Obwód śledzenia I / V dla aplikacji Solar MPPT

Optymalizacja mocy poprzez śledzenie jest kluczową cechą, która sprawia, że ​​koncepcja solarnego MPPT jest tak wyjątkowa i wydajna, gdzie złożona i nieliniowa krzywa I / V panelu słonecznego jest śledzona i przełączana w celu stworzenia maksymalnych optymalnych warunków dla podłączonego obciążenia.

Koncepcja obwodu

Bardzo się starałem zaprojektować coś, co w prawdziwym sensie śledziłoby krzywą I / V lub krzywą mocy panelu i korygowało je automatycznie, gdy odchodzi od optymalnych punktów. Proponowany projekt opiera się na tych samych podstawach, ale tutaj zawarłem tylko I (bieżący) etap śledzenia, aby uprościć sprawę. Właściwie to prąd naprawdę ma znaczenie i jest wprost proporcjonalny do mocy panelu, więc pomyślałem, że utrzymanie tego parametru pod kontrolą może spełnić swoje zadanie.

Spróbujmy zrozumieć projekt, kierując się następującymi obserwacjami:

Jak działa obwód

Patrząc na proponowany schemat obwodu śledzenia krzywej I / V MPPT I / V, BC547 po prawej stronie wraz z rezystorem 10k i kondensatorem 1uF tworzy liniowy generator rampy.

Stopień centralny zawierający dwa układy scalone 555 tworzą generator wyjściowy o zmiennej częstotliwości sterowany PWM, podczas gdy stopień IC 741 staje się rzeczywistym stopniem śledzenia prądu.

Gdy napięcie z panelu słonecznego łączy się z kolektorem BC547 i masą, z powodu obecności podstawowej sieci 10k / 1uf, popychacz emitera dostarcza delikatnie rosnące napięcie do stopnia generatora 555 PWM.

Rampa aktywuje układ scalony IC2 i zmusza go do wygenerowania odpowiednio rosnącego sygnału wyjściowego PWM na jego pinie # 3, który trafia do bramki mosfetu sterownika.

Mosfet reaguje na te impulsy i stopniowo zwiększa swoje przewodnictwo oraz dostarcza prąd do baterii w tej samej kolejności.

Gdy tylko pobór prądu w akumulatorze zacznie rosnąć, równoważny poziom napięcia jest tłumaczony na rezystor wykrywający prąd Rx, do którego zostaje przyłożony pin nr 3 układu 741 IC.

Powyższy potencjał trafia również na pin # 2 z 741 poprzez opadającą diodę 1N4148, tak że pin # 2 podąża za tym potencjałem w tandemie z pinem # 3, ale pozostaje w tyle o około 0,6 V z powodu obecności diody szeregowej.

Powyższy warunek pozwala na uruchomienie wzmacniacza operacyjnego z wysoką mocą wyjściową, która utrzymuje diody na styku nr 6 z odwrotnym polaryzacją.

Tak długo, jak prąd rośnie wraz z rampą, pin nr 3 opamp jest nadal wyższy niż pin nr 2, dzięki czemu moc wyjściowa jest wyższa.

Jednak w pewnym momencie, który może nastąpić po przekroczeniu krzywej I / V, prąd wyjściowy z panelu zaczyna spadać lub raczej gwałtownie spada na Rx.

Jest to natychmiast wykrywane przez pin nr 3, jednak z powodu obecności kondensatora 33u pin nr 2 nie jest w stanie wykryć i śledzić tego spadku potencjału.

Powyższa sytuacja natychmiast wymusza obniżenie napięcia na pinie # 3 niż na pinie # 2, co z kolei przywraca wyjście układu scalonego do zera, polaryzując podłączoną diodę do przodu.

Podstawa generatora rampy BC547 jest przeciągnięta do zera, zmuszając ją do wyłączenia i zresetowania całej procedury z powrotem do stanu pierwotnego. Proces zaczyna się teraz od nowa.

Powyższa procedura jest kontynuowana i zapewnia, że ​​prąd nigdy nie spadnie ani nie przekroczy nieefektywnego obszaru krzywej I / V.

To tylko założenie, koncepcja, którą próbowałem wdrożyć, może wymagać wielu poprawek i dostosowań, zanim stanie się naprawdę zorientowana na wyniki.

Wyjście z mosfetu może być zintegrowane z konwerterem opartym na SMPS dla jeszcze większej wydajności.