联方式和并联模式控制器之间的另一个区别在于,动力源(PV板)连接的负载。在串联模式控制器,当电池达到满点,电源电流通路被关断。在并联模式控制器,电源总是连接到一个负载。这种差别使得并联模式调节器适合于用作DC-输出风力发电机的调节器。风力发电机应该总是被连接到一个负载,以保持叶片转速在阵风中不会过快。如果风力发电机空载运行时,快速旋转会损坏刀片和磨损轴承。

规格

太阳能电池板开路电压:18V
太阳能电池板的短路电流:最大200mA
电池电压:12V(标称)
电池容量:0.1〜20AH

原理

太阳能电池的电流从光伏面板通过1N5818肖特基二极管对电池进行充电。当电池达到充满设定值时,电路接通IRFD110 MOSFET晶体管和68欧姆3W负载电阻器跨接在电池两端,吸收不需要的充电电流。

该78L09 IC提供9V稳压电源给比较器电路。该电路的电源从光伏电池板提供,夜间不消耗电池电量。这两个100K电阻器给两个比较器电路使用一个稳定的4.5V基准点。2N3906晶体管在其基极电路中连接一个齐纳二极管。当PV电压高于12V时,2N3906晶体管导通,使比较器电路输出高电平。在低光照条件下这稳定了比较器电路。

电池电压由电阻47K和100K电位器按比例缩小。该TLC2272双运算放大器的下半部分将按比例缩小的电池电压和4.5V参考电压进行比较。当电池电压高于设定点电压,较低的运算放大器的输出变为高电平,这将激活IRFD110 MOSFET晶体管和负载电阻器。

当电池两端的负载导致电池电压下降时,比较器电路将回退。这种振荡继续,而太阳能电源可用。300nF电容器减慢整个运算放大器的振荡频率下降到几赫兹。

该TLC2272运算放大器的上半部分反转卸荷控制信号,并作为驱动高亮度红色LED的缓冲器。当电池电压达到设定值,该LED指示灯亮起。LED不浪费任何有用的充电电流,因为它只是在电池充满时点亮,这是因为该充电控制器是专为低功耗系统的一个非常有用的功能。

校准

这是必要的,负载电阻和太阳能面板相匹配。在原理图中所示的68欧姆的电阻很好的匹配200mA的太阳能面板。如果使用1安培的光伏面板,在电池满电压时负载电阻应能够处理1安培电流。对于一个13.8V电池的全电压,负载电阻应在额定13.8欧姆和13.8瓦或更高。一个13 欧姆/20瓦的电阻会是一个有实用价值的使用。如果负载电阻直接连接整个光伏面板的输出端,阳光灿烂的中午,电阻值应设置为使光伏输出电压下降到略低于电池的理想全电压。

太阳能电池板连接到光伏输入PV 端,可充电的12V电池连接到BAT端。电池应预先充满电。将太阳能面板朝向太阳,仪表监测电池电压。调整100K电位器,直到LED开始闪烁,然后调整电位器,直到电池达到所需的全部电压。如果电池没有完全充电,则可能需要一段时间它充电到LED闪烁。

使用

将光伏电池板放在阳光下,当电池达到满设定值时,指示灯会开始闪烁,同时在短脉冲和长关闭时间。随着电池继续充电时,LED闪烁会变为长的脉冲和短关闭时间。在寒冷的气候条件下,它可能是有用的使用负载电阻的发热量,以保持电池温暖。负载电阻和电池可以安装在绝热容器的内部。重要提示:适当的额定保险丝应始终置于电池的正极端子与电路的其余部分之间。

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