MPPT, kā mēs visi zinām, attiecas uz maksimālās jaudas punktu izsekošanu, kas parasti ir saistīta ar saules paneļiem, lai optimizētu to izeju ar maksimālu efektivitāti. Šajā ziņojumā mēs uzzinām 3 labākās MPPT kontrolieru shēmas, lai efektīvi izmantotu saules enerģiju un visefektīvāk uzlādētu akumulatoru.
Vieta, kur tiek izmantots MPPT
Optimizētā MPPT shēmu izeja galvenokārt tiek izmantota akumulatoru uzlādēšanai ar maksimālu efektivitāti no pieejamās saules.
Jaunajiem hobijiem šī koncepcija parasti ir sarežģīta un tiek sajaukta ar daudzajiem parametriem, kas saistīti ar MPPT, piemēram, maksimālo jaudas punktu, I / V grafika “ceļgals” utt.
Patiesībā šajā koncepcijā nav nekā tik sarežģīta, jo saules panelis ir nekas cits kā tikai barošanas veids.
Šī barošanas avota optimizēšana ir nepieciešama, jo parasti saules paneļiem trūkst strāvas, bet tam ir pārmērīgs spriegums, tāpēc šīs neparastās saules paneļa specifikācijas mēdz kļūt nesaderīgas ar standarta slodzēm, piemēram, 6V, 12V baterijām, kurām ir augstāks AH vērtējums un zemāks sprieguma līmenis nekā paneļa specifikācijas, turklāt nepārtraukti mainīgā saules gaisma padara ierīci ārkārtīgi neatbilstošu tās V un I parametriem.
Un tāpēc mums ir nepieciešama starpprodukts, piemēram, MPPT, kas var “saprast” šīs variācijas un izsmelt vēlamāko pievienotā saules paneļa izvadi.
Jūs, iespējams, jau to esat izpētījis vienkārša IC 555 bāzes MPPT shēma kas ir tikai manis izpētīts un izstrādāts, un tas ir lielisks piemērotas darbojošās MPPT ķēdes piemērs.
Kāpēc MPPT
Visu MPPT pamatideja ir samazināt vai samazināt lieko spriegumu no paneļa atbilstoši slodzes parametriem, pārliecinoties, ka atņemtais sprieguma daudzums tiek pārveidots par līdzvērtīgu strāvas daudzumu, tādējādi līdzsvarojot I x V lielumu visā ieejā un izeja vienmēr ir līdz atzīmei ... mēs taču nevaram sagaidīt neko vairāk no šī noderīgā sīkrīka, vai ne?
Iepriekš minētā automātiskā izsekošana un parametru atbilstoša pārveidošana tiek ieviesta, izmantojot PWM trekera posms un a buka pārveidotāja posms vai dažreiz a buck-boost pārveidotāja posms , kaut arī vientuļš bukses pārveidotājs dod labākus rezultātus un to ir vienkāršāk ieviest.
1. dizains: MPPT, izmantojot PIC16F88 ar 3 līmeņu uzlādi
Šajā ziņojumā mēs pētām MPPT ķēdi, kas ir diezgan līdzīga IC 555 konstrukcijai, vienīgā atšķirība ir mikrokontrollera PIC16F88 un uzlabotas 3 līmeņu uzlādes ķēdes izmantošana.
Soli gudra darba informācija
Dažādu posmu pamatfunkciju var saprast, izmantojot šādu aprakstu:
1) Paneļa izeja tiek izsekota, iegūstot no tās pāris informāciju, izmantojot saistītos potenciālo dalītāju tīklus.
2) Viens Opamp no IC2 ir konfigurēts kā sprieguma sekotājs, un tas izseko momentāno sprieguma izvadi no paneļa caur potenciālu dalītāju pie tā pin3 un padod informāciju attiecīgajai PIC sensora tapai.
3) Otrais ICamp no IC2 kļūst atbildīgs par mainīgās strāvas izsekošanu un uzraudzību no paneļa un to pašu padod citai PIC sensora ieejai.
4) Šīs divas ieejas MCU apstrādā iekšēji, lai izstrādātu attiecīgi pielāgotu PWM buck pārveidotāja posmam, kas saistīts ar tā tapu # 9.
