Alacsony költségű Sun Tracker napenergiával működő oltóanyag-hűtőszekrényhez / szoláris nyomkövető rendszerhez léptetőmotorral

This page is an automatic translation to Hungarian of Low cost Sun Tracker for Solar PV powered Vaccine Refrigerator.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

Ez az oldal az MTU MY5490/EE5490 : Solar Photovoltaic Science and Engineering posztgraduális kurzus része . Mind a kurzus dokumentációja, mind a kurzus által generált tartalom nyílt forráskódú . A kurzus azonban tavaszi szemesztereken keresztül fut, ezalatt az idő alatt nem nyitott szerkesztés . Kérjük, írjon megjegyzéseket a vitalapon .Olvass tovább...

Ez az oldal egy irodalmi áttekintés . Nyugodtan szerkessze ezt az oldalt , és adjon hozzá forrásokat és összefoglalókat.Olvass tovább...

Napelemes nyomkövető rendszer léptetőmotorral

Ezt a napelemes nyomkövető rendszer projektet ATMega16 mikrokontroller, LDR alapú maximális fényintenzitás-követés és PV panel helyzetszabályozás segítségével fejlesztették ki Stepper Motors segítségével. Általában 30-60%-os kimeneti teljesítménynövekedést figyeltek meg, ha a napelemes rendszer nyomkövetést használ, összehasonlítva a napfény-követést nem használó energiarendszerrel. Az MPPT csak a napelemből érkező maximális teljesítményt követi nyomon, nem tud segíteni abban, hogy a nap folyamán nagyobb teljesítményt kapjon.

Fényfüggő ellenállások  : Kétféle LDR CdS (kadmium-szulfid) és GaAs (Gallium-arzenid) létezik. Az LDR csökkenti az ellenállását, mivel a fény intenzitása beesik. Ezeknek az érzékelőknek van telítettségi határa a fény intenzitására. A fényintenzitáson túl az LDR nem csökkenti ellenállását. A fényintenzitást lux-ban mérik, a napfény megvilágítása körülbelül 30 000 lux. Ebben a projektben két ilyen érzékelőt használtak a napfény irányának nyomon követésére. Ha különbség van a két ellenállásra eső fényintenzitás között, akkor a panel abba az irányba mozdul el, ahol a maximális fényt kapná.

ATMEGA16 mikrokontroller  : A mikrovezérlő analóg komparátor bemenetekkel rendelkezik, amelyek segítségével a két LDR-ből érkező jelek összehasonlíthatók, a kimeneti jel pedig a léptetőmotor-vezérlőnek adható, amely a meghajtáshoz szükséges léptetőmotor működéséhez szükséges logikai sorrendet generálja. irány.

A Solar Tracker működése  : Normál nappali fényviszonyok között a napelemes nyomkövető keletről nyugatra mozog. Mivel a 150 ^o-os elfordulást tekintjük maximális elfordulásnak, a mikrovezérlő 40 számlálást számol 150 ^o-os fordulatnál, és amint a számláló eléri a 40-et, a nyomkövető abbahagyja a nyugati irányú forgást, és egészen a 0 ^o-os pozícióig forog. Rossz állapotban, mivel a feszültségkülönbség nem haladja meg a küszöbértéket, a mikrovezérlő úgy van programozva, hogy figyelje ezt az állapotot úgy, hogy 1,5 percenként ellenőrzi a feszültséget. A mikrovezérlő 10-ig számol, hogy 15 perc legyen, majd egy lépéssel elforgatja a panelt.

A napelem panel felületének por elleni védelme és a por miatti esetleges 50%-os teljesítményveszteség elkerülése érdekében a paneleket kefehengerekkel szerelték fel, amelyek napi 24 órán keresztül kétszer tisztítják meg a felületet. Mivel ez a projekt egytengelyes követést használ, 20%-os teljesítménynövekedés volt megfigyelhető.

Motorválasztás napkövetőhöz

A napelemes nyomkövető alkalmazáshoz a használt motoroknak minden körülmények között jó teljesítményt kell nyújtaniuk, és meg kell akadályozniuk az olyan káros hatásokat, mint a korrózió, a szélterhelés és a koptató levegőben szálló részecskék. A modern motorok egy része kommunikálni is képes közöttük, ezáltal csökkentve a teljes rendszerköltséget és a teljes birtoklási költséget (TCO).

Az AC indukciós motorok nem hatékonyak és nagyon nehezen vezérelhetők alacsony fordulatszámon, ezért ezeket a motorokat már nem használják a korai napelemes nyomkövető rendszerek után.

A léptetőmotorok elvesztik gazdasági előnyeiket, ha több vezérlőelemet adunk hozzá. Szintén probléma van a motor megkötésével, mert az állórész és a forgórész között nagyon kicsi a légrés, ha hőmérséklet-különbség van közöttük a napfény miatt, amely a motor bizonyos részére esik. Mivel a sebesség korlátozott, gondot okoz a gyorsan mozgó panelek tárolási helyzetben.

