Le panneau solaire alimente la « lampe du jour » et le récepteur VHF. Le panneau solaire alimente la « lampe jour » et le récepteur VHF Boost DC pour panneaux solaires.

Poonam Deshpande

Conception électronique

Une simple combinaison d'une batterie solaire, de plusieurs LED et d'un petit régulateur DC/DC vous permettra d'éclairer les coins sombres de la pièce pendant la journée et en même temps de fournir une alimentation stabilisée aux charges de faible puissance.

Une lampe qui fonctionne uniquement avec des panneaux solaires pendant la journée peut sembler pratiquement inutile, mais de nombreuses zones des maisons et des bureaux restent relativement sombres même pendant la journée. Cette « lumière du jour » brille à partir d’un panneau solaire à proximité et dispose en outre d’une source supplémentaire stabilisée de 0,5 W capable d’alimenter de petites charges telles qu’un récepteur VHF.

Un panneau photovoltaïque d'une puissance nominale de 10 W est utilisé pour alimenter la lampe fluorescente (Figure 1). Sa tension, au point de puissance maximale égale à 17,3 V, alimente deux chaînes de LED identiques (LED1... LED5 et LED6... LED10). Chaque chaîne est composée de cinq LED blanches d'une puissance de 1 W chacune. Les résistances en série R1 et R2 d'une résistance de 22 Ohms avec une puissance de dissipation admissible de 2 W règlent les courants des circuits.

La sortie du panneau photovoltaïque est connectée via un interrupteur à l'entrée d'un stabilisateur de tension de commutation (PVS) (Figure 2). Le condensateur à l'entrée de la puce du convertisseur réduit la dépendance de la luminosité des LED aux changements du courant de charge, qui dépend du niveau du signal audio à la sortie du récepteur VHF.

Il existe de nombreux circuits intégrés de convertisseur de tension de commutation bon marché qui conviennent bien à cette application, et trois d'entre eux sont très similaires en termes de prévalence, de fréquence de commutation, de tension de sortie, de valeurs L et C et de résistance de charge. Il s'agit des LM3524, MC34063 et LM2575. Toutes choses étant égales par ailleurs, un convertisseur basé sur un circuit intégré perd moins de tension de batterie en raison d'une consommation de courant plus faible et d'une tension de saturation de commutateur d'alimentation plus faible. Il est clair que ce microcircuit particulier a été choisi pour la source d'alimentation.

La tension d'alimentation d'entrée (V IN) est fournie à la broche 6 du convertisseur DC/DC MC34063 via le commutateur SW (Figure 3). Le condensateur de lissage C1 de 2 200 µF, situé après le commutateur, est conçu pour minimiser les fluctuations de tension causées par les changements d'intensité lumineuse. Le condensateur C2 d'une capacité de 100 pF sur la broche 5 règle la fréquence de commutation du convertisseur à 33 kHz.

La tension de sortie est filtrée par les éléments L1 et C3. L'inductance de 220 µH est réalisée indépendamment en enroulant 48 tours de fil sur un noyau toroïdal, pour lequel il est tout à fait possible d'utiliser un noyau de 10 mm de diamètre et de 20 mm de hauteur, extrait d'un ancien câble d'ordinateur. Les résistances des résistances R1 et R2 sont sélectionnées de manière à ce que la tension de sortie soit de 5 V. Si la sortie doit avoir une tension différente, la résistance de la résistance R1 doit être modifiée. Par exemple, pour une tension de sortie de 6 V, la résistance de R1 doit être de 27 kOhm et pour 4,5 V d'environ 39 kOhm. Le circuit assemblé est illustré à la figure 4 et le système complet est illustré à la figure 5.

Pour obtenir plus de lumière, vous pouvez réaliser une lampe de jour avec deux panneaux solaires connectés en série (Figure 6). Cependant, dans ce cas, la tension de sortie maximale de la source photovoltaïque peut dépasser 40 V, ce qui est la valeur limite fixée pour la puce MC34063. Pour résoudre ce problème, le convertisseur DC/DC n'est pas connecté directement à la sortie du panneau solaire, mais à l'une des deux chaînes de LED. Chaque chaîne est composée de dix LED avec une tension directe maximale de 3,5 V. Ainsi, la tension sur la chaîne ne dépasse pas 35 V.

