Kuongeza Converter kwa Turbines ndogo za Upepo: 6 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Katika nakala yangu ya mwisho juu ya vidhibiti vya kiwango cha juu cha ufuatiliaji wa nguvu (MPPT) nilionyesha njia ya kawaida ya kutumia nguvu inayotokana na chanzo tofauti kama turbine ya upepo na kuchaji betri. Jenereta niliyotumia ilikuwa motor stepper Nema 17 (iliyotumiwa kama jenereta) kwa sababu ni rahisi na inapatikana kila mahali. Faida kubwa ya motors za stepper ni kwamba wanazalisha voltages kubwa hata wakati wanazunguka polepole.

Katika kifungu hiki ninawasilisha mtawala iliyoundwa mahsusi kwa umeme wa chini wa umeme wa umeme (BLDC). Shida na motors hizi ni kwamba wanahitaji kuzunguka haraka ili kutoa voltage inayoweza kutumiwa. Wakati unazunguka polepole, voltage iliyosababishwa ni ya chini sana hivi kwamba wakati mwingine hata hairuhusu upitishaji wa diode na inapofanya hivyo, sasa ni ya chini sana hivi kwamba karibu hakuna nguvu inayopita kutoka kwa turbine kwenda kwa betri.

Mzunguko huu hufanya wakati huo huo kurekebisha na kuongeza. Inaboresha mtiririko wa sasa katika coil ya jenereta na kwa njia hii, nguvu inaweza kutumika hata kwa kasi ya chini.

Nakala hii haielezei jinsi ya kutengeneza mzunguko lakini ikiwa una nia, angalia nakala ya mwisho.

Hatua ya 1: Mzunguko

Kama ilivyo katika nakala ya mwisho ninatumia Mdhibiti mdogo Attiny45 na IDE ya Arduino. Mdhibiti huyu hupima ya sasa (kwa kutumia kontena la R1 na op-amp) na mvutano, hesabu nguvu na urekebishe mzunguko wa ushuru kwenye transistors tatu zinazobadilisha. Transistors hizi zimebadilishwa pamoja bila kuzingatia pembejeo.

Inawezekanaje?

Kwa sababu mimi hutumia motor BLDC kama jenereta, mvutano katika kituo cha BLDC ni sinus ya awamu tatu: Sinus tatu zimebadilishwa na 120 ° (taz. Picha ya 2). Jambo zuri na mfumo huu ni kwamba jumla ya hizi sinus yako ni batili wakati wowote. Kwa hivyo wakati transistors tatu zinafanya, mafuriko matatu ya sasa ndani yao lakini hughairiana chini (taz. Picha ya 3). Nilichagua transistors za MOSFET na chanzo kidogo cha unyevu kwenye upinzani. Njia hii (hapa ni ujanja) ya sasa katika inductors imeongezwa hata kwa voltages za chini. Hakuna diode zinazofanya kwa sasa.

Wakati transistors wanapoacha kufanya, sasa inductor inapaswa kwenda mahali. Sasa diode zinaanza kufanya. Inaweza kuwa diode za juu au diode zilizo ndani ya transistor (angalia kwamba transistor inaweza kushughulikia vile vya sasa) (taz. Picha ya 4). Unaweza kusema: Ok lakini sasa ni kama urekebishaji wa daraja la kawaida. Ndio lakini sasa voltage tayari imeimarishwa wakati diode zinatumiwa.

Kuna mizunguko inayotumia transistors sita (kama dereva wa BLDC) lakini basi unahitaji upeo wa voltage ili kujua ni transistors gani zinazopaswa kuwashwa au kuzimwa. Suluhisho hili ni rahisi na linaweza hata kutekelezwa na kipima muda cha 555.

Ingizo ni JP1, imeunganishwa na motor BLDC. Pato ni JP2, imeunganishwa na betri au LED.