Az állandó mágneses kefés egyenáramú motoroknak (PMDC) egyetlen problémájuk van, a kefe vagy a kommutátor kopása. Gyors, irányítható, hatékony és tartós. Tárolásra is jó, mert széles a sebességtartománya.

A kefe nélküli egyenáramú (BLDC) motorok alacsony TSO-val rendelkeznek, és nem igényelnek karbantartást. Nem kopott, mivel nincs rajta kefe az érintkezőkhöz. Rendkívül hatékony 85-90%, és eléri a 3000 ford./perc fordulatszámot, ami vészhelyzetben előnyös.

Különféle intelligens felügyeleti és vezérlőrendszerek integrálhatók a BLDC-vel a fejlett, gyors és hatékony nyomkövető rendszerek érdekében, modern kommunikációs és hálózati módszereket alkalmazva.

A nyomkövetők elrakása a Windsben

A napelemes nyomkövetőknek viharban el kell viselniük a szélterhelés hatásait. Előfordulhat, hogy a nyomkövető szerkezet nem rendelkezik kellő szilárdsággal ahhoz, hogy ellenálljon az elemeknek, ezért szükséges a mozgáshoz és a jó tárolási pozíció fenntartásához szélben.

A szelek hatásai

Vészhelyzetben nagy sebességű szélhelyzetben a napelem panelek elhajolhatnak, és kevésbé hatékony vagy használhatatlan rendszert eredményezhetnek, mivel szél közben a napelem panel szélein eltérő terhelési állapotok jelentkeznek. A szél viselkedése a panelek felszerelési helyétől függően változó.

A tárolási helyzet

Elméletileg a szél hatása párhuzamos síkra nulla, és a tábla logikai megvalósítása vízszintes helyzetben van. De probléma merül fel ezzel a tájolással, mert a szél nem mindig vízszintes. De a 20-30 fokos szögű szél miatt a dinamikus nyomás 105 kg/m ² lehet 1,4 széltényezőnél és 45 kg/m ² 0,6 széltényezőnél a fedélzet szélein.

A panel súlya és összterhelése

Ha a panelt lehetőleg függőlegesen helyezzük el, akkor a panel súlya egyenletesebb lesz a felületen és tartósabb lesz, mint vízszintes helyzetben.

Az alsó szerkezet biztosítja a rendszer stabilitását terhelés mellett, de a nyomkövető rendszernek képesnek kell lennie függőlegesebb helyzetbe kerülni. Ennek megoldása az, hogy a számításokat a talaj típusának, elhelyezkedésének, egyedi jellemzőinek, a szél előre nem látható dinamikájának, a rendszer össztömegének és szerkezeti felépítésének figyelembevételével kell elvégezni a stabilabb rendszertervezés érdekében, amely ellenáll a maximális szélviszonyoknak.

Kisebb alkalmazásokhoz használjunk kész napkövetőt?

Különféle mikrokontroller alapú nyomkövetési megoldások állnak rendelkezésre a piacon. Az Arduino Sun Hervester Shield V2 önmagában 55 dollárba kerül, amit az arduino vezérlővel kell használnunk, ami körülbelül 25 dollárba kerül. Ezen kívül motorokat és töltőáramkört kell vásárolnunk, vagy olyan töltőáramkört kell készítenünk, amely az adott alkalmazástól függően 50 és 100 dollár közötti vagy többe kerülne. [1] [2]

Nyilvánvalóan nincs értelme 100 dollárt költeni, ha kicsi és egyszerű alkalmazásról van szó. Ha a rendszer összetettebb és több nyomkövető alapú rendszer, akkor a fenti termékek használata ésszerű lehet. Mindig jobb valami olcsó alternatív megoldást találni egyszerű elektronikus kialakítással, kevésbé bonyolult áramköri felépítéssel, amely alacsony teljesítményt használ, és hatékonyabb a PV rendszerrel.

Költségcsökkentés alacsony költségű mikrovezérlőkkel

Az Arduino egy nyílt forráskódú elektronikai prototípus-platform, amely rugalmas, könnyen használható hardveren és szoftveren alapul. Sok tervező és hobbi használja ezeket a mikrovezérlő kártyákat. A fejlesztők használhatják ezeket a táblákat arduino shielddel, amelyek különálló modulok, amelyek olyan hardveres képességeket biztosítanak, mint a hőmérsékletérzékelés, vezeték nélküli kommunikáció stb. Az Arduino uno vagy az Arduino pro használata jó megoldás lenne.

Az Arduino Uno ára 24,95 dollár, az Arduino Pro pedig 14,95 dollárba kerül. Az Arduino Uno gyorsabb, de a 8Mhz-es Pro is elég gyors a napkövető alkalmazáshoz.

