- MPPT Charge Controller - Pertimbangan Desain
- Komponen yang Dibutuhkan untuk Membangun Kontroler MPPT
- Diagram Sirkuit Pengisi Daya Surya MPPT
- Desain PCB Pengontrol Muatan Surya
- Memesan PCB
- Merakit PCB
- Menguji Pengisi Daya Surya MPPT kami
Hampir setiap sistem berbasis surya memiliki baterai yang terkait dengannya yang harus diisi dari energi matahari dan kemudian energi dari baterai akan digunakan untuk menggerakkan beban. Ada beberapa pilihan yang tersedia untuk mengisi baterai lithium, kami juga telah membangun sirkuit pengisian baterai Lithium sederhana sebelumnya. Tetapi untuk mengisi baterai dengan panel surya, pilihan paling populer adalah MPPT atau topologi pelacak titik daya maksimum karena memberikan akurasi yang jauh lebih baik daripada metode lain seperti pengisi daya yang dikontrol PWM.
MPPT adalah algoritma yang biasa digunakan pada pengisi daya surya. Pengontrol muatan mengukur tegangan keluaran dari panel dan tegangan baterai, kemudian dengan mendapatkan kedua data ini, ia membandingkannya untuk memutuskan daya terbaik yang dapat disediakan panel untuk mengisi daya baterai. Dalam situasi apa pun, baik dalam kondisi sinar matahari yang baik atau buruk, pengontrol pengisian MPPT menggunakan faktor keluaran daya maksimum ini dan mengubahnya menjadi tegangan dan arus pengisian daya terbaik untuk baterai. Setiap kali output daya dari panel surya turun, arus pengisian baterai juga berkurang.
Dengan demikian, dalam kondisi sinar matahari yang buruk, baterai terus menerus diisi sesuai dengan keluaran panel surya. Ini biasanya tidak terjadi pada pengisi daya surya biasa. Karena setiap panel surya dilengkapi dengan nilai arus keluaran maksimum dan nilai arus hubung singkat. Setiap kali panel surya tidak dapat memberikan keluaran arus yang tepat, tegangan turun secara signifikan dan arus beban tidak berubah dan melintasi nilai arus hubung singkat sehingga tegangan keluaran panel surya menjadi nol. Karenanya, pengisian daya dihentikan sepenuhnya dalam kondisi sinar matahari yang buruk. Tetapi MPPT memungkinkan baterai untuk mengisi bahkan dalam kondisi sinar matahari yang buruk dengan mengontrol arus pengisian baterai.
MPPTs sekitar 90-95% efisien dalam konversi. Namun, efisiensi juga bergantung pada suhu driver surya, suhu baterai, kualitas panel surya, dan efisiensi konversi. Dalam proyek ini, kami akan membangun pengisi daya MPPT Surya untuk baterai lithium dan memeriksa hasilnya. Anda juga dapat melihat Proyek pemantauan baterai Solar Berbasis IoT di mana kami memantau beberapa parameter baterai kritis dari baterai lithium yang dipasang di Tata Surya.
MPPT Charge Controller - Pertimbangan Desain
The MPPT Mengisi pengontrol sirkuit yang kami desain dalam proyek ini akan memiliki spesifikasi daging berikut.
- Ini akan mengisi baterai 2P2S (6.4-8.4V)
- Arus muatan akan menjadi 600mA
- Ini akan memiliki opsi pengisian tambahan menggunakan adaptor.
Komponen yang Dibutuhkan untuk Membangun Kontroler MPPT
- Driver LT3652
- 1N5819 - 3 buah
- 10k pot
- Kapasitor 10uF - 2 pcs
- LED Hijau
- LED oranye
- Resistor 220k
- Resistor 330k
- Resistor 200k
- 68uH Induktor
- Kapasitor 1uF
- Kapasitor 100uF - 2 pcs
- Baterai - 7.4V
- 1k resistor 2 pcs
- Soket barel
Diagram Sirkuit Pengisi Daya Surya MPPT
Rangkaian Pengontrol Muatan Surya lengkap dapat ditemukan pada gambar di bawah ini. Anda dapat mengkliknya untuk tampilan halaman penuh untuk mendapatkan visibilitas yang lebih baik.
Sirkuit ini menggunakan LT3652 yang merupakan pengisi daya baterai step-down monolitik lengkap yang beroperasi pada rentang tegangan input 4.95V hingga 32V. Jadi, kisaran input maksimum adalah 4.95V hingga 32V untuk solar dan adaptor. LT3652 memberikan karakteristik muatan arus / tegangan konstan yang konstan. Ini dapat diprogram melalui resistor penginderaan arus untuk arus muatan maksimum 2A.
Pada bagian output, pengisi daya menggunakan referensi umpan balik tegangan float 3.3V, sehingga tegangan float baterai apa pun yang diinginkan hingga 14.4V dapat diprogram dengan pembagi resistor. LT3652 juga berisi pengatur waktu keselamatan yang dapat diprogram menggunakan kapasitor sederhana. Ini digunakan untuk penghentian biaya setelah waktu yang diinginkan tercapai. Ini berguna untuk mendeteksi kesalahan baterai.
LT3652 membutuhkan penyiapan MPPT di mana potensiometer dapat digunakan untuk mengatur titik MPPT. Ketika LT3652 diberi daya menggunakan panel surya, loop regulasi input digunakan untuk mempertahankan panel pada daya output puncak. Dari mana regulasi dipertahankan tergantung pada potensiometer pengaturan MPPT.