5) PWM no PIC buferē Q2, Q3, lai droši iedarbinātu komutācijas P-mosfet. Saistītais diode aizsargā mosfet vārtus no pārspīlējumiem.
6) MOSFET pārslēdzas saskaņā ar komutācijas PWM un modulē sprieguma pārveidotāja pakāpi, ko veido induktors L1 un D2.
7) Iepriekš minētās procedūras nodrošina vispiemērotāko izejas signālu no pārveidotāja, kura spriegums ir zemāks par akumulatoru, bet bagāts ar strāvu.
8) Izlaide no spraugas pastāvīgi tiek pielāgota un atbilstoši pielāgota IC, atsaucoties uz nosūtīto informāciju no diviem opampiem, kas saistīti ar saules paneli.
9) Papildus iepriekšminētajam MPPT regulējumam PIC ir ieprogrammēts, lai uzraudzītu akumulatora uzlādi, izmantojot 3 atsevišķus līmeņus, kurus parasti norāda kā lielapjoma režīms, absorbcijas režīms, peldošs režīms.
10) MCU “seko līdzi” akumulatora sprieguma pieaugumam un attiecīgi pielāgo sprieguma strāvu, saglabājot pareizo ampēru līmeni 3 uzlādes līmeņu laikā. Tas tiek darīts kopā ar MPPT vadību, tas ir tāpat, kā vienlaikus rīkoties divās situācijās, lai akumulatoram nodrošinātu vislabvēlīgākos rezultātus.
11) PIC pats tiek piegādāts ar precīzi regulētu spriegumu pie tā Vdd pinout caur IC TL499, šeit varētu nomainīt jebkuru citu piemērotu sprieguma regulatoru.
12) Projektā var redzēt arī termistoru, tas var būt neobligāts, taču to var efektīvi konfigurēt, lai uzraudzītu akumulatora temperatūru un ievadītu informāciju PIC, kas bez piepūles apstrādā šo trešo informāciju, lai pielāgotu sprieguma izeju, pārliecinoties, ka akumulatora temperatūra nekad nepārsniedz nedrošo līmeni.
13) LED indikatori, kas saistīti ar PIC, norāda dažādus akumulatora uzlādes stāvokļus, kas ļauj lietotājam dienas laikā iegūt atjauninātu informāciju par akumulatora uzlādes stāvokli.
14) Ierosinātā MPPT shēma, izmantojot PIC16F88 ar 3 līmeņu uzlādi, atbalsta 12 V akumulatora uzlādi, kā arī 24 V akumulatora uzlādi, nemainot ķēdi, izņemot iekavās un VR3 iestatījumos norādītās vērtības, kas jāpielāgo, lai ļautu izvadi izvadīt Sākumā 14,4 V 12 V akumulatoram un 29 V 24 V akumulatoram.
Programmēšanas kodu var lejupielādēt šeit
Dizains # 2: Sinhronais komutācijas režīma MPPT akumulatora kontrolieris
Otrā dizaina pamatā ir ierīce bq24650, kas ietver uzlabotu iebūvēto MPPT sinhronā komutatora režīma akumulatora uzlādes kontrolieri. Tas piedāvā augstu ieejas sprieguma regulēšanas līmeni, kas novērš akumulatora uzlādes strāvu katru reizi, kad ieejas spriegums nokrītas zem noteiktā daudzuma. Uzzināt vairāk:
Ikreiz, kad ieeja ir piestiprināta ar saules bateriju, barošanas stabilizācijas cilpa velk uz leju uzlādes pastiprinātāju, lai nodrošinātu, ka saules panelis nodrošina maksimālu jaudu.
Kā darbojas IC BQ24650
Bq24650 sola nodrošināt pastāvīgas frekvences sinhrono PWIVI kontrolieri ar optimālu precizitātes līmeni ar strāvas un sprieguma stabilizāciju, lādiņa iepriekšēju sagatavošanu, lādēšanas izslēgšanu un uzlādes līmeņa pārbaudi.
Mikroshēma uzlādē akumulatoru 3 atsevišķos līmeņos: iepriekšēja kondicionēšana, pastāvīga strāva un pastāvīgs spriegums.
