بخشی از مقاله
چکیده
انرژی نامحدود ساطع شده از خورشید مبنی بر قدرت بوده و هرکی را در زمینه های مرتبط با انرژی کارمی کند. به فکراستفاده از آن می کند. پیش تراز این انرژی در تبدیلات مختلف استفاده شده و انرژی های ذرات تشکیل دهنده ی آن استفاده های زیادی نظیر صفحات فتوولتائیک شده است.
میزان جذب و تبدیل این انرژی به الکتریسیته مقداری محدود بوده متاسفانه بخشی از آن نیز در تبدیلات مصرف کنندگی به هدر میرود.در این مقاله که با هدف کاهش این تلفات کار شده است،شارژری خورشیدی طراحی شده که با بهره گیری از تکنیک های انتقال توان و مدولاسیون عرض باس قادر است پارامترهایی نظیر راندمانی نمودو یک درصدی،برآورده کردن نیاز های مناسب و در دسترس بودن قطعات تشکیل دهنده را تامین کند.
مقدمه:
از آن جا که یک صفحه ی فتوولتائیک خورشیدی مقدار محدودی از انرژی دریافتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند - در حدود - Ameri, Mohammad; Behbahaninia, Ali; Tanha, Amir Abbas;, - %19 2010 - تلاش برای بهره بردن از مقادیر حداکثری آن امری بسیار مهم به شمار می آید. در این راستا و با هدف استفاده از باتری شارژر در سیستم های فتوولتائیک منفصل از شبکه که در آن ها دو بار تبدیل ولتاژ صورت می گیرد - یک بار در شارژ کردن باتری ها و یکبار در تبدیل آن به ولتاژ 220 ولت جهت مصارف دستگاه های برقی - رسیدن به راندمان های بالاتر امری حیاتی به نظر می آید.
در این مقاله که با هدف طراحی و ساخت باتری شارژر انجام شده، سعی بر آن بوده تا اول حداکثر توان تولید شده استفاده شود لذا مدار طراحی شده باید راندمانی بالا داشته باشد، دوم پارامتر های شارژ مناسب باتری را برآورده کند و سوم قابلیت ساخت و اجرای آن ساده و دسترس باشد، بدین معنا که از قطعات و ادواتی استفاده شود که در همه جای دنیا به راحتی قابل تهیه کردن باشد.
-1 روش انتقال توان:
در اکثر باتری شارژر های موجود به جای تبدیل توان از تبدیل ولتاژ - انتقال جریان حداکثری - استفاده شده است. این امر باعث کاهش راندمان سیستم می شود. برای درک بهتر این مهم به مثالی عملی که در زیر آمده است توجه کنید:
سیستمی را در نظر بگیرید که با بهره گیری از یک صفحه ی فتوولتائیک 100 وات - با ولتاژ 21 ولت و جریان 4/8 آمپر - نیاز به شارژ باتری سیلد اسید1200 1 واتی - با ولتاژ 12 ولت و جریان 100 آمپر بر ساعت - وجود دارد. با استفاده از تکنیک انتقال جریان و در بهترین شرایط ممکن از 4/8 آمپر جریان تولید شده از صفحه، همه ی جریان منتقل می شود اما از 21 ولت ولتاژ تولید شده به طور متوسط 12 ولت 10/3 - تا 13/7 ولت - آن استفاده شده و مابقی آن در المان های موجود در مدار به شکل حرارت تبدیل به تلفات می شود. با توجه به معادلات مطرح شده در قسمت "معادلات و محاسبات ریاضی" می توان راندمان شارژر را محاسبه کرد.
در مقابل و در صورت انتقال توان با استفاده از اسیلاتور و تبدیل ولتاژ مستقیم 21 ولت صفحه به 21 ولت متناوب و تبدیل این ولتاژ به 14/5 ولت متناوب با استفاده از ترانسفورماتور کاهنده ی ولتاژ، در خروجی مقدار جریان 7/2 آمپر را بدست آورد - به قسمت "معادلات و محاسبات ریاضی" مراجعه کنید - . لذا از نظر محاسباتی و بدون در نظر گرفتن تلفات مربوط به هسته، مس و هیسترزیس ترانسفورماتور و مصرف مدار، راندمان سیستم %100 محاسبه می شود.
این مقدار راندمان در عمل با توجه به پارامتر های افت توانی مطرح شده کاهش می یابد که در قسمت های بعدی مقادیر آن آورده شده است.
همان طور که در مقدمه نیز بدان اشاره شد، طراحی شارژری خوب به جز پارامتر انتقال توان بالا بایستی قادر به شارژ مناسب باتری نیز باشد. این امر بدین معناست که شارژر باتری را با میزان جریان موثر مطلوب خود باتری در هر لحظه از، شارژ کند. در این مورد یکی از بهترین روش ها، استفاده از تکنیک مدولاسیون عرض پالس2 می باشد. در این تکنیک که بر پایه ی توان موثر حقیقی3 کار شده است، تغییرات مقدار عرض پالس در بازه های زمانی ثابت مشخص کننده ی مقدار موثر ولتاژ و مقدار موثر جریان می باشد که در سیستم های مختلف با توجه به نیاز سیستم تنظیم می شود.
در شارژر طراحی شده با توجه به عواملی که در زیر اشاره شده است و با توجه به اینکه مدولاسیون عرض پالس تمامی موارد را پوشش می دهد، از تکنیک کنترل عرض پالس استفاده شده است.
-1 بهترین شرایط شارژ باتری، استفاده از پالس بوده.
-2 افزایش مقدار ولتاژ باتری متناسب با میزان شارژ می باشد
-3 میزان توان مورد نیاز جهت شارژ کردن باتری در ولتاژ های بالا کمتر از میزان توان مورد نیاز جهت شارژ کردن باتری در ولتاژ های پایین است.
-4 شارژی با توان بسیار پایین با عنوان شارژ نگه داری در زمانی که باتری در بیشینه ی شارژ خود می باشد، به افزایش طول عمر باتری کمک می کند.
در ادامه به بررسی مدار عملکرد شارژر پرداخته شده است.
-2 شارژر طراحی شده:
همانطور که پیش تر نیز بدان اشاره شد، شارژر از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. قسمت اول مدولاتور عرض پالس و قسمت دوم مبدل ولتاژ یا همان ترانسفورماتور و یکسو ساز می باشد. در ادامه به بررسی این قسمت ها پرداخته شده است.
