Kiçik Külək Turbinləri üçün Boost Dönüştürücü: 6 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Maksimum güc nöqtəsi izləmə (MPPT) nəzarətçiləri ilə bağlı son məqaləmdə külək turbini və batareyanın doldurulması kimi dəyişkən bir mənbədən gələn enerjidən istifadə etmək üçün standart bir üsul göstərdim. İstifadə etdiyim generator Nema 17 (generator olaraq istifadə olunur) pilləli motor idi, çünki ucuzdur və hər yerdə mövcuddur. Stepper mühərriklərinin böyük üstünlüyü, yavaş dönərkən belə yüksək gərginlik istehsal etmələridir.

Bu yazıda, aşağı güclü fırçasız DC mühərrikləri (BLDC) üçün xüsusi olaraq hazırlanmış bir nəzarətçi təqdim edirəm. Bu mühərriklərin problemi, istismar edilə bilən bir gərginlik əldə etmək üçün sürətlə fırlanmalarıdır. Yavaş -yavaş fırlandıqda, induksiya olunan gərginlik o qədər aşağı olur ki, bəzən hətta diodun keçirilməsinə icazə vermir və belə olduqda, cərəyan o qədər aşağı olur ki, turbindən batareyaya demək olar ki, heç bir enerji keçmir.

Bu dövrə eyni zamanda redreser və təkan verir. Jeneratörün bobinində axan cərəyanı maksimum dərəcədə artırır və beləliklə, güc aşağı sürətdə belə istifadə edilə bilər.

Bu yazı dövrənin necə qurulacağını izah etmir, amma maraqlanırsınızsa, son məqaləni yoxlayın.

Addım 1: Dövrə

Son məqalədə olduğu kimi Arduino IDE ilə bir mikro nəzarətçi Attiny45 istifadə edirəm. Bu nəzarətçi cərəyanı (R1 rezistoru və op-amp istifadə edərək) və gərginliyi ölçür, gücü hesablayır və üç keçid tranzistorunun iş dövrünü dəyişir. Bu tranzistorlar girişi nəzərə almadan birlikdə dəyişdirilir.

Bu necə mümkündür?

BLDC motorunu generator olaraq istifadə etdiyim üçün, BLDC-nin terminalındakı gərginlik üç fazalı sinusdur: Üç sinus 120 ° -ə sürüşmüşdür (bax. 2-ci şəkil). Bu sistemin yaxşı tərəfi odur ki, bu sinusların cəmi istənilən vaxt sıfırdır. Beləliklə, üç tranzistor işlədikdə, içərisində üç cərəyan axır, ancaq yerdə bir -birini ləğv edirlər (bax. 3 -cü şəkil). Mən aşağı drenaj mənbəyinə malik müqavimət göstərən MOSFET tranzistorlarını seçdim. Bu yolla (hiylə budur) induktorlarda cərəyan hətta aşağı gərginlikdə də maksimuma çatdırılır. Hazırda diodlar işləmir.

Transistorlar keçiriciliyi dayandırdıqda induktor cərəyanı bir yerə getməlidir. İndi diodlar işləməyə başlayır. Transistorun içindəki üst diodlar və ya diodlar ola bilər (tranzistorun bu cür cərəyanı idarə edə biləcəyini yoxlayın) (4 -cü şəklə bax). Deyə bilərsiniz: Tamam, amma indi adi bir körpü düzəldici kimidir. Bəli, amma indi diodlar istifadə edildikdə artıq gərginlik artır.

Altı tranzistordan (BLDC sürücüsü kimi) istifadə edən bəzi sxemlər var, ancaq hansı tranzistorların açılmalı və ya söndürülməli olduğunu bilmək üçün gərginliyi əhatə etməlisiniz. Bu həll daha sadədir və hətta 555 taymer ilə həyata keçirilə bilər.

Giriş JP1 -dir, BLDC motoruna qoşulub. Çıxış JP2 -dir, batareyaya və ya LED -ə bağlıdır.

