მცირე ქარის ტურბინების გამაძლიერებელი კონვერტორი: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ჩემს ბოლო სტატიაში მაქსიმალური სიმძლავრის წერტილების მიკვლევის (MPPT) კონტროლერების შესახებ მე ვაჩვენე სტანდარტული მეთოდი ცვლადი წყაროდან მომდინარე ენერგიის გამოყენებისათვის, როგორიცაა ქარის ტურბინა და ბატარეის დატენვა. გენერატორი, რომელსაც მე ვიყენებდი, იყო სტეპერიანი ძრავა Nema 17 (გამოიყენება როგორც გენერატორი), რადგან ისინი იაფია და ხელმისაწვდომია ყველგან. სტეპერ ძრავების დიდი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი აწარმოებენ მაღალ ძაბვას მაშინაც კი, როდესაც ნელა ტრიალებენ.

ამ სტატიაში წარმოგიდგენთ კონტროლერს, რომელიც სპეციალურად შექმნილია დაბალი სიმძლავრის ჯაგრისის გარეშე DC ძრავებისთვის (BLDC). ამ ძრავების პრობლემა იმაში მდგომარეობს, რომ მათ სჭირდებათ სწრაფი ტრიალი, რათა გამოსაყენებელი ძაბვა წარმოქმნან. როდესაც ნელა ტრიალებს, გამოწვეული ძაბვა იმდენად დაბალია, რომ ზოგჯერ ის არც დიოდური გამტარობის საშუალებას იძლევა და როდესაც ასეა, დენი იმდენად დაბალია, რომ ტურბინიდან ბატარეაზე ენერგია თითქმის არ გადადის.

ეს წრე აკეთებს ამავე დროს გამოსწორებას და გაძლიერებას. ის მაქსიმალურად აძლიერებს გენერატორის კოჭაში მიმდინარე დენს და ამ გზით, სიმძლავრის გამოყენება შესაძლებელია დაბალი სიჩქარითაც კი.

ეს სტატია არ განმარტავს, თუ როგორ უნდა გააკეთოთ წრე, მაგრამ თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ, გადახედეთ ბოლო სტატიას.

ნაბიჯი 1: წრე

როგორც ბოლო სტატიაში, მე ვიყენებ მიკრო კონტროლერს Attiny45 Arduino IDE– სთან ერთად. ეს კონტროლერი ზომავს დენს (R1 რეზისტორისა და op-amp- ის გამოყენებით) და დაძაბულობას, გამოთვლის სიმძლავრეს და შეცვლის სამუშაო ციკლს სამ გადართვის ტრანზისტორზე. ეს ტრანზისტორები ერთმანეთზეა გადართული შეყვანის გარეშე.

Ეს როგორაა შესაძლებელი?

ვინაიდან მე ვიყენებ BLDC ძრავას, როგორც გენერატორს, დაძაბულობა BLDC- ის ტერმინალში არის სამფაზიანი სინუსი: სამი სინუსი გადავიდა 120 ° -ით (შდრ. მე -2 სურათი). ამ სისტემის კარგი მხარე ის არის, რომ ამ სინუსების ჯამი ნულოვანია ნებისმიერ დროს. ასე რომ, როდესაც სამი ტრანზისტორი ატარებს, სამი მიმდინარე წყალდიდობა ხდება მათში, მაგრამ ისინი გააუქმებენ ერთმანეთს მიწაში (შდრ. მე -3 სურათი). მე ავირჩიე MOSFET ტრანზისტორი დაბალი დრენაჟის წყაროს წინააღმდეგობით. ამ გზით (აქ არის ხრიკი) დენ ინდუქტორებში მაქსიმალურია თუნდაც დაბალი ძაბვის დროს. ამ დროისთვის დიოდები არ ტარდება.

როდესაც ტრანზისტორები შეწყვეტენ გამტარობას, ინდუქტორის დენი სადღაც უნდა წავიდეს. ახლა დიოდები იწყებენ ჩატარებას. ეს შეიძლება იყოს ზედა დიოდები ან ტრანზისტორის შიგნით არსებული დიოდები (შეამოწმეთ რომ ტრანზისტორი გაუძლებს ასეთ დენს) (შდრ. მე -4 სურათი). თქვენ შეიძლება თქვათ: კარგი, მაგრამ ახლა ის ჩვეულებრივი ხიდის მაკორექტირებელივითაა. დიახ, მაგრამ ახლა ძაბვა უკვე გაზრდილია დიოდების გამოყენებისას.

არსებობს რამოდენიმე სქემა ექვსი ტრანზისტორით (BLDC დრაივერის მსგავსად), მაგრამ შემდეგ თქვენ უნდა გაზარდოთ ძაბვა, რათა იცოდეთ რომელი ტრანზისტორი უნდა იყოს ჩართული ან გამორთული. ეს გამოსავალი უფრო მარტივია და მისი განხორციელებაც კი შესაძლებელია 555 ქრონომეტრით.

შეყვანა არის JP1, ის დაკავშირებულია BLDC ძრავასთან. გამომავალი არის JP2, ის უკავშირდება ბატარეას ან LED- ს.

