MPPT מייצג מעקב אחר נקודת הספק מרבית, שהיא מערכת אלקטרונית המיועדת למיטוב תפוקת הכוח המשתנה ממודול פאנל סולארי כך שהסוללה המחוברת מנצלת את ההספק המרבי הזמין מהפאנל הסולארי.

מבוא

הערה: מעגלי ה- MPPT הנדונים בפוסט זה אינם משתמשים בשיטות הבקרה הקונבנציונאליות כמו 'להפריע ולצפות', 'מוליכות מצטברת,' מטאטא זרם ',' מתח קבוע '... וכו' וכו '... אלא כאן אנו להתרכז ולנסות ליישם כמה דברים בסיסיים:

כדי לוודא שקלט 'הספק' מהפאנל הסולארי תמיד שווה לפלט 'הספק' המגיע לעומס.
העומס לעולם אינו מופרע ב'מתח הברך 'ואזור ה- MPPT של הפאנל נשמר ביעילות.

מה מתח הברך והזרם של לוח:

במילים פשוטות, מתח הברך הוא 'מתח במעגל פתוח' רמת הפאנל, ואילו זרם הברך הוא 'זרם קצר' מידה של הפאנל בכל רגע נתון.

אם השניים הנ'ל נשמרים ככל האפשר, ניתן להניח שהעומס מקבל את כוח ה- MPPT לאורך כל פעולתו.

לפני שנתעמק בעיצובים המוצעים, נתוודע תחילה לכמה מהעובדות הבסיסיות בנושא טעינת סוללות סולאריות

אנו יודעים כי תפוקת פאנל סולארי פרופורציונלית ישירות למידת אור השמש הנופל, וגם לטמפרטורת הסביבה. כאשר קרני השמש מאונכות לפאנל הסולארי, היא מייצרת את כמות המתח המקסימלית, ומתדרדרת ככל שהזווית מתרחקת מ- 90 מעלות הטמפרטורה האטמוספרית סביב הפאנל משפיעה גם על יעילות הפאנל הנופל עם עליית הטמפרטורה. .

לכן אנו יכולים להסיק שכאשר קרני השמש קרובות ל -90 מעלות מעל הפאנל וכאשר הטמפרטורה היא סביב 30 מעלות, יעילות הפאנל היא למקסימום, הקצב יורד כששני הפרמטרים שלעיל מתרחקים מהערכים המדורגים שלהם.

המתח הנ'ל משמש בדרך כלל לטעינת סוללה, א סוללת חומצה עופרת , אשר בתורו משמש להפעלת מהפך. עם זאת בדיוק כמו ש לפאנל סולארי יש קריטריונים להפעלה משלו , גם הסוללה אינה פחותה ומציעה כמה תנאים מחמירים לטעינה אופטימלית.

התנאים הם, בהתחלה יש לטעון את הסוללה בזרם גבוה יחסית, אותו יש להפחית בהדרגה כמעט לאפס כאשר הסוללה מגיעה למתח הגבוה ב 15% מהדירוג הרגיל שלה.

בהנחה שסוללת 12 וולט פריקה לחלוטין, עם מתח בכל מקום סביב 11.5 וולט, עשויה להיטען בסביבות C / 2 (C = AH של הסוללה), זה יתחיל למלא את הסוללה במהירות יחסית וימשוך את המתח שלה עשוי להיות סביב 13V בתוך כמה שעות.

בשלב זה יש להפחית אוטומטית את הזרם לאמירה של קצב C / 5, זה יעזור שוב לשמור על קצב הטעינה המהיר מבלי לפגוע בסוללה ולהעלות את המתח שלה לסביבות 13.5 וולט בשעה הקרובה.

בעקבות השלבים שלעיל, כעת ניתן יהיה להפחית את הזרם לשיעור C / 10 מה שמוודא שקצב הטעינה והקצב לא יאטו.

לבסוף כאשר מתח הסוללה מגיע לסביבות 14.3 וולט, התהליך עשוי להיות מופחת לשיעור C / 50 שכמעט מפסיק את תהליך הטעינה אך מגביל את הטעינה לנפילה לרמות נמוכות יותר.

התהליך כולו טוען סוללה פרוקה עמוקה בטווח של 6 שעות מבלי להשפיע על חיי הסוללה.

