Homemade Solar MPPT Circuit - Mahirap na Man's Maximum Power Point Tracker

Subukan Ang Aming Instrumento Para Sa Pagtanggal Ng Mga Problema





Ang MPPT ay kumakatawan sa maximum power point tracker, na kung saan ay isang elektronikong sistema na idinisenyo para sa pag-optimize ng iba't ibang output ng kuryente mula sa isang module ng solar panel na tulad ng konektadong baterya ay gumagamit ng maximum na magagamit na kuryente mula sa solar panel.

Panimula

TANDAAN: Ang tinalakay na mga MPPT circuit sa post na ito ay hindi gumagamit ng maginoo na mga pamamaraan sa pagkontrol tulad ng 'Perturb at obserbahan', 'Karagdagang pamamalakad,' Kasalukuyang pag-sweep ',' Constant voltage '...... atbp atbp ... Sa halip dito kami pag-isiping mabuti at subukang ipatupad ang isang pares ng mga pangunahing bagay:



  1. Upang matiyak na ang input na 'wattage' mula sa solar panel ay palaging katumbas ng output na 'wattage' na umaabot sa load.
  2. Ang 'boltahe ng tuhod' ay hindi kailanman maaabala ng pag-load at ang MPPT zone ng panel ay mahusay na pinapanatili.

Ano ang Boltahe ng Knee at Kasalukuyang isang Panel:

Sa madaling sabi, ang boltahe ng tuhod ay ang 'bukas na boltahe ng circuit' antas ng panel, habang ang kasalukuyang tuhod ay ang 'kasalukuyang maikling circuit' sukat ng panel sa anumang naibigay na instant.

Kung ang dalawang nasa itaas ay pinananatili hangga't maaari, ang pag-load ay maaaring ipalagay na nakakakuha ng lakas ng MPPT sa buong pagpapatakbo nito.



Bago natin Suriin ang Mga Iminungkahing Disenyo, kilalanin muna natin ang ilan sa mga pangunahing katotohanan tungkol sa singilin ng solar baterya

Alam namin na ang output mula sa isang solar panel ay direktang proporsyonal sa antas ng insidente na sikat ng araw, at pati na rin ang temperatura sa paligid. Kapag ang mga sinag ng araw ay patayo sa solar panel, bumubuo ito ng maximum na dami ng boltahe, at lumalala habang ang anggulo ay lumilipat mula sa 90 degree Ang temperatura ng atmospera sa paligid ng panel ay nakakaapekto rin sa kahusayan ng panel, na bumagsak sa pagtaas ng temperatura .

Samakatuwid maaari naming tapusin na kapag ang mga sinag ng araw ay malapit sa 90 degree sa panel at kapag ang temperatura ay nasa paligid ng 30 degree, ang kahusayan ng panel ay patungo sa maximum, ang rate ay bumababa habang ang dalawang nasa itaas na mga parameter ay naaanod mula sa kanilang mga na-rate na halaga.

Ang boltahe sa itaas ay karaniwang ginagamit para sa pagsingil ng isang baterya, a lead acid baterya , na siya namang ginagamit para sa pagpapatakbo ng isang inverter. Gayunpaman tulad ng Ang solar panel ay may sariling pamantayan sa pagpapatakbo , ang baterya din ay hindi mas mababa at nag-aalok ng ilang mahigpit na kundisyon para sa pag-optimal na sisingilin.

Ang mga kundisyon ay, ang baterya ay dapat na singilin sa medyo mas mataas na kasalukuyang una na dapat unti-unting nabawasan hanggang halos zero kapag ang baterya ay nakakakuha ng boltahe na 15% mas mataas kaysa sa normal na rating nito.

Ipagpalagay na ang isang ganap na natapos na 12V na baterya, na may boltahe kahit saan sa paligid ng 11.5V, ay maaaring singilin sa paligid ng C / 2 rate nang una (C = AH ng baterya), magsisimula itong punan ang baterya nang medyo mabilis at hilahin ang boltahe nito upang maaaring sa paligid ng 13V sa loob ng isang pares ng mga oras.

