Փոքր քամու տուրբինների խթանման փոխարկիչ `6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Առավելագույն էներգաբլոկի հետևման (MPPT) վերահսկիչների մասին իմ վերջին հոդվածում ես ցույց տվեցի փոփոխական աղբյուրից ստացվող էներգիայի շահագործման ստանդարտ մեթոդ, ինչպիսին է քամու տուրբինը և մարտկոցը լիցքավորելը: Իմ օգտագործած գեներատորը Nema 17 տիպի շարժիչ էր (օգտագործվում էր որպես գեներատոր), քանի որ դրանք էժան են և հասանելի են ամենուր: Քայլերի շարժիչների մեծ առավելությունն այն է, որ նրանք արտադրում են բարձր լարման նույնիսկ դանդաղ պտտվելիս:

Այս հոդվածում ես ներկայացնում եմ վերահսկիչ, որը հատուկ նախագծված է ցածր էներգիայի անխոզանակ DC շարժիչների (BLDC) համար: Այս շարժիչների խնդիրն այն է, որ դրանք պետք է արագ պտտվեն `շահագործվող լարում արտադրելու համար: Դանդաղ պտտվելիս առաջացած լարումը այնքան ցածր է, որ երբեմն նույնիսկ թույլ չի տալիս դիոդների անցկացում, իսկ երբ դա տեղի է ունենում, հոսանքը այնքան ցածր է, որ տուրբինից գրեթե ոչ մի էներգիա չի անցնում մարտկոցին:

Այս շրջանը միաժամանակ կատարում է փոխհատուցման և խթանման աշխատանքներ: Այն առավելագույնի է հասցնում հոսանքը, որը հոսում է գեներատորի կծիկում, և այս կերպ ուժը կարող է օգտագործվել նույնիսկ ցածր արագությամբ:

Այս հոդվածը չի բացատրում, թե ինչպես անել միացում, բայց եթե ձեզ հետաքրքրում է, ստուգեք վերջին հոդվածը:

Քայլ 1: Շղթան

Ինչպես և վերջին հոդվածում, ես օգտագործում եմ միկրոհսկիչ Attiny45 Arduino IDE- ով: Այս վերահսկիչը չափում է հոսանքը (օգտագործելով R1 դիմադրիչը և op-amp- ը) և լարվածությունը, հաշվարկում է հզորությունը և փոփոխում է երեք անջատիչ տրանզիստորների աշխատանքային հերթափոխը: Այս տրանզիստորները միացված են միասին ՝ առանց հաշվի առնելու մուտքը:

Ինչպես է դա հնարավոր?

Քանի որ ես որպես գեներատոր օգտագործում եմ BLDC շարժիչ, BLDC- ի տերմինալում լարվածությունը եռաֆազ սինուս է. Այս համակարգի լավ բանն այն է, որ այս քո սինուսների գումարը ցանկացած ժամանակ անվավեր է: Այսպիսով, երբ երեք տրանզիստորներն անցկացնում են, դրանց մեջ հոսում է երեք հոսանք, բայց դրանք միմյանց չեղարկում են գետնին (տես 3 -րդ պատկեր): Ես ընտրել եմ MOSFET տրանզիստորներ, որոնք ունեն ցածր արտահոսքի աղբյուրի դիմադրություն: Այս կերպ (ահա հնարքը) ինդուկտորներում հոսանքը առավելագույնի է հասցվում նույնիսկ ցածր լարման դեպքում: Այս պահին ոչ մի դիոդ չի անցկացվում:

Երբ տրանզիստորները դադարում են անցկացնել, ինդուկտորային հոսանքը պետք է ինչ -որ տեղ գնա: Այժմ դիոդները սկսում են անցկացնել: Դա կարող է լինել վերին դիոդները կամ տրանզիստորի ներսում գտնվող դիոդները (ստուգեք, որ տրանզիստորը կարող է կառավարել նման հոսանքը) (տե՛ս 4 -րդ պատկերը): Կարող եք ասել. Լավ, բայց հիմա այն նման է սովորական կամրջի ուղղիչին: Այո, բայց այժմ լարումը արդեն ուժեղացված է, երբ օգտագործվում են դիոդները:

Կան մի քանի սխեմաներ, որոնք օգտագործում են վեց տրանզիստոր (BLDC վարորդի պես), բայց այնուհետև անհրաժեշտ է սահմանել լարումը, որպեսզի իմանաք, թե որ տրանզիստորները պետք է միացնել կամ անջատել: Այս լուծումն ավելի պարզ է և կարող է կիրառվել նույնիսկ 555 ժամաչափով:

Մուտքը JP1 է, այն միացված է BLDC շարժիչին: Արդյունքը JP2 է, այն միացված է մարտկոցին կամ LED- ին:

