Sledovací obvod I / V pre solárne aplikácie MPPT

Optimalizácia výkonu sledovaním je kľúčová vlastnosť, ktorá robí koncept solárneho MPPT tak jedinečným a efektívnym, keď sa sleduje a prepína zložitá a nelineárna krivka I / V solárneho panelu, aby sa vytvorili maximálne optimálne podmienky pre pripojenú záťaž.

Koncept okruhu

Snažil som sa tvrdo navrhnúť niečo, čo by v pravom zmysle slova sledovalo I / V krivku alebo výkonovú krivku panelu a automaticky to opravovalo, kedykoľvek sa posunie od optimálnych bodov. Navrhovaný dizajn je založený na rovnakých dôvodoch, ale tu som zahrnul iba I (aktuálnu) fázu sledovania, aby som mal všetko jednoduché. Vlastne je to skutočne prúd, ktorý je priamo úmerný výkonu panelu, takže som si myslel, že udržanie tohto parametra pod kontrolou by mohlo splniť úlohu.

Pokúsme sa pochopiť dizajn pomocou nasledujúcich pozorovaní:

Ako obvod funguje

Pri pohľade na navrhovanú schému sledovania krivky solárnych MPPT I / V kriviek vytvára BC547 úplne vpravo spolu s odporom 10k a kondenzátorom 1uF lineárny generátor rampy.

Centrálny stupeň obsahujúci dva 555 integrovaných obvodov tvorí variabilný výstupný generátor riadený PWM, zatiaľ čo stupeň IC 741 sa stáva skutočným stupňom sledovania prúdu.

Keď sa napätie zo solárneho panelu pripája cez kolektor BC547 a zem, v dôsledku prítomnosti základnej siete 10k / 1uf dodáva emitorový sledovač mierne stúpajúce napätie do stupňa generátora 555 PWM.

Rampa aktivuje IC2 a prinúti ju generovať zodpovedajúcim spôsobom stúpajúci výstup PWM na svojom kolíku # 3, ktorý smeruje k bráne mosfetu vodiča.

MOSFET reaguje na tieto impulzy a postupne zvyšuje svoje vedenie a dodáva batérii prúd v rovnakom prírastkovom poradí.

Akonáhle začne prúdový odber cez batériu stúpať, ekvivalentná úroveň napätia sa prevedie cez prúdový odpor Rx, ktorý sa aplikuje na pin # 3 na 741 IC.

Vyššie uvedený potenciál zasiahne tiež pin # 2 z 741 cez vypadávajúcu diódu 1N4148, takže pin # 2 sleduje tento potenciál v tandeme s pinom # 3, ale zaostáva o zhruba 0,6V kvôli prítomnosti sériovej diódy.

Vyššie uvedená podmienka umožňuje operačnému zosilňovaču začať s vysokým výkonom, ktorý udržuje diódy na reverznej predpojatosti kolíka # 6.

Pokiaľ prúd stále stúpa s rampou, pin operačného zosilňovača # 3 je stále vyšší ako pin # 2, čím udržuje výstup vyšší.

Avšak v určitom okamihu, ktorý môže byť po prekročení I / V krivky, začne prúdový výstup z panelu klesať alebo skôr prudko poklesne cez Rx.

To je snímané pinom # 3 okamžite, avšak kvôli prítomnosti kondenzátora 33u, pin # 2 nie je schopný snímať a sledovať tento pokles potenciálu.

Vyššie uvedená situácia okamžite vynúti, aby napätie kolíka č. 3 bolo nižšie ako kolík č. 2, čo následne vráti výstup IC na nulu, čím predpojí pripojenú diódu.

Podstavec generátora rampy BC547 sa potiahne na nulu, čím sa vynúti vypnutím a resetovaním celého postupu späť do pôvodného stavu. Proces sa teraz začína odznova.

Vyššie uvedený postup pokračuje a zaisťuje, že prúd nikdy nesmie klesnúť alebo prekročiť neefektívnu oblasť krivky I / V.

Toto je iba predpoklad, koncept, ktorý som sa snažil implementovať, a aby sa mohol stať skutočne orientovaným na výsledok, mohlo by to vyžadovať veľa vylepšení a zosúladenia.

Výstup z mosfetu môže byť integrovaný s prevodníkom na báze SMPS pre ešte vyššiu účinnosť.