Construcción de un convertidor reductor-elevador solar/eólico de baja potencia

Con un panel solar de 18 V (máx.), me gustaría cargar una batería de plomo-ácido de 12 V. Estoy trabajando desde el circuito básico de inversión buck-boost. Mi pregunta principal es, al ser un circuito de potencia relativamente baja, ¿puedo conectar la salida directamente a los terminales de batería apropiados o tendría que volver a invertir la polaridad antes de hacerlo?

Será monitoreado / conducido por un Arduino. Esta es la inspiración: el cargador solar MPPT de Tim Nolan .

Una expansión futura que estoy planeando para esto es agregar una entrada de turbina eólica (rectificada) también. Obviamente, esto necesitaría un circuito reductor-elevador separado, pero la pregunta sería: ¿qué tan seguro sería conectar la salida del reductor-elevador de viento a la batería, en paralelo con el reductor-elevador solar? Supongo que si mi software está escrito correctamente, el voltaje de salida será el mismo en ambos lados, por lo que debería haber problemas mínimos. Por favor, corríjame si me equivoco... pero eso es una consideración futura.

    Mi lista de piezas importantes:
  • Arduino para el cerebro/PWM
  • Controlador MOSFET IR2104
  • MOSFET IRF540
  • MAX4080S sentido actual
  • divisor de resistencia
  • Diodo Schottky para la sección buck-boost
  • Inductor de 100uH para la sección buck-boost

Editar: me gusta la respuesta simple de Olin, pero no es la respuesta a mi pregunta, ya que no me brinda ninguna orientación con mi proyecto. ¿Algún otro tomador?

Respuestas (2)

Es posible que no necesite ninguna fuente de alimentación, solo un diodo entre el panel solar y la batería. Las baterías de plomo-ácido se pueden cargar con flotación durante largos períodos de tiempo sin sufrir daños. Si la corriente máxima que emite el panel, aproximadamente 13,6 V, no supera la corriente de carga flotante de la batería, entonces no es necesario ningún convertidor entre el panel y la batería.

Si le preocupa la eficiencia, ahorre el tiempo, el esfuerzo y el dinero que se invertirían en la fuente de alimentación conmutada y obtenga un panel solar más grande en su lugar. La luz del sol es gratuita, por lo que la eficiencia es más relevante medida en esfuerzo o dólares por vatio que el porcentaje de conversión de energía. Obtenga un panel solar lo suficientemente grande como para entregar la corriente de flotación máxima a 13,8 V, luego coloque solo un diodo Schottky entre el panel y la batería.

Me gusta esta respuesta por la simplicidad, te daré eso. Pero me gustaría construir el convertidor DC-DC más por la experiencia y la comprensión de cómo funciona.
He estado leyendo bastante sobre la teoría, pero como dice mi pregunta, no estoy seguro de 1) conectarlo directamente a la batería, ya que la salida está invertida con respecto a tierra, y 2) conectar más de un convertidor en paralelo a una salida.
¿Cómo puedo encontrar la "corriente de carga flotante" de mi batería de ácido de plomo sellada? Digamos una batería de 12V 5Ah.
@Ray: Al mirar en su hoja de datos, por supuesto.

Como punto de partida, y para futuras expansiones, como su generador de turbina eólica propuesto, dividiría el proyecto en dos secciones:

  1. Acondicionamiento de entrada de energía: esto consistiría en un convertidor reductor/elevador para cada entrada (solar, eólica, bicicleta estática, etc.) donde la salida se establece en un voltaje fijo, digamos 24 V CC. Estas salidas se pueden conectar en paralelo a través de diodos Schottky a un solo capacitor de almacenamiento grande (10,000 uF o más).

  2. Carga de la batería: los 24 V CC del condensador grande podrían usarse como energía de entrada para un circuito de cargador de batería estándar, lo que limitaría tanto el voltaje como la corriente que va a la batería en función de su corriente de carga máxima, voltaje máximo y goteo máximo ( float) corriente de carga cuando el voltaje alcanza el máximo. Hay muchos chips para eso, o puede comprar una unidad de carga solar lista para usar para esto.

Mi punto principal es que uno debe mantener la entrada y la salida separadas, hace que las cosas sean mucho más fáciles de diseñar y monitorear el funcionamiento correcto cuando está en uso.

Podría usar el mismo circuito del cargador de batería directamente desde el panel solar, por supuesto, pero para futuras expansiones con otras fuentes de energía, creo que este podría ser el camino a seguir.