Sa puntong ito ang kasalukuyang dapat awtomatikong mabawasan upang masabing C / 5 rate, makakatulong muli ito upang mapanatili ang mabilis na bilis ng pagsingil nang hindi napinsala ang baterya at itaas ang boltahe nito sa paligid ng 13.5V sa loob ng susunod na 1 oras.

Kasunod sa mga hakbang sa itaas, ngayon ang kasalukuyang ay maaaring karagdagang mabawasan sa C / 10 rate na tinitiyak na ang rate ng pagsingil at ang tulin ay hindi mabagal.

Sa wakas kapag ang boltahe ng baterya ay umabot sa paligid ng 14.3V, ang proseso ay maaaring mabawasan sa isang rate ng C / 50 na halos tumitigil sa proseso ng pagsingil ngunit pinipigilan ang pagsingil mula sa pagbagsak sa mas mababang mga antas.

Ang buong proseso ay naniningil ng isang malalim na pinalabas na baterya sa loob ng isang span ng 6 na oras nang hindi nakakaapekto sa buhay ng baterya.

Ang isang MPPT ay nagtatrabaho nang eksakto para sa pagtiyak na ang pamamaraan sa itaas ay na-optimize na optimal mula sa isang partikular na solar panel.

Ang isang solar panel ay maaaring hindi makapagbigay ng mataas na kasalukuyang mga output ngunit tiyak na nakakapagbigay ito ng mas mataas na mga boltahe.

Ang bilis ng kamay ay upang i-convert ang mas mataas na antas ng boltahe sa mas mataas na kasalukuyang mga antas sa pamamagitan ng naaangkop na pag-optimize ng output ng solar panel.

Ngayon dahil ang mga conversion ng isang mas mataas na boltahe sa mas mataas na kasalukuyang at kabaligtaran ay maaaring ipatupad lamang sa pamamagitan ng mga converter ng boost boost, isang makabagong pamamaraan (kahit na medyo malaki) ay gagamit ng isang variable na inductor circuit kung saan ang inductor ay magkakaroon ng maraming mga switchable taps, ang mga taps ay maaaring i-toggle ng isang switching circuit bilang tugon sa iba't ibang sikat ng araw upang ang output sa load ay palaging mananatiling pare-pareho anuman ang sikat ng araw.

Ang konsepto ay maaaring maunawaan sa pamamagitan ng pagtukoy sa sumusunod na diagram:

Diagram ng Circuit

gawang bahay MPPT circuit na may naka-tap na transpormer

Paggamit ng LM3915 bilang Pangunahing Processor IC

Ang pangunahing processor sa diagram sa itaas ay ang IC LM3915 na lumilipat ng output pinout nang sunud-sunod mula sa itaas hanggang sa ibaba bilang tugon sa pinaliit na ilaw ng araw

Ang mga output na ito ay maaaring makita na naka-configure gamit ang paglipat ng mga transistor ng kuryente na konektado naman sa iba't ibang mga gripo ng isang ferrite solong mahabang inductor coil.

Ang mas mababang pinakadulo ng inductor ay maaaring makita na naka-attach sa isang NPN power transistor na kung saan ay lumipat sa paligid ng 100kHz dalas mula sa isang panlabas na naka-configure na oscillator circuit.

Ang mga transistors ng kuryente ay konektado sa mga output ng IC switch bilang tugon sa mga sumunud-sunod na output ng IC, na kumokonekta sa naaangkop na mga gripo ng inductor sa boltahe ng panel at dalas ng 100kHz.

Ang mga pagliko ng inductor na ito ay naaangkop na kinakalkula tulad ng iba't ibang mga gripo na maging katugma sa boltahe ng panel dahil ang mga ito ay inililipat ng mga yugto ng driver ng output ng IC.

