Контрол[s]ё[/s]лер солнечной батареи с поиском точки макс. мощности (MPPT)

[Андрей СШ]

Что то сегодня настроение плохое.

[алабам]

Спойлер

Народ, люди, [user]Андрей СШ[/user], пожалуйста называйте вещи своими именами, хоть я не  русский , и русский язык мне не родной ,  но слух режет, КОНТРОЛЁР - это ловец "зайцев " в троллейбусе , а тут уместно говорить КОНТРОЛЛЕР.

[Peoner]

Спойлер

Народ, люди, [user]Андрей СШ[/user], пожалуйста называйте вещи своими именами, хоть я не  русский , и русский язык мне не родной ,  но слух режет, КОНТРОЛЁР - это ловец "зайцев " в троллейбусе , а тут уместно говорить КОНТРОЛЛЕР.

Спойлер

хотели либеральный форум? получайте безграмотный форум!
без обид, Андрюх. то что ты спаял - клево.

[ups-power]

[user]Андрей СШ[/user], попробуй заряжать нетбук ,блок питания его имеет мощность, как правило, не ниже 30 Вт.Вот и проверишь.

[rambler]

Заряжать нетбук не получается. Опробовано. 15Вт панель при подключении к Acer AOD270 заряд не обеспечивает, только со steo-up контроллером и 30Вт панелью.
"как проверить эффективность применения?" - собрать все "до кучи". ИМХО правильно работать не будет. Успеха!

[Андрей СШ]

"как проверить эффективность применения?" - собрать все "до кучи". ИМХО правильно работать не будет. Успеха!

Аще ничё не понял.

Добавил ограничение выходного тока  (4,5 А), что бы избежать перегрузки при подключении сильно разряженной или низковольтной батареи.
Добавил токовую защиту от КЗ на выходе. Будет иногда спасать предохранитель.
Добавил ограничение выходного напряжения.

[ups-power]

[user]Андрей СШ[/user], замерь,что у тебя на выходе и...
   

[Андрей СШ]

Замерил наконец то КПД, получил 94% в режиме половинной мощности.

Попробуем определить эффективность применения MPPT по сравнению с прямым подключением СБ к аккумулятору.

1. Время заряда 8 часов.
2. Время простоя (ночь) 16 часов.
3. Среднее напряжение при заряде 13 В.
4. Ток солнечной батареи на половинной мощности при прямом подключении 1,56 А.
5. Заряд за сутки 1,56*8=12,48 Ач.
6. Мощность на выходе контролёлера на половинной мощности с учётом КПД 25*0,94 = 23,5 Вт.
7. Выходной ток 23,5/13 = 1,81 А.
8. Уменьшение выходного тока из-за дискретности измерения 1,81*(1-0,5/15) = 1,75 А.
9. Потребление схемы при простое ночью 0,02*16 = 0,32 Ач.
10. Заряд за сутки 1,75*8-0,32 = 13,68 Ач.

Эффективность применения 13,68/12,48 = 1,096 ([b-b]110%[/b-b]).

[Андрей СШ]

Изготовил вторую версию контролёлера, устранив ряд мелких недоработок. КПД на половинной мощности увеличился до 95%.

Закончил наконец то с прошивкой, функционал такой:
- периодический поиск точки максимального выходного тока;
- ограничение выходного тока на уровне 4 А;
- ограничение выходного напряжения (величина задаётся стабилитронной цепочкой);
- мгновенная (45 мкс) защита от КЗ на выходе (8 А);
- ночной/сумеречный режим.

По результатам переделки и замеров новый расчёт эффективности применения:

1. Время заряда 8 часов.
2. Время простоя (ночь) 16 часов.
3. Среднее напряжение при заряде 13 В.
4. Ток солнечной батареи на половинной мощности при прямом подключении 1,56 А.
5. Заряд за сутки 1,56*8=12,48 Ач.
6. Мощность на выходе контролёлера на половинной мощности с учётом КПД 25*0,95 = 23,75 Вт.
7. Выходной ток 23,75/13 = 1,83 А.
8. Уменьшение выходного тока из-за неточности установки 1,83*(1-0,015) = 1,8 А.
9. Потери в цикле поиска 15%.
10. Поиск длится 0,65 сек с интервалом 10 с.
11. Потери на поиск 1,8*(0,65*0,85+10*1)/(0,65+10) = 1,78 А.
12. Потребление схемы при простое ночью 0,016*16 = 0,26 Ач.
13. Заряд за сутки 1,78*8-0,26 = 14,01 Ач.

Эффективность применения 14,01/12,48 = 1,123 ([b-b]112%[/b-b]).

[Андрей СШ]

Рабочая точка, выбираемая контролёлером прыгает +/- 1 вольт. Анализ Вольт-Ваттной характеристики показал, что при этом теряется около 1,5 % мощности. Чем выше текущая мощность тем выше точность поиска, в сумерках напряжение прыгает во всём доступном диапазоне.

При подключении осциллографа выясняется, что СБ ловит большое количество помех, что и мешает точной установке.

Планирую установить более чувствительный датчик тока, это должно теоретически увеличить полезный выход ещё на один процент.

[Андрей СШ]

Заряжать нетбук не получается.

Пока проводил испытания (пару часов) использовал в качестве балласта планшетник Acer Iconia W700 (включенный) и случайно его полностью зарядил.

[schemer]

Скажите, это коммерческий проект? Или всё же можно выложить схему и прошивку для всеобщего обсуждения. Я бы с удовольствием повторил.

[Андрей СШ]

Нет, не коммерческий.
Схему выложу как нарисую.
Прошивку тоже, поудаляю из неё мусор.

[Андрей СШ]

Ну да, тут была схема.

[Андрей СШ]

А тут прошивка.

[Андрей СШ]

Всплыла особенность алгоритма ограничения выходного тока. Вблизи точки максимальной мощности на широтно-амперной характеристике есть участок с очень большим уклоном (около 0,3 А на шаг). Если ограничение выходного тока попадает на этот участок, то скорее всего будет выставлено значение несколько ниже максимального.


Первый участок это режим разрывных токов дросселя, на самом деле он параболический, но очень пологий.
Второй участок - режим безразрывных токов.
Третий участок - падение напряжения на СБ из-за высокого выходного тока.

[Андрей СШ]

Думаю в схему если кто будет повторять нужно внести изменение. Подключить сигнал перенапряжения к ноге PB1, это позволит использовать внешнее прерывание. В текущей версии ограничение напряжения программное, поэтому в некоторых ситуациях действует с задержкой 16 мс (обычно 2 мс). При использовании аккумулятора достаточной ёмкости (или свинцового) не критично.

[mihail_papa]

Поздравляю, Вы предложили схему контроллера, которая решает многие проблемы при проектировании преобразователя энергии от солнечной батареи!