Uzlāde tiek pārtraukta, tiklīdz pastiprinātāja līmenis tuvojas 1/10 ātrās uzlādes ātruma. Priekšlādēšanas taimeris ir iestatīts uz 30 minūtēm.
Bq2465O bez manuālas iejaukšanās atsāk uzlādes procedūru gadījumā, ja akumulatora spriegums atgriežas zem iekšēji noteiktās robežas vai sasniedz minimālo miega režīma miega režīmu, kamēr ieejas spriegums ir zemāks par akumulatora spriegumu.
Ierīce ir paredzēta akumulatora uzlādēšanai no 2.1V līdz 26V ar VFB, kas iekšēji piestiprināts pie 2.1V atgriezeniskās saites punkta. Uzlādes pastiprinātāja specifikācija ir iepriekš iestatīta iekšēji, nofiksējot labi saskaņotu sensoru rezistoru.
Bq24650 var iegādāties ar 16 kontaktu, 3,5 x 3,5 mm ^ 2 plānu QFN iespēju.
Ķēdes shēma
BATERIJAS SPrieguma regulēšana
Bq24650 izmanto ārkārtīgi precīzu sprieguma regulatoru, lai lemtu par uzlādes spriegumu. Uzlādes spriegums tiek iepriekš iestatīts, izmantojot rezistora dalītāju no akumulatora līdz zemei, viduspunktam piestiprinot VFB tapu.
Spriegums pie VFB tapas ir piestiprināts pie 2.1 V atsauces. Šo atsauces vērtību izmanto šajā formulā, lai noteiktu vēlamo regulētā sprieguma līmeni:
V (vats) = 2,1 V x [1 + R2 / R1]
kur R2 ir savienots no VFB ar akumulatoru un R1 ir savienots no VFB ar GND. Li-Ion, LiFePO4, kā arī SMF svina skābes akumulatori ir ideāli atbalstīti akumulatoru ķīmijā.
Lielāko daļu plauktā esošo litija jonu šūnu tagad var efektīvi uzlādēt līdz 4,2 V / šūna. LiFePO4 akumulators atbalsta ievērojami augstāku uzlādes un izlādes ciklu procesu, taču apakšējā pusē enerģijas blīvums nav pārāk labs. Atzītais spriegums ir 3,6 V.
Divu šūnu Li-Ion un LiFePO4 uzlādes profils ir iepriekšējs, pastāvīga strāva un pastāvīgs spriegums. Lai nodrošinātu efektīvu uzlādes / izlādes laiku, uzlādes beigu sprieguma robežu, iespējams, var samazināt līdz 4,1 V / šūna, taču enerģijas blīvums varētu kļūt daudz mazāks, salīdzinot ar Li ķīmisko specifikāciju, svina skābe turpina Būtu daudz vēlama akumulators, jo tā samazina ražošanas izmaksas, kā arī ātru izlādes ciklu dēļ.
Kopējais sprieguma slieksnis ir no 2,3 V līdz 2,45 V. Pēc tam, kad ir redzams, ka akumulators ir pilnībā uzlādēts, pludiņa vai sūkņa uzlāde kļūst obligāta, lai kompensētu pašizlādi. Izlādes slieksnis ir 100mV-200mV zem konstanta sprieguma punkta.
IEVADES SPrieguma regulēšana
Saules panelim var būt ekskluzīvs līmenis V-I vai V-P līknē, kas tautā tiek dēvēts par maksimālo jaudas punktu (MPP), kur pilnīga fotoelementu (PV) sistēma ir atkarīga no optimālas efektivitātes un rada nepieciešamo maksimālo izejas jaudu.
Pastāvīgā sprieguma algoritms ir visvieglāk pieejamā maksimālās jaudas punkta izsekošanas (MPPT) iespēja. Bq2465O automātiski izslēdz uzlādes pastiprinātāju tā, lai maksimālais jaudas punkts būtu iespējots, lai nodrošinātu maksimālu efektivitāti.
Ieslēdziet stāvokli
Mikroshēmā bq2465O ir iekļauts “SLEEP” salīdzinātājs, lai identificētu barošanas sprieguma līdzekļus uz VCC tapas, jo VCC var pārtraukt gan no akumulatora, gan ārēja maiņstrāvas / līdzstrāvas adaptera vienības.
Ja VCC spriegums ir nozīmīgāks par SRN spriegumu un ir izpildīti papildu kritēriji uzlādes procedūrām, bq2465O pēc tam sāk mēģināt uzlādēt pievienoto akumulatoru (lūdzu, skatiet sadaļu Lādēšanas iespējošana un atspējošana).
Ja SRN spriegums ir augstāks attiecībā pret VCC, kas simbolizē to, ka akumulators ir avots, no kura iegūst enerģiju, bq2465O ir iespējots zemākai mierīgai strāvai (<15uA) SLEEP mode to prevent amperage leakage from the battery.
Ja VCC ir zemāks par UVLO robežu, IC tiek izslēgts, pēc kura VREF LDO tiek izslēgts.
IESPĒJAMA UN IESPĒJAMA UZLĀDE
Pirms ierosinātās MPPT sinhronās komutācijas režīma akumulatora uzlādes kontrollera ķēdes uzlādes procesa inicializācijas ir jānodrošina šādi aspekti:
• Lādēšanas process ir iespējots (MPPSET> 175mV)
• Ierīce nav zemsprieguma bloķēšanas (UVLO) funkcionalitātē, un VCC pārsniedz VCCLOWV robežu
• IC nav SLEEP funkcionalitātē (t.i., VCC> SRN)
• VCC spriegums ir zem maiņstrāvas pārsprieguma robežas (VCC • 30 ms laika intervāls tiek izpildīts pēc pirmās ieslēgšanas • REGN LDO un VREF LDO spriegumi tiek fiksēti norādītajos mezglos • Termiskā izslēgšanās (TSHUT) nav inicializēta - TS slikta nav identificēta. Akumulatora uzlādes procesu var kavēt kāds no šiem tehniskajiem jautājumiem: • Lādēšana ir deaktivizēta (MPPSET<75mV) • Adaptera ievade ir atvienota, izraisot IC iekļūšanu VCCLOWV vai SLEEP funkcionalitātē • Adaptera ieejas spriegums ir zem 100mV virs akumulatora atzīmes • Adapteris ir nominēts pie augstāka sprieguma • REGN vai VREF LDO spriegums neatbilst specifikācijām • ir noteikta TSHUT IC siltuma robeža. • TS spriegums notiek ārpus noteiktā diapazona, kas var norādīt, ka akumulatora temperatūra ir ārkārtīgi karsta vai alternatīvi daudz vēsāka. Pašu aktivizēts iebūvēts LĒTĀS SĀKUMA LĀDĒTĀJA PAŠREIZE Lādētājs pats maigi iedarbina lādētāja jaudas regulēšanas strāvu katru reizi, kad lādētājs pāriet uz ātro uzlādi, lai pārliecinātos, ka ārēji pievienotajiem kondensatoriem vai strāvas pārveidotājam nav absolūti nekādu pārsniegumu vai stresa apstākļu. Mīkstais sākums ir aprīkots ar sasmalcināšanas stabilizācijas pastiprinātāja pastiprināšanu astoņos vienmērīgi izpildītos darbības posmos blakus prefiksam uzlādes strāvas līmenim. Visas piešķirtās darbības turpinās aptuveni 1,6 ms, norādītajā Up laika posmā 13 ms. Lai aktivizētu apspriesto operatīvo funkciju, nav nepieciešamas nevienas ārējās daļas. Sinhronais bukses PWM pārveidotājs izmanto iepriekš noteiktu frekvences sprieguma režīmu ar padeves priekšplāna vadības stratēģiju. III versijas kompensācijas konfigurācija ļauj sistēmai pārveidotāja izejas stadijā iekļaut keramiskos kondensatorus. Kompensācijas ievades posms ir saistīts iekšēji starp atgriezeniskās saites izeju (FBO) un kļūdas pastiprinātāja ieeju (EAI). Atgriezeniskās saites kompensācijas posms tiek noregulēts starp kļūdas pastiprinātāja ieeju (EAI) un kļūdas pastiprinātāja izeju (EAO). LC izejas filtra pakāpe jānosaka, lai ierīcei nodrošinātu rezonanses frekvenci aptuveni 12 kHz - 17 kHz, kurai rezonanses frekvence fo ir formulēta šādi: fo = 1/2 √ oLoCo Lai mainītu pārveidotāja darba ciklu, ir atļauts integrēt zāģa zobu rampu, lai salīdzinātu iekšējo EAO kļūdu vadības ieeju. Rampas amplitūda ir 7% no ieejas adaptera sprieguma, ļaujot tai pastāvīgi un pilnīgi proporcionāli izmantot adaptera sprieguma ieeju. Tas atceļ jebkāda veida cilpas pieauguma izmaiņas ieejas sprieguma izmaiņu dēļ un vienkāršo cilpas kompensācijas procedūras. Rampu izlīdzina par 300mV tā, lai nulles procentuālais darba cikls tiktu sasniegts, kad EAO signāls atrodas zem rampas. EAO signāls tāpat ir kvalificēts, lai pārsniegtu zāģa rampas signālu, lai sasniegtu 100% darba ciklu PWM pieprasījumu. Iebūvēts vārtu piedziņas loģika ļauj vienlaikus izpildīt 99,98% darba ciklu, apstiprinot, ka N kanāla augšējā ierīce vienmēr veic tik daudz nepieciešamo spriegumu, lai vienmēr būtu ieslēgta 100%. Gadījumā, ja BTST kontakta un PH kontakta spriegums ilgāk par trim intervāliem samazinās zem 4,2 V, tādā gadījumā augstās puses n-channeI barošanas MOSFET tiek izslēgts, savukārt zemās puses n-channe | strāvas MOSFET tiek aktivizēts, lai novilktu PH mezglu un uzlādētu BTST kondensatoru. Pēc tam augstās puses draiveris normalizējas līdz 100% darba cikla procedūrai, līdz tiek novērots, ka (BTST-PH) spriegums atkal samazinās, ņemot vērā aizplūdes strāvu, kas iztukšo BTST kondensatoru zem 4,2 V, kā arī tiek atiestatīts impulss. atkārtoti izdota. Iepriekš noteiktais frekvences oscilators saglabā stingru komandu pār komutācijas frekvenci lielākajā daļā ieejas sprieguma, akumulatora sprieguma, uzlādes strāvas un temperatūras, vienkāršojot izejas filtra izkārtojumu un paturot to prom no dzirdamajiem traucējumiem. Trešais labākais MPPT dizains mūsu sarakstā izskaidro vienkāršu MPPT lādētāja shēmu, izmantojot IC bq2031 from TEXAS INSTRUMENTI, kas ir vislabāk piemērots augstas Ah svina skābes akumulatoru ātrai un samērā ātrai uzlādēšanai Šis praktiskais pielietojuma raksts ir paredzēts personām, kuras, iespējams, izstrādā bp2031 svina skābes akumulatoru lādētāju ar akumulatora lādētāja bq2031 palīdzību. Šajā rakstā ir iekļauts strukturāls formāts 12 A-h svina skābes akumulatora uzlādēšanai, izmantojot MPPT (maksimālā jaudas punkta izsekošana), lai uzlabotu uzlādes efektivitāti fotoelementu lietojumos. Vieglākā procedūra akumulatora uzlādēšanai no saules paneļu sistēmām varētu būt akumulatora pievienošana tieši pie saules paneļa, tomēr tas, iespējams, nav visefektīvākais paņēmiens. Pieņemsim, ka saules paneļa nominālā vērtība ir 75 W un ģenerē strāvu 4,65 A ar spriegumu 16 V normālā testa vidē, kuras temperatūra ir 25 ° C un izolācija ir 1000 W / m2. Svina skābes akumulators ir novērtēts ar 12 V spriegumu, tieši piesaistot saules bateriju šai baterijai, paneļa spriegums samazināsies līdz 12 V, un no paneļa uzlādēšanai varētu ražot tikai 55,8 W (12 V un 4,65 A). Ekonomiskai uzlādei šeit var būt vispiemērotākais līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotājs. Šajā praktiskajā lietojuma dokumentā ir izskaidrots modelis, efektīvai uzlādei izmantojot bq2031. 1. attēlā parādīti saules paneļu sistēmu standarta aspekti. Isc ir īssavienojuma strāva, kas plūst caur paneli, ja saules panelis ir īssavienots. Tā gadās būt optimālā strāva, ko var iegūt no saules paneļa. Voc ir atvērtās ķēdes spriegums saules paneļa spailēs. Vmp un Imp ir sprieguma un strāvas līmeņi, kur maksimālo jaudu var iegādāties no saules paneļa. Kaut arī saules gaisma samazina optimālo strāvu (Isc), ko var sasniegt, nomāc arī vislielākā saules paneļa strāva. 2. attēlā parādīta I-V raksturlielumu variācija ar saules gaismu. Zilā līkne sasaista maksimālās jaudas detaļas dažādās insolācijas vērtībās MPPT ķēdes iemesls ir mēģinājums uzturēt saules paneļa darba līmeni maksimālajā jaudas punktā vairākos saules apstākļos. Kā novērots 2. attēlā, spriegums, kurā tiek piegādāta maksimālā jauda, saulē ļoti nemainās. Ar bq2031 izveidotā shēma izmanto šo rakstzīmi, lai praksē ieviestu MPPT. Ir pievienota papildu strāvas vadības cilpa, samazinot lādiņa strāvu, samazinoties dienasgaismai, kā arī lai uzturētu saules paneļa spriegumu ap maksimālo strāvas punkta spriegumu. 3. attēlā parādīta DV2031S2 plātnes shēma ar pievienotu pašreizējo vadības cilpu, lai veiktu MPPT, izmantojot operatīvo pastiprinātāju TLC27L2. Bq2031 uztur uzlādes strāvu, saglabājot 250 mV spriegumu jutības pretestībā R 20. Izmantojot 5 V no U2, tiek izveidots 1,565 V atsauces spriegums. Ieejas spriegumu salīdzina ar atsauces spriegumu, lai radītu kļūdas spriegumu, ko varētu ieviest bq2031 SNS tapā, lai samazinātu uzlādes strāvu. Spriegumu (V mp), kur maksimālo jaudu var iegūt no saules paneļa, kondicionē, izmantojot rezistorus R26 un R27. Vp = 1,565 (R26 + R 27) / R 27. Ar R 27 = 1 k Ω un R 26 = 9,2 k Ω, tiek sasniegta V mp = 16 V. TLC27L2 tiek iekšēji noregulēts ar joslas platumu 6 kHz pie V dd = 5 V. Galvenokārt tāpēc, ka TLC27L2 joslas platums ir ievērojami zemāks par bq2031 pārslēgšanās frekvenci, pievienotā strāvas vadības cilpa turpina būt nemainīga. Iepriekšējās ķēdes bq2031 (3. attēls) optimālā strāva ir 1 A. Gadījumā, ja saules enerģijas panelis var nodrošināt pietiekamu jaudu, lai uzlādētu akumulatoru pie 1 A, ārējā vadības cilpa nedarbojas. Tomēr, ja izolācija samazinās un saules enerģijas panelis cenšas piegādāt pietiekami daudz enerģijas, lai uzlādētu akumulatoru pie 1 A, ārējā vadības cilpa samazina uzlādes strāvu, lai saglabātu ieejas spriegumu pie V mp. Rezultāti, kas parādīti 1. tabulā, apstiprina ķēdes darbību. Sprieguma rādījumi treknrakstā norāda problēmu, kad sekundārā vadības cilpa samazina lādēšanas strāvu, lai saglabātu ieeju pie V mp Atsauces: MPPT sinhronā komutatora režīma akumulatora uzlādes kontrollera ķēde DARBĪBA AR KONVERTERI
3. dizains: ātra MPPT lādētāja shēma
Abstrakts
Ievads
I-V Saules paneļa raksturojums
bq2031 bāzes MPPT lādētājs
Pāri: Izpētītas 3 viegli ietilpīgas tuvuma sensoru shēmas Nākamais: 8 funkciju Ziemassvētku gaismas ķēde