Semua hal ini terhubung ke skema. VR1 digunakan untuk mengatur titik MPPT. R2, R3, dan R4 digunakan untuk mengatur tegangan pengisian baterai 2S (8.4V). Formula untuk mengatur tegangan baterai dapat diberikan oleh-
RFB1 = (VBAT (FLT) • 2.5 • 10 5) /3.3 dan RFB2 = (RFB1 • (2.5 • 10 5)) / (RFB1 - (2.5 • 10 5))
Kapasitor C2 digunakan untuk mengatur timer pengisian daya. Pengatur waktu dapat diatur menggunakan rumus di bawah ini-
tEOC = CTIMER • 4.4 • 10 6 (Dalam Jam)
D3 dan C3 adalah dioda penguat dan kapasitor penguat. Ini menggerakkan sakelar internal dan memfasilitasi saturasi transistor sakelar. Pin penguat beroperasi dari 0V hingga 8,5V.
R5 dan R6 adalah resistor penginderaan arus yang dihubungkan secara paralel. Arus muatan dapat dihitung menggunakan rumus di bawah ini-
RSENSE = 0,1 / ICHG (MAX)
Resistor penginderaan arus dalam skema dipilih 0,5 Ohm dan 0,22 Ohm yang secara paralel menghasilkan 0,15 Ohm. Menggunakan rumus di atas, itu akan menghasilkan arus muatan hampir 0,66A. C4, C5, dan C6 adalah kapasitor filter keluaran.
Soket barel DC dihubungkan sedemikian rupa sehingga panel surya akan terputus jika soket adaptor dimasukkan ke soket adaptor. D1 akan melindungi panel surya atau adaptor dari aliran arus balik selama tidak ada kondisi pengisian daya.
Desain PCB Pengontrol Muatan Surya
Untuk rangkaian MMPT yang dibahas di atas , kami merancang papan sirkuit pengontrol pengisi daya MPPT yang ditunjukkan di bawah ini.
Desainnya memiliki bidang tembaga GND yang diperlukan serta vias penghubung yang tepat. Namun, LT3652 membutuhkan pendingin PCB yang memadai. Ini dibuat menggunakan bidang tembaga GND dan menempatkan vias di bidang solder itu.
Memesan PCB
Sekarang kami memahami cara kerja skema, kami dapat melanjutkan dengan membangun PCB untuk Proyek Pengisi Daya Surya MPPT kami. Tata letak PCB untuk rangkaian di atas juga tersedia untuk diunduh sebagai Gerber dari tautan.
- Unduh GERBER untuk MPPT Solar Charger
Sekarang desain kita sudah siap, sekarang saatnya membuatnya dibuat menggunakan file Gerber. Untuk menyelesaikan PCB dari PCBGOGO cukup mudah, cukup ikuti langkah-langkah di bawah ini-
Langkah 1: Masuk ke www.pcbgogo.com, daftar jika ini adalah pertama kalinya Anda. Kemudian di tab Prototipe PCB, masukkan dimensi PCB Anda, jumlah lapisan, dan jumlah PCB yang Anda butuhkan. Dengan asumsi PCB berukuran 80cm × 80cm, Anda dapat mengatur dimensinya seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Langkah 2: Lanjutkan dengan mengklik tombol Kutip Sekarang . Anda akan dibawa ke halaman di mana untuk mengatur beberapa parameter tambahan jika diperlukan seperti material yang digunakan jarak trek, dll. Tetapi kebanyakan, nilai default akan berfungsi dengan baik. Satu-satunya hal yang harus kita pertimbangkan di sini adalah harga dan waktu. Seperti yang Anda lihat, Build Time hanya 2-3 hari dan biayanya hanya $ 5 untuk PCB kami. Anda kemudian dapat memilih metode pengiriman yang disukai berdasarkan kebutuhan Anda.
Langkah 3: Langkah terakhir adalah mengunggah file Gerber dan melanjutkan pembayaran. Untuk memastikan prosesnya lancar, PCBGOGO akan memverifikasi apakah file Gerber Anda valid sebelum melanjutkan pembayaran. Dengan cara ini, Anda dapat yakin bahwa PCB Anda ramah fabrikasi dan akan menghubungi Anda sesuai komitmen.
Merakit PCB
Setelah papan dipesan, papan itu sampai kepada saya setelah beberapa hari melalui kurir dalam kotak berlabel rapi yang dikemas dengan baik, dan seperti biasa, kualitas PCBnya luar biasa. PCB yang saya terima ditampilkan di bawah ini. Seperti yang Anda lihat, lapisan atas dan bawah telah berubah seperti yang diharapkan.
Vias dan pad semuanya dalam ukuran yang tepat. Saya membutuhkan waktu sekitar 15 menit untuk memasang papan PCB untuk mendapatkan sirkuit yang berfungsi. Papan yang dirakit ditunjukkan di bawah ini.
Menguji Pengisi Daya Surya MPPT kami
Untuk menguji sirkuit, panel surya dengan rating 18V.56A digunakan. Gambar di bawah ini adalah spesifikasi rinci dari panel surya.
Baterai 2P2S (8.4V 4000mAH) digunakan untuk pengisian. Sirkuit lengkap diuji dalam kondisi matahari sedang–
Setelah menghubungkan semuanya, MPPT diatur ketika kondisi Matahari tepat dan potensiometer dikontrol hingga LED pengisian daya mulai menyala. Sirkuit bekerja dengan cukup baik dan detail kerja, pengaturan, dan penjelasan dapat ditemukan di video yang ditautkan di bawah ini.
Semoga Anda menikmati proyek ini dan mempelajari sesuatu yang bermanfaat. Jika Anda memiliki pertanyaan, silakan tinggalkan di bagian komentar di bawah. Anda juga dapat menggunakan forum kami untuk mendapatkan jawaban atas pertanyaan teknis lainnya.