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• Super!!! Illuminez le jour, assombrissez la nuit !!! Tout est tout simplement ingénieux !!! Maintenant, je comprends enfin ce qu'est une « lampe fluorescente » !!!
• Ce qui précède n'est pas notre façon de faire ! Nos gens sont beaucoup plus économiques ! Le nôtre, un jeune technicien domestique, élève de 5ème. achète une lampe de poche dynamo pour 19 UAH. (40-45 roubles RF) et... il le met simplement dans sa poche. Économies - 20 $ sur l'achat d'un panneau solaire et de toutes sortes de diodes à résistance auprès de capitalistes étrangers. http://www.leroymerlin.ua/p/%D0%9B%D...4-307ee51a3035. Diriez-vous que c'est gênant ? Sous la direction d'un ancien professeur de physique à la retraite du club scolaire « Crazy Hands », l'élève, ayant appris la table de multiplication dès la 5e année, calcule le travail que fait sa grand-mère en ouvrant la porte d'un garde-manger sombre : il multiplie 2 kgf d'effort par 1 mètre de mouvement de bord des portes et reçoit 20 joules. En regardant dans la salle de physique de l'école, l'élève apprend que 2 LED de la lampe de poche mentionnée à une tension de 2 volts et un courant de 10 milliampères ont une consommation électrique de seulement 20 mW ! En ouvrant la porte une seule fois, vous pouvez éclairer le garde-manger pendant 50 secondes maximum - l'énergie de la lampe de poche ne disparaît pas, mais charge la batterie intégrée à la lampe de poche chinoise ! Désormais, toute la famille du jeune talent ouvre et ferme la porte du garde-manger pendant les exercices du matin - le père de l'élève, lors d'une pause lors d'un match de football, a attaché une lampe de poche dynamo à la porte du garde-manger ! Et le frère cadet de notre étudiant a attaché un interrupteur à la même porte que celle de l'ancien réfrigérateur - lorsque le garde-manger est fermé, il n'y a pas de lumière dans le garde-manger - la batterie de la lampe de poche ne se décharge pas. Ils collectent déjà des signatures pour des pétitions adressées au gouvernement. Si chacun des 100 millions d’habitants économisait seulement 100 watts d’électricité, il serait possible de fermer définitivement toutes les centrales électriques du pays ! Détails et autres actions - https://www.youtube.com/watch?v=WVMolYlx-h8.
• A. Raikin voulait attacher une dynamo à la ballerine...
• Quoi pour un accordéon de chèvre et un accordéon pour le cul ? le récepteur peut être alimenté par de l'énergie gratuite et qu'est-ce que c'est que ce panneau solaire
• Donnez un exemple concret... un récepteur détecteur, trop, ne le suggérez pas.

Il existe différentes opinions et différents chiffres sur l'efficacité des contrôleurs PWM et MPPT. Pour certains, le contrôleur PWM est plus efficace par temps nuageux et le MPPT fonctionne mieux par temps ensoleillé. Pour d'autres, le contrôleur MPPT fonctionne mieux à tous égards, et certains prétendent que le PWM est bien meilleur. Mais il ne faut pas tout croire d’un coup et adopter un point de vue sans ambiguïté ; dans chaque cas, il faut comprendre séparément pourquoi et comment cela fonctionne. Il y a des gens qui ne savent même pas vraiment comment utiliser leurs contrôleurs et qui disent ensuite qu’ils sont pires ou meilleurs.

Les contrôleurs PWM (PWM) conventionnels fonctionnent très simplement et le courant des panneaux solaires les traverse presque directement, la chute de puissance sur les transistors de puissance est très faible. Par conséquent, dès que la tension de la batterie solaire dépasse la tension de la batterie d'environ 0,5 à 1 volt, la batterie commence à se charger. Mais ces contrôleurs ne savent pas extraire toute l’énergie du panneau solaire. Pour les panneaux solaires, le courant maximum ne peut pas dépasser son maximum, par exemple, pour un panneau solaire de 12 volts d'une puissance de 100 watts, le courant de charge ne dépasse pas 5,7A. Et lorsque la tension de notre batterie est d'environ 13-14 volts, la puissance fournie à la batterie sera de 14 * 5,7 = 79,8 watts, si la batterie est déchargée à 12 volts, la puissance sera encore moindre. Dans ce cas, plus de 80 % de la puissance maximale du panneau solaire ne peut être obtenue.

Mais si la tension de la batterie n'était pas de 13-14 volts, mais par exemple de 17 volts, alors 18*5,7=96,9 watts. En général, pour extraire toute l'énergie d'un panneau solaire au soleil, il lui suffit d'avoir 30 éléments, et non 36, mais par temps nuageux, un tel panneau ne fonctionnera pratiquement pas, c'est pourquoi ils fabriquent panneaux avec 36 éléments standard pour une batterie 12V, et au ralenti, la tension est d'environ 21-22 volts pour de tels panneaux. Mais dans les caractéristiques, ils écrivent la pleine puissance du panneau, et non lorsqu'il fonctionne sur une batterie de 12 volts via un contrôleur PWM.