ნაბიჯი 2: დაყენება

მიკროსქემის შესამოწმებლად, მე გავაკეთე კონფიგურაცია ორი ძრავით, მექანიკურად დაკავშირებული ერთი გადაცემის თანაფარდობით (შდრ. სურათი). არსებობს ერთი პატარა დავარცხნილი DC ძრავა და ერთი BLDC, რომელიც გამოიყენება როგორც გენერატორი. მე შემიძლია ავირჩიო ძაბვა ჩემს ელექტრომომარაგებაზე და ვივარაუდო, რომ პატარა დავარცხნილი ძრავა მიახლოებით იქცევა როგორც ქარის ტურბინა: ბრუნვის დარღვევის გარეშე ის აღწევს მაქსიმალურ სიჩქარეს. თუ გამოიყენება დამტვრეული ბრუნვის მომენტი, ძრავა შენელდება (ჩვენს შემთხვევაში ბრუნვის ბრუნვის სიჩქარე არის წრფივი და რეალური ქარის ტურბინებისთვის ეს ჩვეულებრივ პარაბოლია).

მცირე ძრავა უკავშირდება კვების ბლოკს, BLDC უკავშირდება MPPT წრედს და დატვირთვა არის დენის LED (1W, TDS-P001L4) წინამორბედი ძაბვით 2.6 ვოლტი. ეს LED მოიქცევა ბატარეის მსგავსად: თუ ძაბვა 2.6 -ზე ნაკლებია, LED არ შედის მიმდინარეში, თუ ძაბვა ცდილობს 2.6 -ზე მაღლა ასცდეს, დენი იტბორება და ძაბვა სტაბილიზირდება 2.6 -ის გარშემო.

კოდი იგივეა, რაც წინა სტატიაში. მე უკვე ავუხსენი, როგორ ჩავტვირთოთ იგი მიკროკონტროლერში და როგორ მუშაობს ამ ბოლო სტატიაში. მე ოდნავ შევცვალე ეს კოდი, რათა წარმოვადგინო წარმოდგენილი შედეგები.

ნაბიჯი 3: შედეგები

ამ ექსპერიმენტისთვის, მე გამოვიყენე ენერგიის LED როგორც დატვირთვა. მას აქვს წინა ძაბვა 2.6 ვოლტი. დაძაბულობის სტაბილიზაციისას 2.6 – ის გარშემო, კონტროლერმა მხოლოდ გაზომა დენი.

1) კვების ბლოკი 5.6 V (წითელი ხაზი გრაფიკზე)

• გენერატორის მინიმალური სიჩქარე 1774 rpm (სამუშაო ციკლი = 0.8)
• გენერატორის მაქსიმალური სიჩქარე 2606 rpm (სამუშაო ციკლი = 0.2)
• გენერატორის მაქსიმალური სიმძლავრე 156 მგვტ (0.06 x 2.6)

2) ელექტროენერგიის მიწოდება 4 ვ -ზე (ყვითელი ხაზი გრაფიკზე)

• გენერატორის მინიმალური სიჩქარე 1406 rpm (სამუშაო ციკლი = 0.8)
• გენერატორის მაქსიმალური სიჩქარე 1646 rpm (სამუშაო ციკლი = 0.2)
• გენერატორის მაქსიმალური სიმძლავრე 52 მგვტ (0.02 x 2.6)

რემარკი: როდესაც ვცადე BLDC გენერატორი პირველ კონტროლერთან, დენი არ იზომება, სანამ დენის წყაროს დაძაბულობა არ მიაღწევს 9 ვოლტს. მე ასევე ვცადე სხვადასხვა გადაცემის კოეფიციენტები, მაგრამ სიმძლავრე მართლაც დაბალი იყო წარმოდგენილ შედეგებთან შედარებით. მე არ შემიძლია პირიქით ვცადო: სტეპერ გენერატორის (ნემა 17) განშტოება ამ კონტროლერზე, რადგან სტეპერი არ აწარმოებს სინუსური ძაბვის სამ ფაზას.

ნაბიჯი 4: დისკუსია

არაწრფივობა შეინიშნება ინდუქტორის გამტარობის გაგრძელებასა და შეწყვეტას შორის გადასვლის გამო.

კიდევ ერთი გამოცდა უნდა ჩატარდეს უფრო მაღალი მოვალეობის ციკლით, რათა იპოვოს მაქსიმალური სიმძლავრის წერტილი.

მიმდინარე გაზომვები საკმარისად სუფთაა, რათა კონტროლერი მუშაობდეს გაფილტვრის გარეშე.

როგორც ჩანს, ეს ტოპოლოგია სწორად მუშაობს, მაგრამ მე მსურს თქვენი კომენტარები, რადგან მე არ ვარ სპეციალისტი.

ნაბიჯი 5: შედარება სტეპერ გენერატორთან

მაქსიმალური მოპოვებული სიმძლავრე უკეთესია BLDC და მისი კონტროლერი.

დელონის ძაბვის გაორმაგების დამატება შეიძლება შეამციროს სხვაობა, მაგრამ სხვა პრობლემები გამოჩნდა მასში (მაღალი სიჩქარის ძაბვა შეიძლება იყოს უფრო დიდი ვიდრე ძაბვის ბატარეა და საჭიროა მამლის გადამყვანი).

BLDC სისტემა ნაკლებად ხმაურიანია, ამიტომ არ არის საჭირო გაზომვების გაფილტვრა. ეს აძლევს კონტროლერს უფრო სწრაფად რეაგირების საშუალებას.

ნაბიჯი 6: დასკვნა

ახლა ვფიქრობ, რომ მზად ვარ გავაგრძელო ბუდის საფეხური, რომელიც არის: ქარის ტურბინების შემუშავება და ადგილზე გაზომვები და ბოლოს ქარის ბატარეის დატენვა!