Addım 2: Quraşdırma

Dövrəni yoxlamaq üçün mexaniki olaraq bir dişli nisbəti ilə bağlı iki mühərriklə bir qurğu hazırladım (şəkil bax). Bir kiçik fırçalanmış DC mühərriki və bir BLDC generator olaraq istifadə olunur. Enerji təchizatımda bir gərginlik seçə bilərəm və kiçik fırçalanmış motorun təxmini olaraq bir külək turbini kimi davrandığını güman edə bilərəm: fırlanma anını pozmadan maksimum sürətə çatır. Bir qırılma torku tətbiq olunarsa, motor yavaşlayır (bizim vəziyyətimizdə tork sürəti xətti olur və əsl külək turbinləri üçün ümumiyyətlə paraboldur).

Kiçik mühərrik enerji təchizatına, BLDC MPPT dövrəsinə, yük isə irəli gərginliyi 2,6 volt olan bir güc LED-dir (1W, TDS-P001L4). Bu LED təxminən bir batareya kimi davranır: gərginlik 2.6 -dan aşağıdırsa, LED -ə cərəyan daxil deyil, gərginlik 2.6 -dan yuxarı çıxmağa çalışarsa, cərəyan su basır və gərginlik 2.6 ətrafında sabitləşir.

Kod, son məqalədəki kimidir. Mikro nəzarətçiyə necə yüklənəcəyini və necə işlədiyini bu son məqalədə izah etmişəm. Təqdim olunan nəticələri əldə etmək üçün bu kodu bir qədər dəyişdirdim.

Addım 3: Nəticələr

Bu sınaq üçün güc LEDini yük olaraq istifadə etdim. 2,6 volt irəli bir gərginliyə malikdir. Gərginlik 2.6 ətrafında sabitləşdiyi üçün nəzarətçi yalnız cərəyanı ölçdü.

1) 5.6 V -da enerji təchizatı (qrafikdə qırmızı xətt)

• generator min sürət 1774 rpm (iş dövrü = 0.8)
• generator maksimum sürəti 2606 rpm (iş dövrü = 0.2)
• generator maksimum gücü 156 mW (0,06 x 2,6)

2) 4 V -da enerji təchizatı (qrafikdə sarı xətt)

• generator minimum sürət 1406 rpm (iş dövrü = 0.8)
• generator maksimum sürəti 1646 rpm (iş dövrü = 0.2)
• generator maksimum gücü 52 mW (0.02 x 2.6)

Remarque: BLDC generatorunu ilk nəzarətçi ilə sınadığımda, enerji təchizatı gərginliyi 9 volta çatana qədər heç bir cərəyan ölçülməmişdi. Fərqli dişli nisbətlərini də sınadım, amma təqdim olunan nəticələrlə müqayisədə güc həqiqətən aşağı idi. Əksini sınaya bilmərəm: Stepper generatorunu (Nema 17) bu nəzarətçi üzərində dallandırmaq, çünki bir stepper üç fazalı sinus gərginliyi vermir.

Addım 4: Müzakirə

İndüktör keçiriciliyinin davam etməsi və dayandırılması arasındakı keçid səbəbiylə qeyri -xətiliklər müşahidə olunur.

Maksimum güc nöqtəsini tapmaq üçün daha yüksək vəzifə dövrü ilə başqa bir sınaq keçirilməlidir.

Mövcud ölçmə, nəzarətçinin filtrə ehtiyac olmadan işləməsinə imkan verəcək qədər təmizdir.

Bu topologiya düzgün işləyir, amma mütəxəssis olmadığım üçün fikirlərinizi bildirmək istərdim.

Addım 5: Stepper Generator ilə müqayisə

Maksimum hasil olunan güc BLDC və onun nəzarətçisi ilə daha yaxşıdır.

Bir Delon gərginlik dubleri əlavə etmək fərqi azalda bilər, lakin digər problemlər ortaya çıxdı (Yüksək sürət zamanı gərginlik gərginlik batareyasından daha böyük ola bilər və bir dollar çeviriciyə ehtiyac var).

BLDC sistemi daha az səs -küylüdür, buna görə də mövcud ölçüləri süzgəcdən keçirməyə ehtiyac yoxdur. Nəzarətçiyə daha sürətli reaksiya verməyə imkan verir.

Addım 6: Nəticə

İndi düşünürəm ki, yuva addımına davam etməyə hazıram: Külək turbinlərinin layihələndirilməsi və yerində ölçülər aparın və nəhayət bir batareyanı küləklə doldurun!