|
Kategorie: Diplomové, bakalářské práce |
Tento dokument chci!
Tato diplomová práce se zabývá získáváním elektrické energie z energie mechanické. Mechanickou energie může být přeměněna na elektrickou pomocí vibračního mikrogenerátoru. Je zde také pojednáno o získávání energie z různých obnovitelných zdrojů. Byly určeny podmínky pro účinné získávání zbytkové energie. Pro splnění podmínek je nutno použít obvod pro přizpůsobení zátěže k převodníku energie. Byly navrženy 4 varianty obvodu, které byly simuloványv programech PSpice nebo LTspice. Navržen byl systém korekce účiníku řízeného obvodem z diskrétních součástek a řízené mikrokotrolérem. Pro jednu z variant byl použit i specializovaný obvod. Navržené obvody byly realizovány a měřením byly ověřeny jejich vlastnosti.
Při výběru diod musíme hledět malý úbytek
napětí propustném směru.
V případě aplikace tohoto řešení systémech Energy Harvesting zdrojů zbytkové
energie nízkým výkonem nutno navrhnout řídící obvody PFC takové, aby
významně nezvyšovali vlastní spotřebu celého zařízení.
Dalším řešením bylo použití programovatelného logického obvodu FPGA
(Field Programmable Gate Array). dnešní době dispozici mnoho
specializovaných součástek. Obvod možné doplnit hradly, které mají téměř
zanedbatelnou proudovou spotřebu. Při použití tohoto druhu zapojení používáme většinou
komparátory, CMOS hradla, diody apod. Použité spínací tranzistory musí vykazovat malý odpor
kanálu sepnutém stavu rovněž nízké hodnoty ekvivalentního náboje hradla. literatuře
[15] byla použita ATmega16, kterou při aktivním režimu protékal prou 1,1 mA, což pro
nízko výkonové aplikace poměrně mnoho. Pro jeho maximalizaci tedy nutno použít obvod PFC. Alternativou bylo použití
ATmega1284P. aktivním provozu
(1 MHz napájecím napětím 1,8 mikrokontrolérem proteče proud 0,45 mA. Pro optimální využití převáděné energie maximalizaci
účinnosti nutné aby byl převodník zatížen zátěží vhodnými přizpůsobenými
parametry. hlediska vlastností způsobu přiřazení jednotlivých pinů je
ATmega1284P kompatibilní svým předchůdcem ATmega16. Dále pak vyžadováno napájecí
napětí třech různých hodnotách.1.
Komparátory měly spadat kategorie nízko příkonových, kde jejich odběr proudu
se pohybuje kolem 100 méně.
Rozhodneme-li použít jako řídící prvek mikrokontrolér, potom jeho spotřeba
bude mít největší podíl. Pro případ elektromagnetického systému (mikrogenerátoru) který
zaměřujeme pozornost nutné použít rezistivní zátěž vhodné velikosti. Ovšem možnosti řízení tohoto sytému jsou široké. Pro účinné využití může být použito několik typů obvodů, které
mohou mít různý vliv celkovou spotřebu systému využití zbytkové energie tedy i
přímo souvisejí účinností. Řízení
obvodu také nemusí být zcela optimální. Míra rezistivity
zátěže dána velikostí účiníku. Typický FPGA obvod potřebuje své činnosti
napájecí napětí pro vlastní jádro logickými bloky (1,2 V), vstupně-výstupní bloky
. Zbytková energie může být
takto účinně využita. tu
i možnost výběru ATTINY, které můžeme dostat hodnotu 0,23 mA. Tento druh obvodu ale pro naši aplikaci zcela
nevyhovující kvůli vysokému proudovému odběru.
3.
Provoz PFC řízen dle okamžitých hodnot napětí proudu, viz. popis kapitole 3.3 Vlastní spotřeba obvodu
Předpokládejme, máme vhodný převodník zbytkové mechanické energie
na energii elektrickou.18
dosáhnout. Při použití mnoha
diskrétních součástek sčítají všechny jejich úbytky napětí ztrátové výkony.
• PFC řízené obvodem diskrétních součástek
• PFC řízené mikrokontrolérem
• Použití specializovaného obvodu
Vlastnosti PFC řízeného obvodem diskrétních součástek asi tou nejjednodušší
cestou, jak docílit řízení obvodu. Nevýhodou může být to, některé komparátory
vyžadují symetrické napájení tak jsou pro naše účely nevhodné