MPPT מועסק בדיוק על מנת להבטיח כי ההליך הנ'ל מופק בצורה מיטבית מפאנל סולארי מסוים.

פאנל סולארי אולי אינו מסוגל לספק תפוקות זרם גבוהות אך בהחלט יכול לספק מתח גבוה יותר.

החוכמה תהיה להמיר את רמות המתח הגבוהות יותר לרמות זרם גבוהות יותר באמצעות אופטימיזציה מתאימה של תפוקת הפאנל הסולארי.

מכיוון שהמרות של מתח גבוה יותר לזרם גבוה יותר ולהיפך ניתנות ליישום רק באמצעות ממירי דחיפת באק, שיטה חדשנית (אם כי מעט מגושמת) תהיה שימוש במעגל משרן משתנה שבו למשרן יהיו ברזים ניתנים להחלפה, אלה ניתן להחליף ברזים על ידי מעגל מיתוג בתגובה לאור השמש המשתנה, כך שהפלט לעומס תמיד נשאר קבוע ללא קשר לשמש.

“מהו מעגל אנלוגי ”

ניתן להבין את המושג בהתייחס לדיאגרמה הבאה:

תרשים מעגל

שימוש ב- LM3915 כמעבד הראשי למעבד

המעבד הראשי בתרשים שלעיל הוא ה- IC LM3915 אשר מחליף את תפוקת הפלט שלו ברצף מלמעלה למטה בתגובה לאור השמש המצטמצם

ניתן לראות פלטים אלה מוגדרים באמצעות טרנזיסטורי הספק מיתוג אשר מחוברים בתורם לברזים השונים של סליל משרן ארוך יחיד.

ניתן לראות את הקצה התחתון ביותר של המשרן מחובר עם טרנזיסטור כוח NPN שמועבר בתדר של 100 קילו-הרץ ממעגל מתנד שהוגדר חיצונית.

טרנזיסטורי הכוח המחוברים ליציאות של מתג ה- IC בתגובה ליציאות ה- IC ברצף, המחברים את הברזים המתאימים של המשרן עם מתח הפאנל ותדר 100kHz.

סיבובי משרנים אלה מחושבים כראוי כך שברזיו השונים יתאימו למתח הפאנל מכיוון שאלה מועברים על ידי שלבי נהג הפלט של ה- IC.

לפיכך ההליכים מוודאים כי בעוד שעוצמת השמש והמתח צונחים, היא קשורה כראוי לברז הרלוונטי של המשרן, תוך שמירה על מתח קבוע כמעט בכל הברזים הנתונים, בהתאם לדירוגים המחושבים שלהם.

בואו להבין את התפקוד בעזרת התרחיש הבא:

נניח שהסליל נבחר להיות תואם לפאנל סולארי 30 וולט, לכן בשיא השמש בואו נניח כי הטרנזיסטור העליון ביותר של ההפעלה מופעל על ידי ה- IC אשר מכניס את כל הסליל להתנודד, זה מאפשר לכל ה 30 V להיות זמין ברחבי קצוות סליל קיצוניים.

כעת נניח שאור השמש יורד ב -3 וולט ומפחית את תפוקתו ל -27 וולט, זה חש במהירות על ידי ה- IC כך שהטרנזיסטור הראשון מלמעלה נכבה כעת והטרנזיסטור השני ברצף יופעל.

הפעולה הנ'ל בוחרת את הברז השני (הברז 27V) של המשרן מלמעלה ומבצע ברז משרן תואם לתגובת מתח ומוודא שהסליל מתנודד בצורה אופטימלית עם המתח המופחת ... באופן דומה, כעת כאשר מתח אור השמש יורד עוד יותר הטרנזיסטורים המתאימים. 'לחץ ידיים' עם ברזי המשרן הרלוונטיים המבטיחים התאמה מושלמת ויעילה של המשרן, המתאים למתח השמש הזמין.

עקב התגובה המתאימה לעיל בין הפאנל הסולארי למשרן המיתוג / המיתוג ... ניתן להניח שמתחי הברז על הנקודות הרלוונטיות ישמרו על מתח קבוע לאורך היום ללא קשר למצב אור השמש ....