Sa gayon tinitiyak ng mga paglilitis na habang ang lakas ng araw at ang boltahe ay bumaba, naaangkop itong naka-link sa nauugnay na gripo ng inductor na nagpapanatili ng isang pare-pareho na boltahe sa lahat ng mga ibinigay na gripo, ayon sa kanilang kinakalkula na mga rating.

Unawain natin ang paggana sa tulong ng sumusunod na senaryo:

Ipagpalagay na ang likaw ay napili upang maging katugma sa isang 30V solar panel, samakatuwid sa tuktok ng sikat ng araw ay ipagpalagay natin na ang itaas na pinakamataas na transistor ng kapangyarihan ay nakabukas ON ng IC na pinag-uusapan ang buong likaw na mag-oscillate, pinapayagan nitong magamit ang buong 30V sa buong matinding dulo ng likid.

Ngayon ipagpalagay na ang sikat ng araw ay bumaba ng 3V at binabawasan ang output nito sa 27V, ito ay mabilis na nadama ng IC tulad na ang unang transistor mula sa itaas ngayon ay naka-OFF at ang pangalawang transistor sa mga pagkakasunud-sunod ay lumiliko.

Ang aksyon sa itaas ay pipiliin ang pangalawang tap (27V tap) ng inductor mula sa tuktok na pagpapatupad ng isang pagtutugma na inductor tap sa boltahe na tugon na tinitiyak na ang likaw ay uma-oscillate nang may kahinaan sa nabawasan na boltahe ... katulad, ngayon habang ang boltahe ng sikat ng araw ay bumaba pa sa kani-kanilang mga transistor Ang 'shake hands' gamit ang mga kaugnay na inductor taps na tinitiyak ang isang perpektong pagtutugma at mahusay na paglipat ng inductor, na naaayon sa magagamit na solar voltages.

Dahil sa tumutugma sa itaas na tugon sa pagitan ng solar panel at ng switching buck / boost inductor ... ang mga voltages ng gripo sa mga nauugnay na puntos ay maaaring ipalagay upang mapanatili ang isang pare-pareho na boltahe sa buong araw anuman ang sitwasyon ng sikat ng araw ....

Halimbawa ipalagay kung ang inductor ay idinisenyo upang makabuo ng 30V sa pinakamataas na tapik na sinusundan ng 27V, 24V, 21V, 18V, 15V, 12V, 9V, 6V, 3V, 0V sa mga susunod na taps, kung gayon ang lahat ng mga voltages na ito ay maaaring ipalagay na Patuloy sa mga taps na ito anuman ang mga antas ng sikat ng araw.

Mangyaring tandaan din na ang boltahe na ito ay maaaring mabago ayon sa mga detalye ng gumagamit para sa pagkamit ng mas mataas o mas mababang mga boltahe kaysa sa boltahe ng panel.

Ang circuit sa itaas ay maaari ding mai-configure sa flyback topoogy tulad ng ipinakita sa ibaba:

simpleng disenyo ng flyback MPPT

Sa parehong mga pagsasaayos sa itaas, ang output ay dapat manatiling pare-pareho at matatag sa mga tuntunin ng boltahe at wattage anuman ang solar output.

Gamit ang Pamamaraan sa Pagsubaybay sa I / V

Tinitiyak ng sumusunod na konsepto ng circuit na ang antas ng MPPT ng panel ay hindi kailanman maaabala nang husto ng pagkarga.

Sinusubaybayan ng circuit ang antas ng MPPT 'tuhod' ng panel at tinitiyak na ang pag-load ay hindi pinapayagan na ubusin ang anumang higit pa na maaaring maging sanhi ng pagbagsak sa antas ng tuhod ng panel.

Alamin natin kung paano ito magagawa gamit ang isang simpleng solong opamp I / V tracking circuit.

