Один знакомый собирается установить солнечные панели вместе с батареей и инвертором для того, чтобы иметь автономную электросеть 220 В на своём дачном участке. Мы перебрали различные радиолюбительские проекты, где представлен весь спектр схемотехнических решений для контроллера заряда. В результате остановились на одной схеме и решили построить нечто подобное.
Солнечная панель имеет определенное напряжение на выходе (от 17 до 18 вольт на 12 вольтовой панели, мощность зависит от яркости), при которой она обеспечивает большую мощность. Так что пока аккумуляторная батарея нуждается в зарядке, можно подавать столько тока, чтобы достичь этого напряжения. Но как только аккумулятор полностью зарядится, нужно избежать перезаряда батареи. Итак, требуется поддерживать максимальное напряжение для аккумулятора около 13.8 В для стандартной 12-ти вольтовой свинцово-кислотной батареи.
Поэтому зарядное устройство должно преобразовать входное напряжение 17-18 В в выходное 12-14 В максимально эффективно. Очевидно, специализированный импульсный преобразователь идеально подходит для такой работы. Однако, типичный преобразователь постоянного напряжения предназначен для поддержания стабильного напряжения на его выходе, независимо от его входного напряжения. Как описано выше, требования здесь несколько другие.
Импульсные преобразователи управляются как правило скважностью с фиксированной частотой ШИМ-сигнала. А микроконтроллер может использоваться, чтобы сделать всю эту работу. В большинстве устройств это не работает, так как микроконтроллер будет слишком медленно реагировать на внезапные изменения нагрузки или входного напряжения. Но это не проблема в солнечной электростанции: солнце меняет интенсивность самое быстрое в течение нескольких секунд и батарея будет поглощать любые внезапные изменения нагрузки. Так что если мы корректируем рабочий цикл несколько раз в секунду — этого будет более чем нормально. И это легко сделать с помощью микроконтроллера.
Следующим шагом нужно было выяснить, на какой частоте запускать преобразователь. Arduino на 8-битном разрешении дает максимальную частоту ШИМ 62.5 кГц. Это довольно низкая скорость для переключения преобразователя постоянного тока. Современные конструкции инверторов выполняются при частотах от сотни кГц до нескольких МГц. Чем выше частота, тем меньший дроссель может быть применён. Но в плане эффективности, меньшая частота является даже предпочтительнее, поскольку уменьшает потери при переключении.
Основной расход батареи на саму схему будет приходится на Ардуино, который потребляет около 50 мА при работе на 16 МГц. Планируется использовать 30 Вт 12 солнечную панелб и автомобильный аккумулятор 45 А/ч. То есть примерно 1,8 ампер на входе и 2,5 ампера на выходе. Вся документация проекта, с том числе схема — тут
.