Les contrôleurs MPPT fonctionnent différemment, ils disposent d'un convertisseur DC-DC qui convertit la haute tension en tension inférieure, augmentant ainsi le courant de charge. Le contrôleur analyse la tension et le courant du panneau solaire et coupe l'alimentation au point où la tension maximale du panneau solaire est au courant maximum, puis la convertit en basse tension pour charger la batterie. Par exemple, si le panneau est de 12 volts, alors sa puissance maximale sera de 17-18 volts.

Mais comme dans les contrôleurs MPPT, le travail s'effectue via un convertisseur DC-DC, il a son propre rendement, qui est généralement de 90 à 96 %, selon le mode de fonctionnement. Le module DC-DC lui-même, en mode actif, consomme son énergie quelle que soit la quantité transmise par la batterie. C'est comme si l'onduleur avait une consommation au ralenti, et DC-DC avait également sa consommation. Cela suggère que si par temps nuageux, la puissance des panneaux solaires est trop faible, alors le simple fonctionnement DC-DC peut consommer toute cette puissance et rien n'entrera dans la batterie, ou bien moins que directement via le contrôleur PWM.

Pour que DC-DC fonctionne, la tension doit être supérieure à la sortie d'environ 1,5 à 2 volts, cela signifie que lorsque la tension sur le panneau solaire chute à 15 volts, la charge s'arrêtera. Mais il existe désormais différents contrôleurs MPPT, certains passent en mode PWM lorsque la tension et le courant sont très faibles. Certains cessent de fonctionner à faible puissance et ne chargent pas la batterie. Certains ne peuvent tout simplement pas déterminer le point MPPT à faible puissance et le recherchent constamment, gaspillant l'énergie de la batterie, c'est-à-dire qu'ils ne la chargent pas, mais la déchargent plutôt pour le fonctionnement inutile du module DC-DC.

J'ai maintenant deux contrôleurs, Solar 30 et Photon 100 50, et j'ai comparé leur fonctionnement depuis l'aube jusqu'à l'apparition du soleil. J'ai filmé tout ça, et voici ce que j'ai obtenu :

Ce test a montré une nette victoire d'un contrôleur MPPT spécifique sur un contrôleur PWM spécifique. Bien que Solar 30 dise qu'il s'agit d'un MPPT, ce n'est rien de plus qu'un stratagème marketing, c'est juste un contrôleur PWM.

Au final, que dire de tout cela ? Même par temps nuageux, un bon MPPT n'est pas inférieur au PWM, et dès que les conditions permettent de tirer davantage du panneau solaire, le contrôleur MPPT fonctionne beaucoup mieux. Eh bien, si la puissance d'un panneau solaire ou d'un ensemble de panneaux par temps nuageux est même théoriquement de 1 à 2 % de la valeur nominale, alors il ne sert à rien de se battre pour ces baisses. Il est préférable de filmer jusqu'à 20 % de plus sous une lumière plus vive.

Les systèmes d'alimentation électrique utilisant simultanément l'alimentation électrique traditionnelle et l'électricité solaire constituent une solution économiquement rationnelle pour les ménages privés, les villages de chalets et de vacances et les locaux industriels.

Un élément indispensable du complexe est un onduleur hybride pour panneaux solaires, qui détermine les modes d'alimentation en tension, garantissant ainsi le fonctionnement ininterrompu et efficace du système solaire.

Pour que le système fonctionne efficacement, vous devez non seulement choisir le modèle optimal, mais également le connecter correctement. Et nous verrons comment procéder dans notre article. Nous examinerons également les types de convertisseurs existants et les meilleures offres sur le marché aujourd'hui.

L’utilisation de l’énergie solaire renouvelable en combinaison avec une alimentation électrique centralisée présente de nombreux avantages. Le fonctionnement normal du système solaire est assuré par le fonctionnement coordonné de ses principaux modèles : panneaux solaires, batterie et l'un des éléments clés - l'onduleur.

L'onduleur du système solaire est un dispositif permettant de convertir le courant continu (DC) provenant des panneaux photovoltaïques en électricité alternative. C'est sur un courant de 220 V que fonctionnent les appareils électroménagers. Sans onduleur, la production d’énergie n’a aucun sens.

Schéma de fonctionnement du système : 1 – modules solaires, 2 – contrôleur de charge, 3 – batterie, 4 – convertisseur de tension (onduleur) avec alimentation en courant alternatif (AC)

Il est préférable d'évaluer les capacités d'un modèle hybride par rapport aux caractéristiques de fonctionnement de ses concurrents les plus proches - les « convertisseurs » autonomes et en réseau.