Ezek a kártyák Arduino IDE szoftverrel programozhatók. Nagyon könnyű programokat írni ezzel a szoftverrel, mivel számos könyvtár áll rendelkezésre a különféle szenzoralkalmazásokhoz. [3]

Alacsony teljesítményű, olcsó mikrovezérlők

Az MSP430 LaunchPad alacsony költségű, alacsony fogyasztási lehetőséget kínál a fejlesztőknek. Ezek nagyon alacsony energiafogyasztású processzorkártyák nagy sebességű feldolgozó mikrovezérlő kártyákkal. Ezeket a processzorokat kifejezetten olyan alkalmazásokhoz tervezték, mint az energiagyűjtés, a hordozható fogyasztói, az orvosi, a biztonsági, az intelligens hálózat és a szenzorfelügyelet.

Az Energia egy nyílt forráskódú szoftver az MSP430 Launch Pad kártyák programozásához. Nagyon könnyen használható, és számos online kódolási példát és nagy könyvtárat tartalmaz.

A Code Composer Studio (CCS) a TI szoftverfejlesztő környezete programok írásához és hibakereséséhez az MSP430 Launch Pad-en. A Code Composer Studio támogatja a TI összes beágyazott feldolgozási és hibakeresési képességét. Ingyenes kiértékelő verziók állnak rendelkezésre 30 napos próbaverzióhoz.

Több szoftverkód-fordító is elérhető, nevezetesen az IAR workbench, a Keil, az MSPGCC és a Mentor grafika, amelyek inkább kódkészítők, mint az Energia.

Az MSP430 LaunchPad olyan modulokkal használható, amelyek több hardveres képességet adnak, mint például a vezeték nélküli, LED-es világítás stb. Ezeket a modulokat BoosterPack-nek hívják.

Az MSP-EXP430G2 LaunchPad belső hőmérséklet- és füstérzékelőkkel rendelkezik. Az ára mindössze 9,99 dollár. [4] Különféle BoosterPack csomagokkal használható.

H-Bridge DC motor meghajtó

A H-Bridge meghajtókra van szükség a motornak az óramutató járásával megegyező és azzal ellentétes irányba történő hajtásához. Ez lehetséges az áramkör kétirányú áramának kialakítása miatt. A Leegoal L298N léptetőmotor-vezérlő vezérlőkártya modul ára 4,99 dollár.

A H-Bridge tranzisztoros kapcsolókból áll, amelyek be- és kikapcsolása között változtatják az állapotot, hogy az áramot egy adott irányba folyjanak. [5]

Olcsó H-Bridge DC vagy 4 vezetékes 2 fázisú motor meghajtó

A SODIAL(R) L9110S egyenáramú léptetőmotor meghajtó H-Bridge Arduino 800mA-hez, 2,5-12v TTL/CMOS egy H-Bridge motormeghajtó, melynek ára mindössze 2,49 USD. Ez a modul egyidejűleg két egyenáramú motort vagy egy 4 vezetékes 2 fázisú léptetőmotort tud meghajtani. Alacsony statikus áram alatt működik, ami azt jelenti, hogy alacsony energiát fogyaszt. A tápellátás 2,5 V és 12 V között változik. A bemeneti szintek megegyeznek a TTL/CMOS kimenettel, így közvetlenül csatlakoztatható a CPU-hoz. Ez azt jelenti, hogy nincs extra energiafogyasztás a teljesítményszint-átalakításhoz. Csatornánként 800mA folyamatos áramot képes vezetni. Kompatibilis az alacsony teljesítményű mikrovezérlő kártyákkal.

Lépjen az olcsó napkövetés felé

Ez a napelemes nyomkövető jó példa az olyan energiarendszerekhez, amelyek 12 voltos tápfeszültséget igénylő hordozható áramellátási alkalmazásokhoz használhatók. A támaszték és a forgócsap állórészből és alumíniumból készült, hogy kis súlyú rendszer legyen. A léptetőmotorok a PV panel tartójának egy adott irányba történő mozgatására szolgálnak. Csigahajtómű-rendszert és vezérműszíjakat használ a forgó mozgások kis sebességfokozatról nagyobb sebességfokozatra való átfordításához.

A rendszer LDR-eket használ a nap követésére, és a PV panelt a napsugárzás irányába állítja. Az Arduino Uno-t teljesítményszabályozóval, H-híd meghajtó IC-kkel használták, hogy az áramkör a napkövetéskor elvárt módon működjön.

A szerkezet kialakítása rudat, lemezeket és szöget használ, némi csapágyazással a forgócsap alátámasztására. Ez egy kéttengelyes nyomkövető, így azimutális és zenitális irányban is mozog. A nyomkövető súlyát alacsonyan tartották, hogy alacsony specifikációkkal rendelkezzen és olcsóbb legyen. A rendszer végálláskapcsolókkal kapcsolja ki az EW irányú forgást mindkét végén.

Napelem tartó

Deklinációs szög megváltoztatása

1. Egyedülálló kialakításának és néhány beépítési lépésnek köszönhetően a beszerelési idő jelentősen, a versenytársaknál a felére csökken.
2. Csak 7 alkatrész szükséges a felszereléshez, és csak 1 csavarkulcs szükséges.
3. Rugalmas kialakítású, hogy megfeleljen minden súlynak, magasságnak és szélviszonyoknak

és a PV-modulok többségének befogadására alkalmas.

