Isi kandungan:

Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil: 6 Langkah
Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil: 6 Langkah

Video: Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil: 6 Langkah

Video: Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil: 6 Langkah
Video: Membuat Charger/Converter Wind Turbin Angin Rendah 2024, Disember
Anonim
Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil
Boost Converter untuk Turbin Angin Kecil

Dalam artikel terakhir saya mengenai pengawal penjejakan power point maksimum (MPPT), saya menunjukkan kaedah standard untuk mengeksploitasi tenaga yang berasal dari sumber yang berubah-ubah seperti turbin angin dan mengecas bateri. Penjana yang saya gunakan adalah motor stepper Nema 17 (digunakan sebagai penjana) kerana ia murah dan boleh didapati di mana-mana sahaja. Kelebihan besar motor stepper ialah mereka menghasilkan voltan tinggi walaupun berputar perlahan.

Dalam artikel ini saya membentangkan alat kawalan yang direka khas untuk motor DC tanpa berus kuasa rendah (BLDC). Masalah dengan motor ini adalah bahawa mereka perlu berputar pantas untuk menghasilkan voltan yang dapat dieksploitasi. Semasa berputar perlahan, voltan yang diinduksi sangat rendah sehingga kadang-kadang bahkan tidak membenarkan pengaliran dioda dan apabila berlaku, arus sangat rendah sehingga hampir tidak ada daya yang mengalir dari turbin ke bateri.

Litar ini berfungsi pada masa yang sama sebagai penebus dan penambahbaikan. Ia memaksimumkan arus yang mengalir di gegelung generator dan dengan cara ini, kuasa dapat digunakan walaupun pada kelajuan rendah.

Artikel ini tidak menerangkan cara membuat litar tetapi jika anda berminat, baca artikel terakhir.

Langkah 1: Litar

Litar
Litar
Litar
Litar
Litar
Litar
Litar
Litar

Seperti dalam artikel terakhir, saya menggunakan pengawal mikro Attiny45 dengan Arduino IDE. Pengawal ini mengukur arus (menggunakan perintang R1 dan op-amp) dan ketegangan, mengira daya dan mengubah kitaran tugas pada tiga transistor beralih. Transistor ini dihidupkan bersama tanpa mengambil kira input.

Bagaimana mungkin?

Kerana saya menggunakan motor BLDC sebagai penjana, ketegangan di terminal BLDC adalah sinus tiga fasa: Tiga sinus bergeser 120 ° (rujuk gambar ke-2). Perkara yang baik dengan sistem ini adalah bahawa jumlah sinus engkau ini tidak sah pada bila-bila masa. Oleh itu, ketika ketiga-tiga transistor itu bergerak, tiga arus banjir di dalamnya tetapi mereka saling membatalkan di tanah (rujuk gambar ke-3). Saya memilih transistor MOSFET dengan rintangan sumber longkang rendah. Dengan cara ini (inilah muslihatnya) arus di induktor dimaksimumkan walaupun dengan voltan rendah. Tidak ada diod yang dikendalikan buat masa ini.

Apabila transistor berhenti melakukan, arus induktor harus pergi ke suatu tempat. Sekarang diod mula melakukan. Ia boleh menjadi diod teratas atau diod di dalam transistor (periksa bahawa transistor dapat menangani arus seperti itu) (rujuk gambar ke-4). Anda mungkin berkata: Baiklah tetapi sekarang ia seperti penerus jambatan biasa. Ya tetapi sekarang voltan sudah meningkat ketika dioda digunakan.

Terdapat beberapa litar yang menggunakan enam transistor (seperti pemacu BLDC) tetapi kemudian anda perlu merangkumi voltan untuk mengetahui transistor mana yang harus dihidupkan atau dimatikan. Penyelesaian ini lebih mudah dan bahkan dapat dilaksanakan dengan pemasa 555.

Inputnya adalah JP1, ia disambungkan ke motor BLDC. Keluarannya adalah JP2, ia disambungkan ke bateri atau LED.

