Menu
Солнце и Ветер :: Контроллер Зелёной энергии

Солнце и Ветер :: Контроллер Зелёной энергии

Проект контроллера заряда/разряда аккумуляторов от соленой панели и ветрогенератора.

Концепция и требования

В продаже имеются различные контролеры заряда, но как правило нет недорогих контроллеров, сочетающих в себе заряд от солнечной панели и ветрогенератора, а также имеющих доступ по сети для удаленного управления и мониторинга.

"Мозгом" контроллера будет Wemos D1, когда-то купленный россыпью. Управление зарядом аккумулятора будет осуществляться MOSFET'ом через PWM. Управление нагрузкой - тоже MOSFET. Анализ тока и напряжений - АЦП.

Проблема с MOSFET. Сейчас в основном используются N-канальные, а также модули на их основе. Но ввиду того, что АЦП замеряет напряжение относительно 0, их использовать без дополнительных усложнений не представляется возможным. Поэтому использую З-канальные.

4-х канальный АЦП будет снимать данные напряжения и тока на BMS ллате аккумуляторов, напряжение на входе и напряжения на DC/DC преобразоателе, для правильного вычисления тока на ACS712ELС, так как нет четкой уверенности, что там 5В.

Датчик тока ACS712ELС на эффекте Холла питается напряжением 5В и на выходе  выдает напряжение 2,5В при токе 0. Соответствеено, при определенном включении при зарядке на выходе будет >2.5В, а при разряде <2.5В. Но если питание модуля не равно 5В по какой либо причине, то напряжение 0А, будет уже другое, напрямер 4,8/2=2,4В, что при чувствительности 100мВ/А уже может быть критичным.

Список компонентов:

  • Wemos D1 mini
  • АЦП ADS1115 
  • IPS511 - сборка P-канального MOSFET (на схеме указан просто Р-канальный )
  • DC/DC понижающий в 5В для питания МК и др
  • Датчик тока ACS712ELC на 10+А
  • пара диодов Шоттки СС с общим катодом на не менее чем на 30А

Управляемые параметры контроллера

  • Максимаольное напряжение - исходя из параметров самого аккумулятора и чуть ниже максмального напряжения отключения платы BMS
  • Минимальное напряжение - для отклбчения нагрузки. Значительно выше напряжения отключения платы BMS и достаточное для продолжительной работы от аккумуляторов самого контроллера.
  • Ток заряда - рекомендуемый ток заряда в режиме СС
  • Автовключение нагрузки

Стратегия работы с аккумулятором

1 V батареи <= V входа Режим заряда

1.1 V батареи < V макс - VΔ  заряд постоянным током (контроль тока и управление PWM)

1.2 V батареи > V макс - VΔ  заряд постоянным напряжением (контроль напряжения и управление PWM)

1.3 V батареи > V мин + 5%   автоматическое включение нагрузки (если задано)

2 V батареи > V входа Режим разряда

2.1 V батареи < V мин   отключение нагрузки

3 TODO: Управление напряжением нагрузки через PWM+MOSFET , но не хватает каналов АЦП, а аналоговый вход Wemos меряет не то

Принцип замера и регулировки

Если в режиме зарядки постоянным током (СС), ток отличается от заданного +/-IΔ, то выполняется цикл, пока ток отличается от заданного, в котором увеличивается (или уменьшается) шаг PWM, и далее, после задержки, происходит измерение тока.

Если в режиме зарядки постоянным напряжением (СV), напряжение больше заданного +Δ, то выполняется цикл, пока напряжение отличается от заданного, в котором уменьшается шаг PWM, и далее, после задержки, происходит обнуление PWM и измерение напряжение на батарее, после которого PWM восстанавливает последнее значение.

! Замер напряжения на батарее происходит при отключенной зарядке и после паузы !

Принципиальная схема

Реадизация на макетке

Схема выпрямления ветрогенератора

Код для Arduino IDE

Используются нестандартные библиотеки:

  • ESP8266WiFi.h
  • ESP_EEPROM.h
  • WiFiManager.h
  • Adafruit_ADS1X15.h

Точка для преднастройки: ESP-AP пароль 12344321

Учетная запись управления admin пароль 8888

D1-mini-SOLAR-1.ino

Также по ссылкам доступны ресурсы в форматах XML и JSON для внешних запросов.

Управление параметрами можно осуществить CURL запросом

curl -u admin:8888 http://172.16.11.3/index.php?r13=on

Разновидности и параметры аккумуляторов

LiFePo4 4S-сборка:

Umax=3.6*4=14.4V
Umin=3*4=12V
Iзарядки = 0.5-1 А

Li-ion 4S-сборка

Umax=4,2*4=16,8V для небаллансных сборок - 16,2 V
Umin=2,8*4=11,2V для небаллансных сборок - 12V
Iзарядки = 0.5-1 А

Источники:

Lisolog @ 2024