1. Kiválóan kompatibilis a tetőre történő felszereléssel, átvezetéssel vagy anélkül.
2. A tervezés akár 10 ezer dollárt takarít meg a 250 kW-os projektnél.

Miért érdemes 3D nyomtatást használni

Ellentétben a hagyományos gyártási technikával, amikor az anyagot kivonják egy anyagtömbből, hogy egy terv készüljön, a 3D nyomtatás additív gyártást alkalmaz. A 3D-s modellek digitális fájlok, így ezeket a világ bármely pontjára el lehet küldeni az interneten keresztül. Igény szerint a gyártás készletkezelés nélkül is megoldható. Minden alkalommal új típusú minta nyomtatásához nincs szükség új beállításra. Csökkentheti a globális gazdasági egyensúlytalanságot, mivel minden ország előállíthatná saját termékeit. Mivel a 3D nyomtatáshoz nem használnak kövületeket, a szénlábnyom csökken, ami azt jelenti, hogy a 3D nyomtatás teljesen zöld technológia. A termelés és az elosztás deglobalizálódik, ahogy a termelés a fogyasztóhoz közel kerül. A 3D nyomtatás csökkenti az olyan lépések számát, mint az öntés, a formázás és a megmunkálás, amelyekhez számítógépre és robotokra van szükség, amelyeket a hagyományos gyártásban használnak.

3D nyomtatási folyamat : Elkészül egy 3D CAD modell, amelyet ezután sztereó litográfiai fájllá lehet konvertálni. A 3D sztereó litográfiai fájl rétegekre szeletelhető. Ezeket a rétegeket ezután 3D nyomtatóval nyomtatják ki, amely additív módon minden réteget a korábbi rétegre nyomtat a 3D objektumok nyomtatásához.

Hátrányok  : Egyes 3D gyártási módszerek nagy teljesítményű energiaforrásokat igényelnek, például fém 3D nyomtatás. A fröccsöntés gyors, és számos tárgyat készít, míg a 3D-s nyomtatás több időt vesz igénybe, csaknem egy órát, hogy 1,5 hüvelykes kocka jó minőségű nyomattal kinyomtasson. Hiányoznak a jó anyagok és módszerek olyan tárgyak 3D nyomtatással történő előállításához, amelyek erősebbek és gyorsabbak lennének.

Előnyök  : A legjobb lehetőség a gyors prototípuskészítéshez, mivel csak 3D modellezést és nyomtatást igényel. Sok fémtárgyat nyomtatnak 3D-s fém 3D nyomtatókkal, amelyek teljesen működőképesek. Tehát nincs szükség extra folyamatokra. A 3D nyomtatók manapság elérhetők otthonra, körülbelül 1000 dollár alatti költséggel. Nagyon összetett részek is kinyomtathatók egyetlen eljárással. A digitális tervezés és gyártás biztosítja az éjszakai gyártást felügyelet nélkül. A komplexitás ingyenes, ami azt jelenti, hogy nincs többletköltség az összetett objektumok előállításához. Azonnali gyártás a világ bármely pontján lehetséges. Mivel ez egy additív eljárás, nem termel hulladékot, ha a nyomtatót jól kalibrálják.

A műanyag 3D nyomtatott alkatrészek sokkal olcsóbbak, mint a fém 3D nyomtatott alkatrészek. Tehát olyan alkalmazásokhoz, ahol nem szükségesek a fém alkatrészek, a műanyag 3D nyomtatott alkatrész olcsó megoldásként használható. Így az adott rész költségcsökkenése 80-90%-os lehet.

Napelem kiválasztása

Nagy teljesítményű alkalmazásokhoz vagy alacsony fogyasztású alkalmazásokhoz a 30 Wattos napelem jobb választás. Ennek az az oka, hogy a 30 wattos napelem a legjobban illeszkedik, ha méreténél fogva tömbbe kell szerelni, és ha alacsony fogyasztású alkalmazásra gondoljuk, akkor egy 30 wattos napelem jó választás, mivel könnyű. és jelentős teljesítményt biztosít háztartási vagy hordozható alkalmazásokhoz. Az alábbi táblázat a piacon kapható napelemek ár-összehasonlítását mutatja be.

** Az árak folyamatosan változnak.

A fotovoltaik megértése

Kétféle szoláris technológia létezik a koncentrált napenergia (CSP) és a szoláris fotovoltaikus technológia. A napelemes fotovoltaik egy népszerű technológia, amely fotodiódákon alapul, amelyek energiát termelnek, amikor a nap fotonjai érik, míg a CSP-ben a naphőt parabola reflektorok segítségével rögzítik, és a rúdra vagy csőre fókuszálják, amelyen keresztül a folyadék áramlik, és hőt vezet a gőz vagy a gőz elvezetéséhez. gázturbinák. Mivel az áramot bármilyen méretben elő lehet állítani, felhasználható otthoni közművekhez és Gridhez, például nagy alkalmazásokhoz, valamint kis alkalmazásokhoz, például mobil számítástechnikához.

