2. decembra, 2013

Obnovljivi viri za začetnike (3)

Revija 214 214 50 - Obnovljivi viri za začetnike (3)Revija logo se - Obnovljivi viri za začetnike (3)

Včasih je zelo težko doseči celo en sam odstotek boljši izkoristek v delovanju neke naprave, saj je od daleč vse videti popolno. Najbrž bi že na začetku takšnega razmišljanja izgubili tudi najmanjše zrno upanja na neko veliko odkritje, ki bi nam kar tako prineslo nekaj odstotkov večji izkoristek. Vendar ne kaže obupati! Morda lahko veliko več pridobimo tako, da še malce izboljšamo delovanje sicer odličnih in preizkušenih vezij na podlagi novih raziskav, spoznanj in izkušenj strokovnjakov, ki delovanje teh vezij poznajo do potankosti.

Ohraniti največjo izhodno moč

Revija 214 214 50%20%281%29 - Obnovljivi viri za začetnike (3)Pomembna značilnost vseh sončnih celic je, da dosežejo največjo moč pri skoraj enaki delovni napetosti (VMP Voltage at Maximal Power) glede na trenutno osvetlitev (slika 1). To je pomemben podatek, če želimo iz nekega panela v določenem trenutku in pri določeni osvetlitvi dobiti največjo moč. Moč je še vedno produkt toka in napetosti in če se nam poskuša pri neki obremenitvi napetost »sesedati«, moramo tok zmanjšati vsaj toliko, da ostane napetost na istem nivoju, če jo želimo na tem nivoju ohraniti. Za takšno krmiljenje bi lahko poskrbelo vezje z diskretnimi elementi, operacijskimi ojačevalniki, primerjalniki, tranzistorji in cele vrste ostalih polprevodniških elementov, ki bi utegnili za svoje delovanje porabiti več energije, kot bi je s svojim delovanje prihranili. Ravno zato so se proizvajalci različnih namenskih integriranih vezij lotili tega problema na svoj način, s sodobnimi tehnologijami, minimalno porabo in z največjim možnim učinkom.

Podjetja Linear Technologies najbrž ni potrebno predstavljati, saj je eno izmed vodilnih svetovnih proizvajalcev namenskih integriranih vezij, ki so pravzaprav že kar rešitve določenih izzivov. Uporabniku (načrtovalcu) je na razpolago določeno število priključkov, s katerimi lahko določi, kako bo vezje delovalo. Običajno pri teh čipih je, da so lahko tudi kombinacija analognih in digitalnih signalov, tako vhodnih, kot tudi izhodnih.

Odličen primer takšnega krmilnega integriranega vezja je LT3652, ki je po svoji funkciji 2A polnilnik s to lastnostjo, da je sposoben ohranjati najvišjo možno učinkovitost delovanja sončne celice s krmiljenjem nivoja vhodne napetosti. V obdobjih, ko na voljo ni dovolj sončne energije, s katero bi zadovoljili potrebe LT3652 polnilnika baterij izpolnitev zahtev glede porabe, krmilnik vzdrževanja nivoja vhodne napetosti zmanjša polnilni tok baterije. Tako se z ohranitvijo vhodne napetosti na VMP zmanjša obremenitev sončnih celic in doseže najvišja izhodna moč panela. Ta metoda za doseganje največje učinkovitosti panelov s sončnimi celicami je sicer patentirana (Linear Technologies) in se imenuje krmiljenje v točki največje moči (MPPC, maximum power point control).Revija 214 214 50%20%282%29 - Obnovljivi viri za začetnike (3)

MPPC torej optimizira izkoristek sončnih celic med obdobji s slabšo osvetljenostjo, je izkoristek pretvorbe močnostnega polnilnika pri manjših močeh veliko slabša, kar zmanjša učinkovitost prenosa energije od plošče do baterije in izniči naš prejšnji trud. Vendar bomo v nadaljevanju članka lahko videli, da lahko učinkovitost polnilca baterij z uporabo preproste PWM polnilne tehnike znatno izboljšamo, saj z njo prisilimo polnilnik, da pri nizkih močeh baterijo polni z impulzi.

UPORABA statusnega priključka /CHRG za javljanje delovanja z nizko močjo

/CHRG statusni priključek LT3652 prikazuje stanje polnilnega toka baterije in je v tem primeru uporabljen za krmiljenje PWM funkcije. Priključek je na nizkem logičnem nivoju, kadar je izhodni polnilni tok večji od C/10, ali 1/10 programiranega najvišjega izhodnega toka in na visokem logičnem nivoju, ko je izhodni tok pod [C/10 = desetina kapacitete [Ah]).

V obdobjih nizke osvetlitve lahko vhodna regulacijska zanka zmanjša izhodni tok polnilnika pod C/10, kar povzroči, da /CHRG preide v stanje visoke impedance. Ta preklop statusnega priključka se uporablja za onemogočanje čipa s proženjem zaščite ob prenizki napetosti (UVLO) s pragom za padajočo napetost panela s sončnimi celicami, ki je višji od nivoja vhodne napetosti VIN (REG), ki jo krmilimo. Napetost na panelu lahko narašča znotraj histereze v območju obeh pragov UVLO, vendar je polnilnik onemogočen, dokler ne dosežemo praga preklopa ob naraščajoči napetosti UVLO, ko je polnilnik ponovno omogočen in deluje s polno močjo. Polnilnik nato krmili polnilni tok, dokler krmilnik nivoja vhodne napetosti znova ne onemogoči polnilnika. Takšni cikli se ponavljajo in pri tem na izhodu polnilnika ustvarjajo serijo tokovnih impulzov, ki do največje možne mere povečajo učinkovitost polnilnika, s tem pa tudi učinkovitost celotnega polnilnega sistema s sončnimi celicami, pri katerikoli ravni osvetlitve.

Celotni članek

Obnovljivi viri za začetnike (3)

2013_SE214_50