Kichik shamol turbinalari uchun Boost konvertori: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Maksimal quvvat nuqtalarini kuzatish (MPPT) tekshirgichlari haqidagi oxirgi maqolamda men shamol turbinasi va batareyani zaryadlash kabi o'zgaruvchan manbadan keladigan energiyadan foydalanishning standart usulini ko'rsatdim. Men ishlatgan generator Nema 17 step motor edi (generator sifatida ishlatiladi), chunki ular hamma joyda arzon. Bosqichli dvigatellarning katta afzalligi shundaki, ular sekin aylansa ham yuqori kuchlanish hosil qiladi.

Ushbu maqolada men kam quvvatli cho'tkasi bo'lmagan doimiy dvigatellar (BLDC) uchun maxsus ishlab chiqilgan boshqaruvchini taqdim etaman. Bu dvigatellarning muammosi shundaki, ular ekspluatatsion kuchlanish hosil qilish uchun tez aylanishi kerak. Sekin -asta aylanayotganda, induktsiya qilingan kuchlanish shu qadar pastki, u hatto diod o'tkazilishiga ham yo'l qo'ymaydi va shunday bo'lsa, oqim shu qadar pastki, turbinadan batareyaga deyarli hech qanday quvvat o'tmaydi.

Bu sxema bir vaqtning o'zida tuzatuvchi va kuchaytirgichni bajaradi. Jeneratör bobinidagi oqimni maksimal darajada oshiradi va shu tarzda quvvatni past tezlikda ham ishlatish mumkin.

Ushbu maqolada sxemani qanday qilish kerakligi tushuntirilmagan, lekin agar sizni qiziqtirsa, oxirgi maqolani ko'rib chiqing.

1 -qadam: O'chirish davri

Oxirgi maqolada bo'lgani kabi, men Arduino IDE bilan Attiny45 mikro-boshqaruvchisidan foydalanaman. Bu boshqaruvchi tokni (R1 qarshiligi va op-amp yordamida) va kuchlanishni o'lchaydi, quvvatni hisoblab chiqadi va uchta o'tish tranzistoridagi ish aylanishini o'zgartiradi. Ushbu tranzistorlar kirishni hisobga olmagan holda almashtiriladi.

Bu qanday mumkin?

Men BLDC dvigatelini generator sifatida ishlatganim uchun, BLDC terminalidagi kuchlanish uch fazali sinusdir: Uch sinus 120 ° ga siljigan (2-rasmga qarang). Bu tizimning yaxshi tomoni shundaki, bu sinuslarning yig'indisi har qanday vaqtda nol bo'ladi. Shunday qilib, uchta tranzistor o'tkazilganda, ularning ichida uchta oqim bo'ladi, lekin ular bir -birlarini erda yo'q qilishadi (3 -rasmga qarang). Men drenaj manbaiga qarshilik past bo'lgan MOSFET tranzistorlarini tanladim. Shunday qilib (bu hiyla -nayrang) indüktorlardagi oqim past kuchlanishlarda ham maksimal darajaga ko'tariladi. Hozircha diodlar ishlamayapti.

Transistorlar o'tkazishni to'xtatganda, induktor oqimi bir joyga borishi kerak. Endi diodlar ishlay boshlaydi. Bu yuqori diodlar yoki tranzistor ichidagi diodlar bo'lishi mumkin (tranzistorning bunday tokni ushlab turishini tekshiring) (4 -rasmga qarang). Siz shunday deyishingiz mumkin: yaxshi, lekin hozir u oddiy ko'prikni to'g'rilagichga o'xshaydi. Ha, lekin hozir diodlar ishlatilganda kuchlanish allaqachon kuchaygan.

Olti tranzistorli (BLDC drayveri kabi) ba'zi sxemalar mavjud, lekin keyin siz qaysi tranzistorlarni yoqish yoki o'chirish kerakligini bilish uchun kuchlanishni o'lchashingiz kerak. Bu yechim sodda va hatto 555 taymer bilan ham amalga oshirilishi mumkin.

Kirish JP1, u BLDC dvigateliga ulangan. Chiqish JP2, u batareyaga yoki LEDga ulangan.