Jelenleg a piac 90%-át a kristályos szilícium napelemek uralják. Ez csak egy fotocella nagyobb fotonreceptor területtel, amely a fényt elektromos energiává alakítja. _{A PV maximális teljesítménye I max} és V _max szorzata . A maximális teljesítménypont az a pont, ahol a teljesítmény(VI) görbe négyzetes lesz az adott besugárzási teljesítmény mellett.

Kitöltési tényező , FF = A2/A1 lásd a 4. ábrát -- [6]

Hatékonyság = Pmax/Pein(fénybesugárzott teljesítmény) = (V _oc x I _sc x FF)/Pein

Cellszerkezetek  : Ezek több csomópontból álló napelemek, amelyeket úgy készítenek, hogy az egyes, egyetlen csomópontú cellákat egymásra helyezik úgy, hogy a sávszélesség a cella tetejétől az aljáig csökken. Az így kialakított cellák a legmagasabb energiájú fotonokat a felső csomópontban nyelték el, a kisebb energiájú fotonokat pedig az alsó sávszélességű napelemek. A több csomópontot általában összetett félvezető heterostruktúrák felhasználásával építik meg III-V [7] és II-V anyagok felhasználásával. A koncentrált PV olyan feltörekvő cellák, amelyek a hagyományos cellákhoz képest 10-1000-szeres intenzitással több csomópontot használnak, ezért a legalacsonyabb wattonkénti költséget élvezik, de jelenleg magasabbak. A jövőben az új rendszerek költsége csökkenni fog, így a $/W csökken, a hatékonyság pedig nő.

A napelemek teljesítményjellemzői, árnyékolási effektusok és dőlésszögek

A napelem áramerőssége és teljesítménye a terhelés belső ellenállásától és a napsugárzás intenzitásától függ. Az akkumulátor belső ellenállásától függően a napelem üzemi feszültsége megváltozik (alacsonyabb), mint a maximális feszültség specifikációja. Az áramerősség mindig ugyanaz lesz, mint amit a panelnek előállítania kell, pl. Ha a panel 30 Wattos panel, akkor az áram 1,5 amper lesz 20 V és 10 V kimeneti feszültség esetén is, ami 30 és 15 watt teljesítményt ad.

A napelemes panelek árnyékolással néznek szembe a lágy vagy kemény források miatt, mint például faág, tetőszellőző, kémény vagy takaró, faág, közvetlenül az üveg tetején ülő madár. Ha akár egy teljes cella is erősen árnyékolt, akkor az adott modul feszültsége az árnyékolatlan érték felére csökken, hogy megvédje magát. Ha elegendő mennyiségű cellát erősen árnyékolnak, a modul nem alakít át semmilyen energiát, és valójában az egész rendszer kis energiaelvezetésévé válik.

A részleges árnyékolás csökkenti a teljesítményt, ha egy 36 cellás napelem panelen akár egy cella is lágy árnyékolású. Mivel az összes cella sorba van kötve, a teljes teljesítményszint az árnyékban lévő cellától csökkentett tápfeszültséggel csökken.

Amikor egy teljes cellát árnyékolunk, a modul többi cellája által termelt energiát fogyasztja. A napelem az áramot (pontosabban az áramot) az adott sorozatlánc körül irányítja. Ha a sorozatban egy teljes cella árnyékol, az valószínűleg azt eredményezi, hogy a modul teljesítményszintjét a rendelkezésre álló teljes teljesítmény felére csökkenti. Ha a napelem panel egy sora teljesen árnyékolt, a kimenő teljesítmény nullára csökkenhet, mivel a napelem panel teljesítménye most nem elegendő az áram átvezetésére az árnyékolt területen. A kimeneti teljesítmény csökkenésének elkerülésének legjobb módja az árnyékolás elkerülése, amikor csak lehetséges.

Szénszálas és ABS-szál 3D nyomatokhoz

A 3D nyomtatáshoz a Filabot által gyártott új típusú filament kapható a piacon, amely két erős anyagból, szénszálból és ABS műanyagból készül, hogy még erősebb kombinációt hozzon létre. Egy szénszálas mesterkeveréket és az ABS-pelletünket 5% szénszál-arányra keverik, és ezt szálakká extrudálják. Még jobb, hogy ugyanúgy nyomtat, mint a normál ABS.

Olcsó napelemes nyomkövető tervezése és fejlesztése

Ez az alacsony költségű napelemes nyomkövető maximális teljesítménypontkövetést használ a maximális elektromos teljesítmény érdekében, és a napkövetőt a maximális beeső fény érdekében a nap folyamán, ami maximális általános hatékonyságot biztosít a napenergia számára.

A kristályos szilícium napelemek elméleti maximális hatásfoka 28%.

A Sun Power Corp. már elérte a panelek 24%-os hatékonyságát.

Az MPPT használata körülbelül 20-30%-ra növeli az elért hatékonyságot.

A napelemes nyomkövetők éves energianyeresége a rögzített panelekhez képest körülbelül 30-50% a telepítés helyétől és a nyomkövető típusától függően.