Convertisseur de type de réseau

L'appareil fonctionne sur la charge du réseau électrique général. La sortie du convertisseur est connectée aux consommateurs d'électricité, au réseau AC.

Le schéma est simple, mais présente plusieurs limites :

• fonctionnement lorsque l'alimentation CA est disponible sur le réseau ;
• La tension du secteur doit être relativement stable et comprise dans la plage de fonctionnement du convertisseur.

Cette variété est très demandée dans les foyers privés avec un tarif « vert » en vigueur pour l'électrification.

Paramètres de sélection de l'onduleur solaire

L'efficacité du convertisseur et de l'ensemble du système d'alimentation dépend en grande partie du choix correct des paramètres de l'équipement.

En plus des caractéristiques décrites ci-dessus, vous devez évaluer :

• puissance de sortie ;
• type de protection;
• température de fonctionnement ;
• dimensions d'installation ;
• disponibilité de fonctions supplémentaires.

Critère n°1 – puissance de l’appareil

La puissance nominale de l'onduleur solaire est sélectionnée en fonction de la charge maximale sur le réseau et de la durée de vie attendue de la batterie. En mode démarrage, le convertisseur est capable de fournir une augmentation de puissance à court terme au moment de la mise en service des charges capacitives.

Cette période est typique lors de la mise en marche des lave-vaisselle, des machines à laver ou des réfrigérateurs.

Lors de l'utilisation de lampes d'éclairage et d'un téléviseur, un onduleur de faible puissance de 500 à 1 000 W convient. En règle générale, il est nécessaire de calculer la puissance totale de l'équipement utilisé. La valeur requise est indiquée directement sur le corps de l'appareil ou dans le document d'accompagnement.

Aperçu des capacités, des modes de fonctionnement et de l'efficacité de l'utilisation du convertisseur multifonction InfiniSolar 3 kW :

Concevoir un système d'alimentation en énergie solaire est une tâche complexe et responsable. Il est préférable de confier le calcul des paramètres nécessaires, la sélection des composants du complexe solaire, le raccordement et la mise en service à des professionnels.

Les erreurs commises peuvent entraîner des pannes du système et une utilisation inefficace d’équipements coûteux.

Choisissez-vous la meilleure option de convertisseur pour exploiter un système d’approvisionnement en énergie solaire autonome ? Vous avez des questions que nous n’avons pas abordées dans cet article ? Demandez-leur dans les commentaires ci-dessous - nous essaierons de vous aider.

Ou peut-être avez-vous remarqué des inexactitudes ou des incohérences dans le matériel présenté ? Ou souhaitez-vous compléter la théorie par des recommandations pratiques basées sur votre expérience personnelle ? Écrivez-nous à ce sujet, partagez votre opinion.

L'appareil est un simple convertisseur élévateur et limiteur de tension qui charge les batteries 12 V à partir d'un panneau solaire 6 V. L'appareil dispose également de la fonction MPPT (Maximum Power Point Tracking). Lorsque nous pensons au MPPT, nous pensons généralement aux microcontrôleurs et aux algorithmes complexes de calcul de puissance. Cependant, de tels algorithmes ne sont pas vraiment nécessaires.

L'article présente deux solutions schématiques. Le premier circuit illustre simplement un convertisseur à découpage élévateur, tandis que le second montre un circuit fonctionnel fait maison de l'appareil. Il est recommandé aux expérimentateurs plus avancés qui disposent d’un oscilloscope. Le circuit peut également intéresser les étudiants et ceux qui souhaitent simplement approfondir leurs connaissances en électronique.

Schémas de topologie du convertisseur boost et schéma de circuit du convertisseur solaire fait maison

ThéoriqueintelligenceÔcroissantconvertisseur

Dans le diagramme de topologie du convertisseur élévateur, la bobine L1 est chargée lorsque le transistor Q1 est passant. Lorsque le transistor Q1 est désactivé, la bobine L1 se décharge vers la batterie via la diode Zener D1. Effectuer cette opération plusieurs milliers de fois par seconde entraînera un courant de sortie important. Ce processus est également appelé décharge inductive. Pour que cela fonctionne, la tension d'entrée doit être inférieure à la tension de sortie. De plus, si vous possédez un panneau solaire, vous devez utiliser un élément de stockage d'énergie - un condensateur (C1), qui permettra au panneau solaire de produire du courant en continu entre les cycles.