2 -qadam: sozlash

Sxemani sinab ko'rish uchun men ikkita dvigatel bilan mexanik ravishda bitta tishli nisbati bilan bog'langan sozlamani qildim (rasmga qarang). Jenerator sifatida bitta kichik cho'tkali shahar dvigateli va bitta BLDC ishlatiladi. Men o'zimning quvvat manbaimdagi kuchlanishni tanlay olaman va taxmin qilardimki, kichik dvigatel dvigatel shamol turbinasi sifatida o'zini tutadi: momentni buzmasdan u maksimal tezlikka etadi. Agar uzilish momenti qo'llanilsa, dvigatel sekinlashadi (bizda moment tezligi nisbati chiziqli va haqiqiy shamol turbinalari uchun odatda paraboldir).

Kichik dvigatel quvvat manbaiga ulangan, BLDC MPPT sxemasiga ulangan va yuk 2,6 voltsli oldinga kuchlanishli LED (1W, TDS-P001L4). Bu LED taxminan batareyaga o'xshab harakat qiladi: agar kuchlanish 2,6 dan past bo'lsa, oqim LEDga kirmaydi, agar kuchlanish 2,6 dan oshishga harakat qilsa, oqim suv bosadi va kuchlanish 2,6 atrofida barqarorlashadi.

Kod oxirgi maqoladagi kabi. Men uni qanday qilib mikrokontrolderga yuklash va uning qanday ishlashini oxirgi maqolada tushuntirdim. Taqdim etilgan natijalarga erishish uchun men ushbu kodni biroz o'zgartirdim.

3 -qadam: Natijalar

Ushbu tajriba uchun men kuch sifatida LEDni yuk sifatida ishlatardim. U oldinga 2,6 voltli kuchlanishga ega. Kuchlanish 2,6 atrofida barqarorlashgani uchun nazoratchi faqat tokni o'lchadi.

1) 5,6 V kuchlanishli elektr ta'minoti (grafikdagi qizil chiziq)

• generator min min tezligi 1774 rpm (ish aylanishi = 0,8)
• generatorning maksimal tezligi 2606 rpm (ish aylanishi = 0,2)
• generatorning maksimal quvvati 156 mVt (0,06 x 2,6)

2) 4 V quvvat manbai (grafikdagi sariq chiziq)

• generator min min tezligi 1406 rpm (ish aylanishi = 0,8)
• generatorning maksimal tezligi 1646 rpm (ish aylanishi = 0,2)
• generatorning maksimal quvvati 52 mVt (0,02 x 2,6)

Remarque: BLDC generatorini birinchi nazoratchi bilan sinab ko'rganimda, quvvat manbai zo'riqishi 9 voltga yetguncha hech qanday oqim o'lchanmagan. Men har xil tishli nisbatlarini sinab ko'rdim, lekin taqdim etilgan natijalarga qaraganda quvvat juda past edi. Men buning teskarisini sinab ko'rolmayman: Stepper generatorini (Nema 17) bu tekshirgichda tarmoqlashi, chunki qadam uch fazali sinus kuchlanishini chiqarmaydi.

4 -qadam: muhokama

Induktor o'tkazuvchanligini davom ettirish va to'xtatish o'rtasidagi o'tish tufayli chiziqli bo'lmaganlik kuzatiladi.

Maksimal quvvat nuqtasini topish uchun yuqori sinov davrlari bilan yana bir sinov o'tkazilishi kerak.

Joriy o'lchov nazoratchining filtrlashsiz ishlashiga imkon beradigan darajada toza.

Bu topologiya to'g'ri ishlayotganga o'xshaydi, lekin men sizning sharhlaringizni xohlayman, chunki men mutaxassis emasman.

5 -qadam: Stepper generatori bilan taqqoslash

Maksimal chiqarilgan quvvat BLDC va uning boshqaruvchisi bilan yaxshiroqdir.

Delon kuchlanish dublerini qo'shish farqni kamaytirishi mumkin, lekin boshqa muammolar paydo bo'ldi (yuqori tezlikdagi kuchlanish kuchlanish batareyasidan kattaroq bo'lishi mumkin va konvertor kerak).

BLDC tizimi kamroq shovqinli, shuning uchun joriy o'lchovlarni filtrlashning hojati yo'q. Bu boshqaruvchiga tezroq javob berishga imkon beradi.

6 -qadam: Xulosa

Endi men o'ylaymanki, men uyali qadamni davom ettirishga tayyorman: shamol turbinalarini loyihalash va joyida o'lchovlar qilish va nihoyat batareyani shamol bilan zaryad qilish!