Fotovoltaikus rendszerek Maximális teljesítménypont követése

1. Állandó feszültség

A mért állandó feszültség, amely V _MP- t jelent , a legegyszerűbb módszer. A VMP érték a vezérlő IC áramforrás érintkezőjére csatlakoztatott külső ellenállással programozható. Ebben az esetben ez az ellenállás része lehet egy NTC termisztort tartalmazó hálózatnak, így az érték hőmérséklet-kompenzálható (ami azt jelenti, hogy a hőmérséklet-ingadozásnak nincs hatása a VMP mérésére). Ez a módszer a maximális teljesítmény 80%-át képes összegyűjteni.

2. Nyitott áramköri feszültség

Ez a V _{MP indirekt számítása a V OC} kiszámításával . A k érték, amely a besugárzott felületi intenzitás logaritmikus függvényének függvénye, és a besugárzás növekedésével növekszik. A k érték jellemzően 0,70 és 0,80 között van

V _MP = kx V _OC

A gyakori V _OC mintavétel segít az érték korrigálásában a hőmérséklet és a sugárzás változásával.

3. Rövidzárlati áram

Ez a módszer hasonló a nyitott áramköri feszültséghez, csak annyi a különbség, hogy a feszültség helyettesíti az áramot, és a k értéke 0,9 és 0,98 között változik. I _MP = kx I _OC

Ez a módszer rövid terhelési impulzust használ a rövidzárlati állapot létrehozására. A rövidzárlati impulzus alatt a bemeneti feszültség nullára csökken, ezért az áramátalakító áramkört más forrásból kell táplálni. Ennek a rendszernek az egyik előnye a bemeneti kapacitás tűrése a VOC módszerhez képest.

4. Zavarja meg és figyelje meg

A Perturb and Observe (P és O) a PV feszültség vagy áram megváltoztatásával keresi a maximális teljesítménypontot, és észleli a PV kimeneti teljesítmény változását. Ebben a lépésben a méretnek optimálisnak kell lennie, hogy gyorsan elérje a maximális teljesítménypontot, és hamarosan abbahagyja a zavarást.

5. Növekményes vezetőképesség

A növekményes vezetőképesség (IC) meghatározza a maximális teljesítménypontot, ha:

(dI _PV /dV _PV ) + (I _PV /V _PV ) = 0.

Ez a feltétel egyszerűen kimondja, hogy a maximális teljesítménypont akkor található, amikor a pillanatnyi vezetőképesség (I _PV /V _PV ) egyenlő a növekményes vezetőképesség negatív értékével (dI _PV /dV _PV ). Az IC olyan keresési technikát használ, amely megváltoztatja a referenciaértéket vagy a munkaciklust úgy, hogy a VPV megváltozik, és megkeresi a fenti egyenlet feltételét, és ebben az állapotban a rendszer megtalálta a maximális teljesítménypontot, és a keresés leáll. Amikor az 5. egyenlet bal oldala nagyobb, mint nulla, a keresés növeli a VPV-t. Ha a fenti egyenlet bal oldala kisebb, mint nulla, a keresés csökkenti a VPV-t. A növekményes vezetőképesség (IC) jó a gyorsan változó besugárzási viszonyok között. A zaj azonban folyamatos keresést okozhat, így bizonyos mértékű zajcsökkentésre lehet szükség.

A fenti módszerek kombinációit célszerű használni, mivel csak egy módszer nem hozza meg a várt eredményt.

Hogyan működik a Buck Converter

Buck Converter

A Buck konverter a terhelés feszültségének szabályozására/csökkentésére szolgál. AC/DC tápegységgel használható. Híd egyenirányítót használ, ha a bemenet AC.

A MOSFET-et használja kapcsolóként, hogy lehetővé tegye a bemeneti feszültség áthaladását a terhelésen. A terhelési feszültséget a következőképpen adjuk meg:

V _OUT = V _IN x (A kapcsolási hullámforma bekapcsolási ideje (t _ON ) / a kapcsolási hullámforma periodikus ideje (T))

_{A t OFF} idő alatt az induktorban és a kondenzátorban tárolt teljesítmény átáramlik a terhelésen, miközben a feszültséget egy bizonyos szinten tartja, és LC szűrővel kisimítja a kimeneti feszültség hullámformáját. A kimenő feszültség változtatható a MOSFET-nek előfeszítésként adott PWM jel munkaciklusának változtatásával.

A dióda, az induktor és a kondenzátor kombinációját lendkerék áramkörnek nevezik.

Áramérzékelő erősítő

Az áramérzékelő erősítők a tápsínben folyó árammal arányos feszültséget adnak ki. Egy "áramérzékelő ellenállást" használ, hogy a tápsínben lévő terhelési áramot kis feszültséggé alakítsa át, amelyet aztán az áramérzékelő erősítők felerősítenek.

Az 1 A-tól 20 A-ig terjedő áramérzékelés az 1 és 100 mΩ közötti áramérzékelő ellenállás-ellenállási tartomány használatával történhet.

Nagyon nagy, 5 és 30 V közötti közös módusú feszültségek esetén 10-100 mV feszültségek érzékelhetők.

Egyes áramérzékelő erősítők egyirányú érzékelők, mások pedig kétirányú érzékelők.

A túlfeszültség elleni védelemre azért van szükség, mert ha az érzékelt feszültség a tartományon kívül esik, akkor a belső ESD védődiódák nagy áramot vezetnek és az erősítő ég.

Az LTC6101, MAX4080, AD8210, TS1100, INA193 és MAX9938 néhány példa az áramérzékelő erősítőkre.

Napelemes nyomkövető áramfejlesztő

Ez a projekt egy új infravörös kamera alapú nyomkövetési lehetőséget tárgyal a napsugárzás követésére. Az MCU speciális algoritmusa segítségével az IR kép elemzésével meg tudja határozni a nap helyét. Amint az MCU ismeri a nap helyét, azimutális és magassági helyzetszabályozó motorok segítségével követi a napot. Ez a módszer a legpontosabb módszer, és nincs hatással az érzékelésre, ha zavaros. Ennek a módszernek a használata csak akkor lehet előnyös, ha könnyű, energiatakarékos és költséghatékony.

MPPT algoritmus : Ebben a projektben jól működik az MPPT nyomon követésének zavarása és megfigyelése. Az áram-, feszültség- és hőmérséklet-érzékelőket használják. Ezek az érzékelt értékek a PV rendszer hatékonyságát is javítják. Különböző tesztelési módszereket alkalmaztak a hatékonyság mérésére, a nyomkövető rendszer teljesítményére, az MPPT nyomkövetési teljesítményére stb.

Vezeték nélküli kapcsolat a tárgyak internetéhez

A hideglánc hűtésének fenntartásához a vezeték nélküli kapcsolat fontos a vakcina hűtőszekrény hőmérsékletének figyeléséhez. A távoli készülékek mobilhálózathoz/webhálózathoz való csatlakoztatása megbízható vezeték nélküli kommunikációs technológiát igényel. Mivel ez szorosan összefügg az alacsony energiafogyasztással és a nyílt forráskódú energiafogyasztással, az IoT technológia jó választás a minimális energiafelhasználáshoz.

A vezeték nélküli monitorozás olyan technológiák kombinációjával valósítható meg, mint a WiFi, Bluetooth, Zigbee, 6LoWPAN és 4G-LTE hálózat. Az új ZigBee Pro készülékek nagyon alacsony fogyasztású eszközök, és mindenféle elektromos készülékkel integrálhatók. [8] Mindezek a technológiák a megfelelő szabványos IEEE protokollokat használják, és ingyenes vagy fizetős felhasználói licencekkel elérhetők a vezeték nélküli hozzáféréshez. Például a 2,5 GHz egy ingyenes felhasználói licencspektrum, a 4G-LTE pedig nem szabadon használható licenc, és a mobilhálózatot biztosító cégek tulajdona.

Termoelektromos Coca cola hűtőszekrény

Ez a hűtőszekrény 12 V DC/AC 110 V feszültséggel működik.

4 literes űrtartalma, és akár 32 fokkal a környezeti hőmérséklet alá (körülbelül 5 ^o C) hűt.

65 dollárba kerül.

A termoelektromos hűtési technológia lehetővé teszi a hűtő csendes működését.

Napelemekkel hajtott termoelektromos hűtőszekrény

Ebben a kísérletben a hűtőszekrényt nappal és éjszaka is kezelték. A napelemeket nappal, az akkumulátoros energiát pedig éjszaka és felhős vagy esős nappal használták a segítséggel; az akkumulátort pedig váltóáramú egyenirányító segítette. ^{Ezzel a technikával termoelektromos hűtőszekrényeknél a hőmérséklet 5-10 o} Cközött tartható.

A hűtőszekrény hűtési teljesítménye és a napsugárzás ugyanabban az évszakban és időben éri el a maximumot, így jó lehetőség a napenergia hűtésére. A termoelektromos hűtőszekrények általában könnyűek, megbízhatóak, zajmentesek, robusztusak, alacsony költségűek a tömeggyártásban, és hőhordozóként inkább elektronokat használnak, mint hűtőközeget. Az itt tárgyalt termoelektromos hűtőszekrényre Kínában nyújtottak be szabadalmat. [9]

A hűtőszekrényt nappal közvetlenül napelemek, éjszaka pedig akkumulátor hajtotta. A nappali és éjszakai konfiguráció közötti automatikus váltást a vezérlő végezte. Az adatrögzítőt a hőmérséklet ellenőrzésére használtuk a teszt során. A rendszer tervezése és elemzése abból a feltételezésből történt, hogy a termoelektromos modul meleg oldali hőmérséklete 13 °C-kal magasabb volt, mint a környezeti hőmérséklet, és figyelmen kívül hagyták a külső hővezetést a belső hűtőszekrénybe. A kísérletek azt mutatják, hogy a modul hideg oldali hőmérséklete az első 20 percben gyorsan csökken, és másfél óra múlva folyamatosan 5°C alatt marad.

A hűtőszekrény a hűtött térben 5–10 °C hőmérsékletet képes fenntartani, és COP-értéke körülbelül 0,3. A cikkben bemutatott napelemek teljesítménye valóban nem praktikus és alacsony. A mai napelemek több energiát adnak, mint a kísérletben használt napelemek.

Hogyan működik a termoelektromos hűtés?

1834-ben Jean Peltier megfigyelte, hogy amikor elektromos áramot vezetnek át két különböző fém találkozási pontján, az egyik fémről eltávolítják a hőt, és átadják a másiknak. A termoelektromos hűtés ezen a tényen alapul, és fémkockákat használ a hő átadására. A szilárdtest termoelektromos modulok nagy mennyiségű hő átadására képesek, ha az egyik oldalon hőelnyelő berendezéshez, a másikon pedig hőleadó eszközhöz csatlakoznak. A hőleadó berendezés egy kis ventilátort használ a hő eloszlatására a levegőben. Ezek a hűtőrendszerek kompaktak, könnyűek, olcsóbbak és alacsony akkumulátorigényűek, mivel egyszerűbbek, mint más hűtési technikák, ezért kisebb hűtőrendszer-konstrukciót igényelnek. Rendszeres karbantartásra és karbantartásra van szükség a hatékony termoelektromos hűtéshez, mint például a porolás és a porszívózás. A modulok használat közben nem romlanak meg, 12V-os akkumulátorral és motorral működnek, ami könnyen cserélhető.

Az elektronikus napelemes nyomkövető rendszer továbbfejlesztése

LDR-eket, fotótranzisztorokat és infravörös érzékelőket használtak a nyomkövető rendszer teljesítményének tesztelésére ezekkel az érzékelőkkel. Különböző tesztelési feszültségek, eltérő besugárzási teljesítmény és az érzékelők közötti eltérő beállítási távolságok mellett a fototranzisztorok adják a legjobb teljesítményt, ami jobbá tette a nyomkövető rendszert, mint az LDR-ek vagy az infravörös érzékelők, mint napsugárzás érzékelők.

Infravörös fotó tranzisztor

Az infravörös fotótranzisztor jobb választás lehet, mint az LDR-ek használata, mivel pontos és nagyobb kimeneti feszültséget/teljesítményt biztosít a napfény érzékeléséhez.

ABSZOLÚT MAXIMÁLIS ÉRTÉKELÉSEK (25°C)

ELEKTROMOS JELLEMZŐK

Mikroprocesszoros vezérlésű, új osztályú optimális akkumulátortöltők fotovoltaikus alkalmazásokhoz

Teljesítmény jellemzők

MPPT FPGA megvalósítása változó lépésméretű P&O algoritmus használatával PV alkalmazásokhoz

Teljesítmény jellemzők

Gyors és pontos maximális teljesítménypontkövető napelemes rendszerekhez

Teljesítmény jellemzők

Pontos, kompakt és energiatakarékos Li-Ion akkumulátortöltő áramkör

Teljesítmény jellemzők

Dinamikus lítium-ion akkumulátormodell, amely figyelembe veszi a hőmérséklet és a kapacitás csökkenésének hatásait

Akkumulátoros rendszerekkel kapcsolatos kutatások során a rendszermodelleket szimuláció segítségével tanulmányozzuk, mielőtt a funkcionális hardvert összeállítjuk a vizsgált rendszer sikeres működéséhez. A sikeres szimulációs eredményekhez az akkumulátor modellnek hasonló eredményeket kell adnia, mint a vizsgált valódi akkumulátor. A lítium-ion akkumulátorok a hőmérséklet és a kapacitás csökkenése hatással vannak a teljesítményre az életciklus során. Általában az akkumulátort kapacitásának 80%-áig használhatónak tekintik. A fading hatás nem attól függ, hogy az akkumulátor működik-e vagy sem. Még ha nincs is használatban, akkor is elhalványul. A naptár élettartama és az akkumulátor élettartamának vesztesége lineárisan nő az idővel és a hőmérséklet emelkedésével.

A jelen cikkben bemutatott Matlab/Simulink szimulációs modell hasonló eredményeket ad a lítium-ion akkumulátorokkal 25 ^o C-on és 50 ^o C-on végzett valódi teszthez, minden szerző visszajelzése szerint, akik gyakorlati kutatást végeztek a lítium-ion akkumulátorokkal. Az eredmények szerint a töltési és kisütési jellemzők megegyeznek a szimulációval. A szimulációs modellezési és tervezési módszertan moduláris felépítésű, amely bármely kívánt lítium-ion akkumulátor rendszer különböző teljesítményével és paramétereivel megvalósítható, szimulálható és elemezhető. A kifejlesztett modell bizonyítottan képes az akkumulátor teljesítményének értékelésére többféle működési körülmény között. A javasolt modell hasonló teljesítményének köszönhetően közvetlenül használható különböző szimulációs modellekben, beleértve az akkumulátoros rendszereket is.