Langkah 2: Persediaan

Persediaan
Persediaan

Untuk menguji litar, saya membuat pemasangan dengan dua motor yang disambungkan secara mekanikal dengan nisbah gearing satu (rujuk gambar). Terdapat satu motor DC berus kecil dan satu BLDC digunakan sebagai penjana. Saya boleh memilih voltan pada bekalan kuasa saya dan menganggap bahawa motor yang disikat kecil berkelakuan lebih kurang sebagai turbin angin: Tanpa putaran tork ia mencapai kelajuan maksimum. Sekiranya daya kilas putus digunakan, motor melambatkan (dalam kes kita, kelajuan tork hubungan adalah linier dan untuk turbin angin sebenar biasanya adalah parabole).

Motor kecil disambungkan ke bekalan kuasa, BLDC disambungkan ke litar MPPT dan bebannya adalah LED kuasa (1W, TDS-P001L4) dengan voltan hadapan 2.6 volt. LED ini berkelakuan lebih kurang seperti bateri: jika voltan di bawah 2.6, tidak arus masuk ke LED, jika voltan cuba melebihi 2.6, arus banjir dan voltan stabil sekitar 2.6.

Kodnya sama seperti pada artikel terakhir. Saya sudah menerangkan bagaimana memuatkannya di pengawal mikro dan bagaimana ia berfungsi dalam artikel terakhir ini. Saya sedikit mengubah kod ini untuk membuat hasil yang dibentangkan.

Langkah 3: Hasil

Keputusan
Keputusan

Untuk eksperimen ini, saya menggunakan LED kuasa sebagai beban. Ia mempunyai voltan hadapan 2.6 volt. Oleh kerana ketegangan stabil sekitar 2.6, pengawal hanya mengukur arus.

1) Bekalan kuasa pada 5.6 V (garis merah pada grafik)

  • kelajuan min penjana 1774 rpm (kitaran tugas = 0.8)
  • kelajuan maksimum penjana 2606 rpm (kitaran tugas = 0.2)
  • kuasa maksimum penjana 156 mW (0,06 x 2,6)

2) Bekalan kuasa pada 4 V (garis kuning pada grafik)

  • kelajuan min penjana 1406 rpm (kitaran tugas = 0.8)
  • kelajuan maksimum penjana 1646 rpm (kitaran tugas = 0.2)
  • kuasa maksimum penjana 52 mW (0,02 x 2,6)

Remarque: Semasa saya mencuba penjana BLDC dengan pengawal pertama, tiada arus diukur sehingga ketegangan bekalan kuasa mencapai 9 volt. Saya juga mencuba nisbah gear yang berbeza tetapi kekuatannya sangat rendah berbanding dengan hasil yang dibentangkan. Saya tidak dapat mencuba sebaliknya: Mencabut generator stepper (Nema 17) pada alat kawalan ini kerana stepper tidak menghasilkan voltan sinus tiga fasa.

Langkah 4: Perbincangan

Non linearitas diperhatikan kerana peralihan antara berterusan dan menghentikan konduktor induktor.

Ujian lain harus dilakukan dengan kitaran tugas yang lebih tinggi untuk mencari titik daya maksimum.

Pengukuran semasa cukup bersih untuk membiarkan pengawal berfungsi tanpa perlu menyaring.

Topologi ini nampaknya berfungsi dengan baik tetapi saya ingin memberikan komen anda kerana saya bukan pakar.

Langkah 5: Perbandingan dengan Stepper Generator

Perbandingan dengan Stepper Generator
Perbandingan dengan Stepper Generator

Kuasa yang diekstraksi maksimum lebih baik dengan BLDC dan pengawalnya.

Menambah pengganda voltan Delon dapat menurunkan perbezaan tetapi masalah lain muncul dengannya (Voltan semasa kelajuan tinggi boleh lebih besar daripada bateri voltan dan penukar buck diperlukan).

Sistem BLDC kurang bising sehingga tidak perlu menyaring pengukuran semasa. Ia membolehkan pengawal bertindak balas dengan lebih pantas.

Langkah 6: Kesimpulannya

Kesimpulannya
Kesimpulannya

Sekarang saya rasa saya sudah bersedia untuk meneruskan langkah sarangnya: Merancang turbin angin dan membuat pengukuran di lokasi dan akhirnya mengisi bateri dengan angin!

Disyorkan: