छोटी पवन टर्बाइनों के लिए बूस्टर कन्वर्टर: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) नियंत्रकों के बारे में अपने पिछले लेख में मैंने एक चर स्रोत से आने वाली ऊर्जा जैसे पवन टरबाइन और बैटरी चार्ज करने के लिए एक मानक तरीका दिखाया। मैंने जो जनरेटर इस्तेमाल किया वह एक स्टेपर मोटर नेमा 17 (जनरेटर के रूप में इस्तेमाल किया गया) था क्योंकि वे सस्ते और हर जगह उपलब्ध हैं। स्टेपर्स मोटर्स का बड़ा फायदा यह है कि वे धीमी गति से घूमने पर भी उच्च वोल्टेज उत्पन्न करते हैं।

इस लेख में मैं विशेष रूप से कम शक्ति वाले ब्रशलेस डीसी मोटर्स (बीएलडीसी) के लिए डिज़ाइन किया गया एक नियंत्रक प्रस्तुत करता हूं। इन मोटरों के साथ समस्या यह है कि शोषक वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए उन्हें तेजी से घूमने की आवश्यकता होती है। धीरे-धीरे घूमते समय, प्रेरित वोल्टेज इतना कम होता है कि यह कभी-कभी डायोड चालन की अनुमति भी नहीं देता है और जब ऐसा होता है, तो करंट इतना कम होता है कि टरबाइन से बैटरी तक लगभग कोई शक्ति नहीं जाती है।

यह सर्किट एक ही समय में रिड्रेसर और बूस्ट करता है। यह जनरेटर के कॉइल में बहने वाले करंट को अधिकतम करता है और इस तरह, कम गति पर भी बिजली का उपयोग किया जा सकता है।

यह लेख यह नहीं बताता है कि सर्किट कैसे बनाया जाता है, लेकिन यदि आप रुचि रखते हैं, तो अंतिम लेख देखें।

चरण 1: सर्किट

जैसा कि पिछले लेख में मैं Arduino IDE के साथ एक माइक्रो-नियंत्रक Attiny45 का उपयोग करता हूं। यह नियंत्रक वर्तमान (R1 रोकनेवाला और op-amp का उपयोग करके) और तनाव को मापता है, शक्ति की गणना करता है और तीन स्विचिंग ट्रांजिस्टर पर कर्तव्य चक्र को संशोधित करता है। इन ट्रांजिस्टर को इनपुट की परवाह किए बिना एक साथ स्विच किया जाता है।

वो कैसे संभव है?

क्योंकि मैं जनरेटर के रूप में एक BLDC मोटर का उपयोग करता हूं, BLDC के टर्मिनल पर तनाव तीन-चरण साइनस हैं: तीन साइनस 120 ° (cf। दूसरी छवि) से स्थानांतरित हो जाते हैं। इस प्रणाली के साथ अच्छी बात यह है कि इन साइनस का योग किसी भी समय शून्य होता है। इसलिए जब तीन ट्रांजिस्टर संचालित होते हैं, तो उनमें तीन करंट फ्लड होते हैं लेकिन वे जमीन में एक दूसरे को रद्द कर देते हैं (cf. तीसरी छवि)। मैंने MOSFET ट्रांजिस्टर को कम ड्रेन-सोर्स ऑन-रेसिस्टेंस के साथ चुना। इस तरह (यहाँ चाल है) कम वोल्टेज के साथ भी इंडक्टर्स में करंट को अधिकतम किया जाता है। फिलहाल कोई डायोड कंडक्ट नहीं कर रहा है।

जब ट्रांजिस्टर का संचालन बंद हो जाता है, तो प्रारंभ करनेवाला को कहीं जाना पड़ता है। अब डायोड आचरण करना शुरू करते हैं। यह ट्रांजिस्टर के अंदर शीर्ष डायोड या डायोड हो सकता है (जांचें कि ट्रांजिस्टर ऐसे करंट को संभाल सकता है) (cf. 4th इमेज)। आप कह सकते हैं: ठीक है लेकिन अब यह एक सामान्य ब्रिज रेक्टिफायर की तरह है। हां लेकिन अब डायोड का उपयोग करने पर वोल्टेज पहले ही बढ़ जाता है।

छह ट्रांजिस्टर (बीएलडीसी ड्राइवर की तरह) का उपयोग करने वाले कुछ सर्किट हैं, लेकिन फिर आपको यह जानने के लिए वोल्टेज को स्कोप करना होगा कि कौन से ट्रांजिस्टर को चालू या बंद करना है। यह समाधान सरल है और इसे 555 टाइमर के साथ भी लागू किया जा सकता है।

इनपुट JP1 है, यह BLDC मोटर से जुड़ा है। आउटपुट JP2 है, यह बैटरी या LED से जुड़ा है।

चरण 2: सेटअप

सर्किट का परीक्षण करने के लिए, मैंने एक (cf. छवि) के गियरिंग अनुपात के साथ यंत्रवत् रूप से जुड़े दो मोटर्स के साथ एक सेटअप बनाया। एक छोटा ब्रश डीसी मोटर और एक बीएलडीसी जनरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। मैं अपनी बिजली आपूर्ति पर वोल्टेज चुन सकता हूं और मान सकता हूं कि छोटी ब्रश वाली मोटर पवन टरबाइन के रूप में अनुमानित रूप से व्यवहार करती है: टोक़ को तोड़ने के बिना यह अधिकतम गति तक पहुंच जाती है। यदि एक ब्रेकिंग टॉर्क लगाया जाता है, तो मोटर धीमा हो जाता है (हमारे मामले में संबंध टोक़-गति रैखिक है और वास्तविक पवन टर्बाइनों के लिए यह आमतौर पर एक परवलय है)।

छोटी मोटर बिजली की आपूर्ति से जुड़ी है, बीएलडीसी एमपीपीटी सर्किट से जुड़ा है और लोड 2.6 वोल्ट के आगे वोल्टेज के साथ एक पावर एलईडी (1W, TDS-P001L4) है। यह एलईडी लगभग बैटरी की तरह व्यवहार करती है: यदि वोल्टेज 2.6 से नीचे है, तो एलईडी में करंट नहीं डालें, यदि वोल्टेज 2.6 से ऊपर जाने की कोशिश करता है, तो करंट भर रहा है और वोल्टेज 2.6 के आसपास स्थिर हो जाता है।

कोड पिछले लेख की तरह ही है। मैंने पहले ही समझाया कि इसे माइक्रो-कंट्रोलर में कैसे लोड किया जाए और यह इस अंतिम लेख में कैसे काम करता है। प्रस्तुत परिणाम बनाने के लिए मैंने इस कोड को थोड़ा संशोधित किया है।

चरण 3: परिणाम

इस प्रयोग के लिए, मैंने पावर एलईडी को लोड के रूप में इस्तेमाल किया। इसमें 2.6 वोल्ट का फॉरवर्ड वोल्टेज है। जैसे ही तनाव 2.6 के आसपास स्थिर होता है, नियंत्रक ने केवल करंट को मापा।

१) ५.६ वी पर बिजली की आपूर्ति (ग्राफ पर लाल रेखा)

• जनरेटर न्यूनतम गति १७७४ आरपीएम (कर्तव्य चक्र = ०.८)
• जनरेटर अधिकतम गति २६०६ आरपीएम (कर्तव्य चक्र = ०.२)
• जनरेटर अधिकतम शक्ति 156 मेगावाट (0.06 x 2.6)

२) ४ वी पर बिजली की आपूर्ति (ग्राफ पर पीली लाइन)

• जनरेटर न्यूनतम गति १४०६ आरपीएम (कर्तव्य चक्र = ०.८)
• जनरेटर अधिकतम गति १६४६ आरपीएम (कर्तव्य चक्र = ०.२)
• जनरेटर अधिकतम शक्ति 52 मेगावाट (0.02 x 2.6)

रिमार्के: जब मैंने पहले नियंत्रक के साथ बीएलडीसी जनरेटर की कोशिश की, तब तक कोई करंट नहीं मापा गया जब तक कि बिजली की आपूर्ति का तनाव 9 वोल्ट तक नहीं पहुंच गया। मैंने विभिन्न गियरिंग अनुपातों की भी कोशिश की लेकिन प्रस्तुत परिणामों की तुलना में शक्ति वास्तव में कम थी। मैं इसके विपरीत कोशिश नहीं कर सकता: इस नियंत्रक पर स्टेपर जनरेटर (नेमा 17) को ब्रांच करना क्योंकि एक स्टेपर तीन चरण साइनस वोल्टेज का उत्पादन नहीं करता है।

चरण 4: चर्चा

प्रारंभ करनेवाला चालन जारी रखने और बंद करने के बीच संक्रमण के कारण गैर-रैखिकता देखी जाती है।

अधिकतम शक्ति बिंदु खोजने के लिए उच्च कर्तव्य चक्रों के साथ एक और परीक्षण किया जाना चाहिए।

फ़िल्टरिंग की आवश्यकता के बिना नियंत्रक को काम करने देने के लिए वर्तमान माप पर्याप्त रूप से साफ है।

ऐसा लगता है कि यह टोपोलॉजी ठीक से काम कर रही है लेकिन मुझे आपकी टिप्पणियां पसंद हैं क्योंकि मैं विशेषज्ञ नहीं हूं।

चरण 5: स्टेपर जेनरेटर के साथ तुलना

अधिकतम निकाली गई शक्ति बीएलडीसी और उसके नियंत्रक के साथ बेहतर है।

एक डेलन वोल्टेज डबललर जोड़ने से अंतर कम हो सकता है लेकिन इसके साथ अन्य समस्याएं सामने आईं (उच्च गति के दौरान वोल्टेज वोल्टेज बैटरी से बड़ा हो सकता है और एक हिरन कनवर्टर की आवश्यकता होती है)।

बीएलडीसी प्रणाली कम शोर है इसलिए वर्तमान माप को फ़िल्टर करने की कोई आवश्यकता नहीं है। यह नियंत्रक को तेजी से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है।

चरण 6: निष्कर्ष

अब मुझे लगता है कि मैं नेस्ट स्टेप जारी रखने के लिए तैयार हूं जो है: विंड टर्बाइन डिजाइन करना और साइट पर माप करना और अंत में हवा के साथ बैटरी चार्ज करना!