Mangyaring tandaan na ang mga disenyo na walang buck converter ay hindi kailanman ma-e-optimize ang labis na boltahe sa katumbas na kasalukuyang para sa pag-load, at maaaring mabigo sa bagay na ito, na itinuturing na napakahalagang tampok ng anumang disenyo ng MPPT.

Ang isang napaka-simple ngunit mabisang uri ng MPPT na aparato ay maaaring gawin sa pamamagitan ng paggamit ng isang LM338 IC at isang opamp.

Sa konseptong ito na kung saan ay idinisenyo ko, ang op amp ay na-configure sa isang paraan na patuloy itong nagtatala ng instant na data ng MPP ng panel at inihambing ito sa instant na pagkonsumo ng pagkarga. Kung mahahanap nito ang pagkonsumo ng pagkarga na lampas sa nakaimbak na data, pinuputol nito ang pagkarga ...

simpleng tracker ng boltahe ng MPPT ng tuhod at ayusin ang sarili


Ang entablado ng IC 741 ay ang seksyon ng solar tracker at binubuo ang puso ng buong disenyo.

Ang boltahe ng panel ng solar ay pinakain sa pabaliktad na pin2 ng IC, habang ang pareho ay inilalapat sa di-baligtarin na pin3 na may isang patak na humigit-kumulang 2 V gamit ang tatlong 1N4148 diode sa serye.

Ang sitwasyon sa itaas ay patuloy na pinapanatili ang pin3 ng IC ng isang lilim na mas mababa kaysa sa pin2 na tinitiyak ang isang zero boltahe sa output pin6 ng IC.

Gayunpaman sa isang kaganapan ng isang hindi mabisang labis na karga, tulad ng isang hindi tugma na baterya o isang mataas na kasalukuyang baterya, ang boltahe ng panel ng solar ay may hilig na pababa ng karga. Kapag nangyari ito pin2 boltahe ay nagsisimula ring bumaba, subalit dahil sa pagkakaroon ng 10uF capacitor sa pin3, ang potensyal nito ay mananatiling solid at hindi tumutugon sa drop sa itaas.

Agad na pinipilit ng sitwasyon ang pin3 na pumunta nang mataas kaysa sa pin2, na kung saan ay pinapalitan ang pin6 na mataas, lumilipat SA BJT BC547.

Agad na hindi pinagana ng BC547 ang LM338 na pinuputol ang boltahe sa baterya, ang siklo ay patuloy na lumilipat sa isang mabilis na bilis depende sa na-rate na bilis ng IC.

Ang mga pagpapatakbo sa itaas ay siguraduhin na ang boltahe ng solar panel ay hindi kailanman bumaba o hinihila pababa ng pag-load, pinapanatili ang isang MPPT tulad ng kundisyon sa kabuuan.

Dahil ang isang linear IC LM338 ay ginamit, ang circuit ay maaaring maging muli medyo hindi mabisa .... ang lunas ay upang palitan ang yugto ng LM338 sa isang buck converter ... na gagawing napaka-maraming nalalaman at maihahambing ang disenyo sa isang tunay na MPPT.

Sa ibaba ay ipinapakita ay isang circuit ng MPPT na gumagamit ng isang topology ng converter converter, ngayon ang disenyo ay may katuturan at mukhang mas malapit sa isang tunay na MPPT

Ang MPPT na may tracker at sariling pag-optimize ng supply ng kuryente

48V MPPT Circuit

Ang simpleng mga circuit ng MPPT sa itaas ay maaari ding mabago para sa pagpapatupad ng pagsingil ng baterya ng mataas na boltahe, tulad ng sumusunod na 48V baterya na MPPT charger circuit.

60V hanggang 24V MPPT disenyo ng tracker

Ang mga ideya ay eksklusibong binuo ko.




Nakaraan: 3 Hakbang na Awtomatikong Battery Charger / Controller Circuit Susunod: 3 Simple Solar Panel / Mains Changeover Circuits