Description du schéma de circuit du convertisseur boost

Le circuit se compose de trois blocs principaux, dont un générateur de porte 555 MOS, un modulateur 555 PWM et un amplificateur opérationnel avec limiteur de tension. La série 555 avec sortie en cascade peut fournir un courant d'environ 200 mA et constitue un excellent générateur d'impulsions de faible puissance. Le modulateur 555 PWM est un circuit oscillateur classique basé sur la série 555. Pour régler le temps de décharge du condensateur C3 (temps de charge de la bobine), une tension de 5 V est appliquée à la broche 5.

Limitationtension

L'amplificateur opérationnel U1A calcule le signal de tension de la batterie lorsque le point de consigne de tension divisée est comparé à la tension de référence de 5 V. Lorsque la tension dépasse la valeur définie, la sortie commute dans le sens négatif, réduisant ainsi la fréquence des impulsions PWM du générateur et limitant toute charge ultérieure. Cela empêche efficacement la surcharge.

Alimenter le circuit à partir d'un panneau solaire

Pour éviter une décharge inutile de la batterie lorsque le soleil ne brille pas, tous les circuits sont alimentés via le panneau solaire, à l'exception du diviseur de tension en boucle fermée, qui consomme environ 280 µA.

Logique MOSFETniveau

Puisque le circuit doit fonctionner à de faibles niveaux de tension (ce circuit fonctionne à partir d'une tension d'entrée d'au moins 4 V), il est nécessaire d'installer un MOSFET de niveau logique. Il s'ouvrira à une tension de 4,5 V. Pour cela, j'ai utilisé un transistor MOSFET de puissance MTP3055.

Fixation de tension à l'aide d'une diode ZenerD2

Dans ce circuit, NE DÉBRANCHEZ PAS la batterie, sinon le transistor MOSFET grillerait. Par conséquent, pour le protéger, j'ai installé une diode Zener D2 24V. Sans cette diode Zener, j'ai moi-même grillé de nombreux transistors MOS.

Fonction MPPT

Lorsque la tension/courant du panneau solaire augmente, le générateur PWM augmente la fréquence d'impulsion, ce qui entraîne une augmentation du courant de sortie. Dans le même temps, une tension supplémentaire est appliquée à la bobine, augmentant ainsi son courant de charge. Le résultat est que le convertisseur élévateur "va fort" lorsque la tension augmente, ou "va fort" lorsque la tension diminue. Pour maximiser le transfert d'énergie en plein soleil, le potentiomètre R8 est réglé de manière à ce que le courant de charge de la batterie soit maximum - ce sera le point de puissance maximale. Si le circuit fonctionne correctement, il y aura un pic très plat lorsque R2 tournera. La diode D3 effectue une régulation automatique MPPT avec plus de précision en soustrayant une tension fixe de la différence de tension entre la batterie et la tension moyenne via le condensateur C3. Dans des conditions de faible luminosité, vous constaterez que la résistance R3 n’est pas optimale, mais elle ne sera pas complètement retirée de la chaîne. Notez que les contrôleurs MPPT intelligents peuvent également fonctionner mieux sur toute la plage, mais cette amélioration est extrêmement inefficace.

Évaluations des composants

Le circuit est configuré pour une tension de 9V, le panneau solaire pour une puissance de 3W. Les convertisseurs Boost sont assez capricieux et ne fonctionneront pas dans un large éventail de conditions. Si votre système utilise des limites de puissance nominale différentes pour le panneau solaire, attendez-vous à un problème. Les seuls composants nécessitant un réglage sont la bobine L1 et le condensateur C3. J'ai été surpris que le taux de répétition soit très faible (environ 2 kHz). J'ai commencé avec une bobine de 100 µH, mais le circuit fonctionne mieux à 390 µH – je voulais au départ environ 20 kHz. Pour de meilleures performances, chargez la bobine 5 à 10 fois le courant du panneau solaire, puis attendez une longue période (3X) pour permettre à la bobine de se décharger complètement. Cela garantira un fonctionnement acceptable lorsque la tension d'alimentation est proche de la tension de la batterie. Notez que les bobines à faible impédance offrent le meilleur rendement. La plus grande perte se produit réellement dans une diode Schottky, et la moindre perte est ce pour quoi ces diodes sont conçues.

Le fonctionnement à haute fréquence est généralement préféré. Cela minimisera la taille de la bobine. Cependant, pour expérimenter, utilisez la bobine qui fonctionnera le mieux.

Les composants proposés sont indiqués dans le schéma. Bien entendu, le chargeur peut être adapté à vos besoins.

Oscillogrammes

Liste des radioéléments