Hatua ya 2: Usanidi

Ili kujaribu mzunguko, nilifanya usanidi na motors mbili zilizounganishwa na uwiano wa gearing ya moja (taz. Picha). Kuna gari moja ndogo iliyosafishwa DC na BLDC moja hutumiwa kama jenereta. Ninaweza kuchagua voltage kwenye usambazaji wangu wa umeme na kudhani kwamba gari ndogo iliyosafishwa hukaa kama turbine ya upepo: Bila kuvunja torque hufikia kasi ya juu. Ikiwa torque ya kuvunja inatumika, motor hupunguza kasi (kwa upande wetu kasi ya uhusiano ni sawa na kwa turbine halisi za upepo kawaida ni parabole).

Pikipiki ndogo imeunganishwa na usambazaji wa umeme, BLDC imeunganishwa na mzunguko wa MPPT na mzigo ni taa ya umeme (1W, TDS-P001L4) na voltage ya mbele ya volts 2.6. Taa hii inaishi kama betri: ikiwa voltage iko chini ya 2.6, sio ya sasa ingiza LED, ikiwa voltage inajaribu kwenda juu ya 2.6, sasa mafuriko na voltage imetulia karibu 2.6.

Nambari hiyo ni sawa na katika nakala ya mwisho. Tayari nilielezea jinsi ya kuipakia kwenye kidhibiti kidogo na jinsi inavyofanya kazi katika nakala hii ya mwisho. Nilibadilisha nambari hii kidogo ili kufanya matokeo yaliyowasilishwa.

Hatua ya 3: Matokeo

Kwa jaribio hili, nilitumia nguvu ya LED kama mzigo. Inayo voltage ya mbele ya volts 2.6. Wakati mvutano umetulia karibu 2.6, mtawala alipima tu ya sasa.

1) Ugavi wa umeme kwa 5.6 V (laini nyekundu kwenye grafu)

• jenereta min kasi 1774 rpm (mzunguko wa ushuru = 0.8)
• kasi ya jenereta max 2606 rpm (mzunguko wa ushuru = 0.2)
• jenereta max nguvu 156 mW (0.06 x 2.6)

2) Usambazaji wa umeme kwa 4 V (laini ya manjano kwenye grafu)

• kasi ya jenereta min 1406 rpm (mzunguko wa ushuru = 0.8)
• kasi ya jenereta max 1646 rpm (mzunguko wa ushuru = 0.2)
• jenereta max nguvu 52 mW (0.02 x 2.6)

Remarque: Wakati nilijaribu jenereta ya BLDC na kidhibiti cha kwanza, hakuna sasa iliyopimwa hadi mvutano wa usambazaji wa umeme ufikie volts 9. Nilijaribu pia uwiano tofauti wa gia lakini nguvu ilikuwa chini sana ikilinganishwa na matokeo yaliyowasilishwa. Siwezi kujaribu kinyume chake: Tawi la jenereta ya stepper (Nema 17) kwenye kidhibiti hiki kwa sababu stepper haitoi voltage ya sinus ya awamu tatu.

Hatua ya 4: Majadiliano

Mistari isiyo ya kawaida huzingatiwa kwa sababu ya mpito kati ya kuendelea na kukomesha upitishaji wa inductor.

Jaribio lingine linapaswa kufanywa na mizunguko ya ushuru zaidi ili kupata kiwango cha juu cha nguvu.

Vipimo vya sasa ni safi vya kutosha kuruhusu mtawala afanye kazi bila hitaji la kuchuja.

Mada hii inaonekana kufanya kazi vizuri lakini ningependa kuwa na maoni yako kwa sababu mimi sio mtaalam.

Hatua ya 5: Kulinganisha na Jenereta ya Stepper

Nguvu ya juu inayotolewa ni bora na BLDC na mtawala wake.

Kuongeza maradufu ya voltage ya Delon kunaweza kupunguza tofauti lakini shida zingine zilionekana nayo (Voltage wakati wa kasi kubwa inaweza kuwa kubwa kuliko betri ya voltage na kibadilishaji cha bibi kinahitajika).

Mfumo wa BLDC hauna kelele nyingi kwa hivyo hakuna haja ya kuchuja vipimo vya sasa. Inaruhusu mtawala kuguswa haraka.

Hatua ya 6: Hitimisho

Sasa nadhani niko tayari kuendelea na hatua ya kiota ambayo ni: Kubuni mitambo ya upepo na kutengeneza kwenye vipimo vya tovuti na mwishowe kuchaji betri na upepo!