לדוגמא נניח שאם המשרן מתוכנן לייצר 30 וולט בברז העליון ביותר ואחריו 27 וולט, 24 וולט, 21 וולט, 18 וולט, 15 וולט, 12 וולט, 9 וולט, 6 וולט, 3 וולט, 0 וולט על פני הברזים הבאים, ניתן להניח כי כל המתחים הללו הם קבוע מעל הברזים הללו ללא קשר לרמות אור השמש.

כמו כן, אנא זכור כי ניתן לשנות את המתח בהתאם למפרט המשתמש להשגת מתח גבוה או נמוך יותר מאשר מתח הפאנל.

המעגל שלעיל יכול להיות מוגדר בתנועת ה- flyback topoogy כמוצג להלן:

בשתי התצורות הנ'ל, הפלט אמור להישאר קבוע ויציב מבחינת המתח והספק ללא קשר לתפוקת השמש.

באמצעות שיטת מעקב I / V

תפיסת המעגל הבאה מבטיחה שרמת ה- MPPT של הפאנל לעולם לא מופרעת באופן דרסטי מהעומס.

המעגל עוקב אחר מפלס הברך MPPT של הפאנל ומוודא כי העומס אינו מורשה לצרוך עוד דבר שעלול לגרום לירידה בגובה הברך הזה של הפאנל.

בואו נלמד כיצד ניתן לעשות זאת באמצעות מעגל מעקב I / V יחיד פשוט.

שים לב שהתכנונים ללא ממיר באק לעולם לא יוכלו לייעל את המתח העודף לזרם שווה ערך לעומס, ועלולים להיכשל בהקשר זה, הנחשב לתכונה המכריעה של כל תכנון MPPT.

ניתן לייצר מכשיר מסוג MPPT פשוט אך יעיל על ידי שימוש במכשיר IC LM338 ובמפתחות.

בתפיסה זו שתוכננה על ידי, מגבר ה- op מוגדר בצורה שתמשיך להקליט את נתוני ה- MPP המיידיים של הפאנל ומשווה אותם לצריכת העומס המיידית. אם הוא מוצא את צריכת העומס העולה על הנתונים המאוחסנים הללו, היא מנתקת את העומס ...

שלב IC 741 הוא קטע הגששים הסולארי ומהווה את לב העיצוב כולו.

מתח הפאנל הסולארי מוזן לסיכה ההפוכה 2 של ה- IC, ואילו אותו הדבר מוחל על הסיכה הלא-הפוכה עם ירידה של כ -2 וולט באמצעות שלוש דיודות 1N4148 בסדרה.

המצב הנ'ל שומר באופן עקבי על סיכה 3 של ה- IC בגוון נמוך יותר מאשר סיכה 2 ומבטיח מתח אפס על פני סיכת הפלט 6 של ה- IC.

עם זאת, במקרה של עומס יתר לא יעיל, כמו סוללה שאינה תואמת או סוללה בעלת זרם גבוה, מתח הפאנל הסולארי נוטה להיגרם מהעומס. כשזה קורה מתח pin2 מתחיל לרדת, אולם בשל נוכחותו של הקבל 10uF בפין 3, הפוטנציאל שלו נשאר מוצק ואינו מגיב לירידה לעיל.

המצב מכריח באופן מיידי את pin3 ללכת גבוה יותר מאשר pin2, אשר בתורו מחליף את pin6 גבוה, ומפעיל את ה- BJT BC547.

BC547 משבית כעת באופן מיידי את LM338 מנתק את המתח לסוללה, המחזור ממשיך לעבור בקצב מהיר בהתאם למהירות המדורג של ה- IC.

“מעגל ווסת מתח של פאנלים סולאריים ”

הפעולות שלעיל מוודאות שמתח הפאנל הסולרי לעולם לא יירד או יימשך מהעומס, תוך שמירה על מצב כמו MPPT לאורך כל הדרך.

מכיוון שנעשה שימוש ב- IC LM338 ליניארי, המעגל יכול להיות שוב מעט לא יעיל .... התרופה היא להחליף את שלב LM338 בממיר באק ... שיהפוך את העיצוב למגוון מאוד ומשווה ל- MPPT אמיתי.

להלן מוצג מעגל MPPT המשתמש בטופולוגיה של ממיר באק, כעת העיצוב הגיוני ונראה הרבה יותר קרוב ל- MPPT אמיתי.