Este circuito nos permitirá convertir cualquier regulador solar en un regulador solar mixto, al tiempo que permite aprovechar las corrientes producidas por el aerogenerador por debajo de 13,8 V para cargar baterías con vientos flojos. El siguiente diseño no es ni más ni menos que un doblador de tensión conmutado construido íntegramente con condensadores. Suministra gran cantidad de corriente con apenas calentamiento. Es un doblador de tensión por dos. De esta forma se puede cargar la batería con vientos bajos. Empieza a cargar la batería de 12 V con la mitad de tensión necesaria ( aprox. 7 V ).
Es el convertidor más eficiente que he construido, midiendo rendimientos por encima del 90 % ( podría llegar al 98 % ). Con corrientes de más de 10 A los transistores permanecen prácticamente fríos, notandose un leve calentamiento en los diodos de potencia. Esto es una gran ventaja, puesto que ya no se producen sobretensiones y sobrecorrientes peligrosas en los transistores mosfet. No hay que utilizar bobinas con núcleos de ferrita susceptibles de saturarse, calentarse y destruir los interruptores. Los transistores durarán mucho más tiempo. La parte más débil son los condensadores pero su sustitución suele ser mucho más barata que comprar más transistores.
Fig. 1. Montaje del prototipo.
Fue diseñado para ser usado conjuntamente con un regulador solar normal, de esta forma la batería recibe corriente simultáneamente de los paneles solares y del aerogenerador. Puede funcionar con prácticamente cualquier regulador solar y convertirlo en un regulador mixto eólico-solar. En un aerogenerador es mas rentable cargar con una corriente de poca potencia durante mucho tiempo que con mucha potencia en un tiempo corto. De esta forma se pueden aprovechar la mayor cantidad de horas de viento más flojo. Esto redundará en una mayor producción energética a lo largo del año. Es muy importante que los diodos rectificadore sean de las más bajas pérdidas posibles y los condensadores de alta corriente y baja ESR. Se han puesto muchos en paralelo para minimizar la ESR total. Los diodos y el TL494 provienen de viejas fuentes de ordenador ( son una gran fuente de cosas útiles ). Los diodos empleados pueden aguantar 10 A cada uno. Las resistencias R4,R5 y R1,R2 hacen que las parejas de diodos puedan trabajar en paralelo. El montaje funcionaba perfectamente sin estas resistencias pero he optado por incluirlas para que los diodos se adapten mejor.
El convertidor puede suministrar una corriente de 20A. Con el relé en marcha la corriente máxima solo la limita el relé. En este caso podemos gestionar unos 500 W de potencia con un relé de 35 A. Si necesitamos mayor corriente podemos colocar un relé de mayor corriente o más relés en paralelo. Los zéner de los transistores protegen las entradas de los mismo contra sobretensiones.
Fig. 2. Esquema eléctrico.
El circuito consta de dos partes. Una está en torno al típico regulador conmutado TL494 que se encarga de generar las dos ondas cuadradas desfasadas 180 grados que atacan a los transistores de canal N y canal P. La patilla 1 controla el encendido o el apagado del convertidor. Estado encendido se crea una onda cuadrada de amplitud 0-Ve a la entrada del primer grupo de condensadores. Estos y los otros condensadores, junto con los diodos de bajas pérdidas forman el circuito doblador de tensión. Un nivel bajo sobre la patilla 1 mantiene el convertidor en marcha y un nivel superior a 4 V lo detiene. Cuando es detenido el relé se activa y la salida se conecta a la entrada. Esto se realiza cuando la tensión de entrada del aerogenerador supera los 13,8 V ( con lo cual ya no es necesario doblar la tensión para cargar baterías ), de esta forma no tenemos limitación de corriente salvo la que pueda aguantar el relé elegido. Esta tensión de corte se puede ajustar mediante el potenciometro multivuelta de 5k R13. La resistencia R10 nos proporciona una histéresis de aprox. 2 V para evitar repiqueteos del relé. Variando su valor se puede variar esta tensión de histéresis. Con esto también protegemos los condensadores de salida para que la tensión nunca supere los 30 V. No hacerlo puede provocar que exploten.
Cómo trabaja en paralelo con el regulador solar.
El regulador solar tiene una entrada para los paneles solares. El propio regulador marca la tensión de trabajo del panel. Este convertidor se coloca en paralelo con el panel mediante un diodo sumador de corriente tal y como aparece aquí. Cuando el aerogenerador empieza a trabajar y la tensión de entrada supera los 6 V, el circuito comienza a doblar esta tensión. Cuando se alcance una tensión mayor en el ánodo del diodo sumador de corriente este empezará a conducir sumando la corriente del panel más la del aerogenerador. De esta forma se suman las potencias y se altera poco la tensión del panel fotovoltáico. ( Una alteración mayor provocará que se genere menos potencia en el panel ).