Քայլ 2: Կարգավորում

Շղթան փորձարկելու համար ես կազմեցի երկու շարժիչով մեխանիկականորեն կապված մեկ շարժիչի հարաբերակցություն (հմմտ. Պատկեր): Կան մեկ փոքր խոզանակված DC շարժիչ և մեկ BLDC, որն օգտագործվում է որպես գեներատոր: Ես կարող եմ լարվածություն ընտրել իմ սնուցման աղբյուրի վրա և ենթադրել, որ փոքր խոզանակով շարժիչն իրեն մոտավորապես պահում է որպես քամու տուրբին. Եթե կիրառվում է կոտրման ոլորող մոմենտ, շարժիչը դանդաղեցնում է (մեր դեպքում հարաբերության ոլորող մոմենտ պտտման արագությունը գծային է, իսկ իրական քամու տուրբինների դեպքում դա սովորաբար պարաբոլ է):

Փոքր շարժիչը միացված է էլեկտրասնուցմանը, BLDC- ն ՝ MPPT միացմանը, իսկ բեռը ՝ հզորության LED (1W, TDS-P001L4) ՝ 2.6 վոլտ առաջային լարման միջոցով: Այս LED- ը մարտկոցի պես է իրեն պահում.

Կոդը նույնն է, ինչ վերջին հոդվածում: Ես արդեն բացատրեցի, թե ինչպես բեռնել այն միկրոկառավարիչում և ինչպես է այն աշխատում այս վերջին հոդվածում: Ես մի փոքր փոփոխեցի այս ծածկագիրը, որպեսզի ներկայացնեմ արդյունքները:

Քայլ 3: Արդյունքներ

Այս փորձի համար ես էներգիայի LED- ն օգտագործեցի որպես բեռ: Այն ունի 2.6 վոլտ լարման առաջ: Քանի որ լարվածությունը կայունանում է 2.6 -ի սահմաններում, վերահսկիչը միայն չափում էր հոսանքը:

1) Սնուցման աղբյուր ՝ 5.6 Վ լարման (կարմիր գիծը գրաֆիկի վրա)

• գեներատորի նվազագույն արագություն 1774 պտույտ / րոպե (աշխատանքային ցիկլ = 0.8)
• գեներատորի առավելագույն արագությունը 2606 պտույտ / րոպե (աշխատանքային ցիկլը = 0.2)
• գեներատորի առավելագույն հզորությունը 156 մՎտ (0.06 x 2.6)

2) Սնուցման աղբյուր 4 Վ -ով (դեղին գիծ գծապատկերում)

• գեներատորի նվազագույն արագություն 1406 պտույտ / րոպե (աշխատանքային ցիկլ = 0.8)
• գեներատորի առավելագույն արագությունը 1646 պտ / րոպե (աշխատանքային ցիկլը = 0.2)
• գեներատորի առավելագույն հզորությունը 52 մՎտ (0.02 x 2.6)

Remarque. Երբ ես փորձեցի BLDC գեներատորը առաջին վերահսկիչի հետ, ոչ մի հոսանք չէր չափվում մինչև էներգիայի մատակարարման լարվածությունը հասավ 9 վոլտի: Ես նաև փորձեցի տարբեր շարժակների գործակիցներ, բայց հզորությունը իսկապես ցածր էր ներկայացված արդյունքների համեմատ: Չեմ կարող հակառակը փորձել. Սլաքի գեներատորի (Nema 17) ճյուղավորում այս վերահսկիչի վրա, քանի որ սանդղակը չի արտադրում երեք փուլային սինուսի լարումը:

Քայլ 4: Քննարկում

Ոչ գծային գծեր են դիտվում ինդուկտորի շարունակման և դադարեցման միջև անցման պատճառով:

Մեկ այլ փորձարկում պետք է իրականացվի ավելի բարձր աշխատանքային ցիկլերով `առավելագույն հզորության կետը գտնելու համար:

Ընթացիկ չափումները բավականաչափ մաքուր են, որպեսզի վերահսկիչը աշխատի առանց զտման կարիք ունենալու:

Թվում է, որ այս տոպոլոգիան ճիշտ է աշխատում, բայց ես կցանկանայի ունենալ ձեր մեկնաբանությունները, քանի որ ես մասնագետ չեմ:

Քայլ 5. Համեմատություն Stepper Generator- ի հետ

Առավելագույն արդյունահանվող հզորությունը ավելի լավ է BLDC- ի և դրա վերահսկիչի հետ:

Դելոնի լարման կրկնապատկիչ ավելացնելը կարող է նվազեցնել տարբերությունը, բայց դրա հետ կապված այլ խնդիրներ են առաջացել (բարձր արագության լարումը կարող է ավելի մեծ լինել, քան լարման մարտկոցը և անհրաժեշտ է ճարմանդ փոխարկիչ):

BLDC համակարգը քիչ աղմկոտ է, ուստի ընթացիկ չափումները զտելու կարիք չկա: Այն թույլ է տալիս վերահսկիչին ավելի արագ արձագանքել:

Քայլ 6: Եզրակացություն

Հիմա ես կարծում եմ, որ պատրաստ եմ շարունակել բույնի քայլը, որն է. Քամու տուրբինների նախագծում և տեղում չափումներ կատարել և վերջապես մարտկոց լիցքավորել քամու միջոցով: