MPPT tähistab maksimaalse võimsuspunkti jälgijat, mis on elektrooniline süsteem, mis on loodud päikesepaneeli mooduli erineva väljundvõimsuse optimeerimiseks nii, et ühendatud aku kasutab ära päikesepaneelilt saadavat maksimaalset võimsust.

Sissejuhatus

MÄRKUS. Selles postituses käsitletud MPPT-ahelad ei kasuta tavapäraseid juhtimismeetodeid, nagu 'Perturb ja vaatlus', 'Inkrementaalne juhtivus,' Voolu pühkimine ',' Konstantne pinge '...... jne jne ... Pigem siin keskenduge ja proovige rakendada paari põhilist asja:

Veendumaks, et päikesepaneeli sisend „võimsus” on alati võrdne koormuse saavutava väljundvõimsusega „võimsus”.
„Põlvepinget” ei häiri koormus kunagi ja paneeli MPPT tsooni hoitakse tõhusalt.

Mis on paneeli põlve pinge ja vool:

Lihtsustatult öeldes on põlve pinge avatud vooluahela pinge paneeli taset, samal ajal kui põlve vool on lühisvool paneeli mõõt igal hetkel.

Kui ülaltoodud kaks säilitatakse nii palju kui võimalik, võib eeldada, et koormus saab MPPT võimsust kogu selle töö vältel.

Enne pakutavate disainilahenduste uurimist tutvume kõigepealt mõningate põhitõdedega päikese aku laadimine

Me teame, et päikesepaneeli väljund on otseselt proportsionaalne langeva päikesevalguse ja ümbritseva keskkonna temperatuuriga. Kui päikesekiired on päikesepaneeliga risti, tekitab see maksimaalse pinge ja halveneb, kui nurk nihkub 90 kraadist. Paneeli ümbritsev atmosfääri temperatuur mõjutab ka paneeli efektiivsust, mis langeb temperatuuri tõusuga .

Seetõttu võime järeldada, et kui päikesekiired on paneeli kohal 90 kraadi lähedal ja kui temperatuur on umbes 30 kraadi, on paneeli kasutegur maksimaalne, kiirus väheneb, kui ülaltoodud kaks parameetrit eemalduvad nende nimiväärtustest.

“boolean algebra lihtsustaja kalkulaator sammudega ”

Ülaltoodud pinget kasutatakse tavaliselt aku laadimiseks, a pliiakude , mida omakorda kasutatakse inverteri käitamiseks. Kuid just nagu päikesepaneelil on oma töökriteeriumid , ka aku pole vähem ja pakub optimaalse laadimise jaoks rangeid tingimusi.

Tingimusteks on, et akut tuleb esialgu laadida suhteliselt suurema vooluga, mis tuleb järk-järgult vähendada peaaegu nullini, kui aku saavutab pinge, mis on 15% kõrgem kui tavaliselt.

Eeldades, et täielikult tühjenenud 12 V aku, mille pinge on umbes 11,5 V, võib esialgu laadida umbes C / 2 kiirusega (aku C = AH), hakkab see akut suhteliselt kiiresti täitma ja tõmbab selle pinge alla umbes 13 V paari tunni jooksul.

Siinkohal tuleks voolu automaatselt vähendada, öeldes C / 5 kiirus, see aitab jällegi hoida kiiret laadimistempot ilma akut kahjustamata ja tõsta selle pinge järgmise tunni jooksul umbes 13,5 V-ni.

Järgides ülaltoodud samme, võib praegust voolu veelgi vähendada C / 10 kiiruseni, mis tagab, et laadimiskiirus ja tempo ei aeglustuks.

Lõpuks, kui aku pinge jõuab umbes 14,3 V-ni, võib protsessi vähendada C / 50-kiiruseni, mis peaaegu peatab laadimisprotsessi, kuid piirab laengu langemist madalamale tasemele.

Kogu protsess laeb sügavalt tühjenenud akut 6 tunni jooksul aku eluiga mõjutamata.

MPPT-d kasutatakse täpselt selleks, et tagada ülaltoodud protseduuri optimaalne väljavõtmine konkreetsest päikesepaneelist.

Päikesepaneel ei pruugi pakkuda suuri voolu väljundeid, kuid kindlasti on see võimeline pakkuma kõrgemat pinget.

Trikk oleks kõrgemate pingetasemete teisendamine kõrgematele voolutasemetele päikesepaneeli väljundi asjakohase optimeerimise kaudu.

Kuna kõrgema pinge muundamist suuremaks vooluks ja vastupidi saab rakendada ainult buck boost -muundurite kaudu, oleks uuenduslik meetod (ehkki natuke mahukas) kasutada muutuva induktori vooluringi, kus induktoril oleks palju ümberlülitatavaid kraane, Vastavalt muutuvale päikesevalgusele võib kraanid lülitada lülitusahelaga, nii et koormuse väljund jääb päikesepaistest hoolimata alati konstantseks.

Mõistet võib mõista, viidates järgmisele skeemile:

Vooluringi skeem

Kasutades LM3915 peaprotsessori IC-na

Ülaltoodud skeemi peamine protsessor on IC LM3915 mis lülitab väljundnupu järjestikku ülevalt alla vastusena vähenevale päikesevalgusele

Neid väljundeid saab näha konfigureerituna lülitusvõimsusega transistoridega, mis on omakorda ühendatud ferriidist ühe pika induktorpooli erinevate kraanidega.

“kuidas teha järjestikku suunatulesid ”

Induktori alumist otsa saab näha NPN-toitetransistoriga, mis lülitatakse väliselt konfigureeritud ostsillaatori ahelast umbes 100 kHz sagedusel.

Toidustransistorid, mis on ühendatud IC-lüliti väljunditega, vastuseks järjestuse IC-väljunditele, ühendades induktori asjakohased kraanid paneeli pinge ja 100kHz sagedusega.

See induktori pöörded arvutatakse asjakohaselt nii, et selle erinevad kraanid muutuksid paneeli pingega ühilduvaks, kuna neid lülitatakse IC väljunddraiveri astmetega.

Seega tagab menetlus, et kuigi päikese intensiivsus ja pinge langevad, on see asjakohaselt ühendatud induktiivpooli vastava kraaniga, mis hoiab kõigi antud kraanide puhul peaaegu püsivat pinget vastavalt nende arvutatud hinnangutele.

Mõistame toimimist järgmise stsenaariumi abil:

Oletame, et spiraal on valitud nii, et see ühilduks 30 V päikesepaneeliga, seetõttu oletame tipptasemel päikesepaistel, et IC lülitab sisse kõige suurema võimsustransistori, mis allutab kogu mähise võnkumisele, see võimaldab kogu 30 V olla kogu võrgus saadaval mähise äärmised otsad.

Oletame nüüd, et päikesevalgus langeb 3 V võrra ja vähendab selle väljundit 27 V-ni, IC tunneb seda kiiresti nii, et ülevalt esimene transistor lülitub nüüd välja ja järjestuse teine transistor lülitub sisse.

Ülaltoodud toiminguga valitakse induktiivpooli teine kraan (27 V kraan) sobiva induktiivkraani täitmisest kuni pinge reageerimiseni, tagades, et mähis võnkuks alandatud pingega optimaalselt ... sarnaselt nüüd, kui päikesevalguse pinge langeb vastavatele transistoridele „suruge kätt” vastavate induktorikraanidega, tagades induktori ideaalse sobitamise ja tõhusa ümberlülitamise vastavalt olemasolevatele päikesepingetele.

Tänu ülaltoodud sobitatud reageerimisele päikesepaneeli ja lülitusluku / võimendusinduktori vahel ... võib eeldada, et vastavate punktide kohal olevad kraanipinged säilitavad püsivat pinget kogu päeva vältel, olenemata päikesevalguse olukorrast.

Näiteks oletame, et kui induktiivpool on kavandatud tootma 30 V ülemisel kraanil, millele järgneb 27 V, 24 V, 21 V, 18 V, 15 V, 12 V, 9 V, 6 V, 3 V, 0 V järgnevate kraanide kaudu, siis võib eeldada, et kõik need pinged on pidevalt nende kraanide kohal, olenemata päikesevalguse tasemest.

Pidage ka meeles, et paneeli pingest kõrgema või madalama pinge saavutamiseks saab neid pingeid vastavalt kasutaja spetsifikatsioonidele muuta.

Ülaltoodud vooluringi saab konfigureerida ka tagasilöögi topooogias, nagu allpool näidatud:

Mõlemas ülaltoodud konfiguratsioonis peaks väljund jääma pinge ja võimsuse osas konstantseks ja stabiilseks, olenemata päikese väljundist.

I / V jälgimismeetodi kasutamine

Järgmine vooluahela kontseptsioon tagab, et koormus ei häiri paneeli MPPT taset kunagi drastiliselt.

Vooluring jälgib paneeli MPPT põlveliigese taset ja tagab, et koormusel pole lubatud tarbida midagi enamat, mis võib põhjustada paneeli selle põlvetaseme languse.

Õppime, kuidas seda saab teha lihtsa ühe Opamp I / V jälgimisahelaga.

Pange tähele, et ilma muundurita konstruktsioonid ei suuda üleliigset pinget koormuse jaoks samaväärseks vooluks optimeerida ja võivad sellega seoses ebaõnnestuda, mida peetakse mis tahes MPPT-disaini oluliseks tunnuseks.

Väga lihtsa, kuid samas efektiivse MPPT tüüpi seadme saab valmistada, kasutades LM338 IC-d ja opampe.

Selles minu loodud kontseptsioonis on opvõimendi konfigureeritud nii, et see hoiab paneeli MPP hetkeandmete salvestamist ja võrdleb neid hetkelise koormuse tarbimisega. Kui leiab, et koormustarve ületab salvestatud andmeid, katkestab see koormuse ...

lihtne MPPT põlvepinge jälgija ja isereguleeritav

IC 741 etapp on päikesejälgimissektsioon ja moodustab kogu disaini südamiku.

Päikesepaneeli pinge juhitakse mikrolülituse inverteerivale tihvtile2, samal ajal rakendatakse sama inverteerivale pin3-le umbes 2 V langusega, kasutades kolme järjestikku 1N4148 dioodi.

Ülaltoodud olukord hoiab mikrolülituse pin3 järjekindlalt varjest madalamal kui pin2, tagades nullpinge kogu IC väljundnõelal6.

Ebaefektiivse ülekoormuse korral, näiteks sobimatu aku või suure vooluga aku korral, kipub päikesepaneeli pinge koormusest allapoole tõmbuma. Kui see juhtub, hakkab ka pin2 pinge langema, kuid tänu 10uF kondensaatori olemasolule pin3 juures jääb selle potentsiaal kindlaks ega reageeri ülaltoodud langusele.

“milleks pumbasid kasutatakse ”

Olukord sunnib pin3 hetkest kõrgemale kui pin2, mis omakorda lülitab pin6 kõrge, lülitades BJT BC547 sisse.

BC547 keelab nüüd LM338 kohe aku pinge katkestamise, tsükkel lülitub pidevalt kiires tempos, sõltuvalt IC nimikiirusest.

Ülaltoodud toimingud tagavad, et päikesepaneeli pinge ei langeks ega tõmbuks kunagi koormusest allapoole, säilitades kogu MPPT-ga sarnase seisundi.

Kuna kasutatakse lineaarset IC LM338, võib vooluahel olla jällegi veidi ebaefektiivne. Paranduseks on LM338 etapi asendamine buck konverteriga ... mis muudaks disaini äärmiselt mitmekülgseks ja võrreldavaks tõelise MPPT-ga.

Allpool on näidatud MPPT vooluring, mis kasutab Buck Converter topoloogiat. Nüüd on disainil palju mõtet ja see näeb palju lähemale tõelisele MPPT-le