Regulator MPPT

[Yggas]

Hej 🙂 Jest tu ktoś kto może się interesował działaniem regulatora ładowania MPPT?

Bo zamierzam zrobić właśnie projekt na zaliczenie z tym, że mam kilka niewiadomych.

Projekt będzie mniej więcej wyglądał tak:

-Panel słoneczny

-Arduino do kontrolowania: napięcia na akumulatorze (by nie rozładować ani nie przeładować), sterowanie przetwornicą, odcięcie akumulatora od obciążenia.

-Czujniki napięcia i prądu oraz temperatury

-prawdopodobnie przetwornica step-up

A więc moje pytania to takie:

Jak się steruje przetwornicą? To będzie na bazie sterowania lub też zmianą PWM (konkretnie wypełnienia D) dawaną na bramkę tranzystora w zależności dla maksymalnej mocy?

Jeżeli zwiększymy napięcie na wyjściu przetwornicy to akumulator nie będzie się ładował większym czyli niebezpiecznym dla niego napięciem?

[marek1707]

Tak, robiłem MPPT.

Tak, przetwornicą DCDC sterujesz poprzez zmianę współczynnika wypełnienia.

Zrób wszystko by w Twoim projekcie była przetwornica buck czyli obniżająca.

O jakich akumulatorach piszesz? Najpierw poczytaj o algorytmach ładowania wybranego typu. To najważniejsze od czego powinieneś zacząć. Akumulatory są ładowane prądem nie napięciem. To prąd jest kontrolowany. Napięcie jest w ważne o tyle, że na jego podstawie oceniasz stan akumulatora i etap procesu ładowania, ale zasadą jest takie sterowanie przetwornicy by uzyskiwać zadany prąd, lub nie przekraczać maksymalnego w przypadku silnych ogniw słonecznych. Dopiero w końcowych fazach ładowania stabilizujesz napięcie. Musisz się w tym płynnie poruszać. Potem czytaj o podstawowych układach przetwornic nieizolowanych. Wyprowadź albo znajdź wzory na napięcia wyjściowe w zależności od D i wyciągnij z tego wnioski. Zastanów się też jak częstotliwość wpływa na wielkość elementów i przemyśl zakres częstotliwości dostępnych z procesorka Arduino. No a potem będziesz musiał ogarnąć całość łącznie z wybranym algorytmem MPPT. O nich też poczytaj, ale to na końcu.

[Yggas]

Super, że jest na tym forum ktoś kto ma z tym doświadczenie! 😃 Zagłębię się w temat i jeszcze zaktualizuję tutaj swoje prace.

No wiem, że prądem ale prąd płynie dzięki różnicy potencjałów, nie?

Czy to działa na zasadzie tranzystora jako kurka z wodą? Że też sterujemy jego przepustowością?

No i właśnie też mi coś nie pasowało z tym, że używają step-up jak akumulatory to przeważnie 12v lub 24v, a napięcie na ogniwach nawet i do 38v dochodzi to po co jeszcze zwiększać. Zresztą, najpierw muszę zakupić jakieś ogniwo i dodatkowo akumulator (pewnie litowo-jonowy, a właśnie, jakie teraz są najlepsze?). Dopiero do tych podzespołów podobierać resztę, poobliczać itp. Literaturę potrzebną już wypożyczyłem więc teraz trochę czasu poświęcę i wrzucę jakiś update by zweryfikować prace.

Właśnie, ogniwo i akumulator może jakiś polecasz?

[marek1707]

"prąd płynie dzięki różnicy potencjałów"

Tak, ale w sensie algorytmicznym nie sterujesz różnicą potencjałów tylko starasz się stabilizować prąd. Robisz to poprzez zmiany współczynnika wypełnienia de facto zmieniające napięcie, ale to tylko szczegół techniczny. Zauważ, że w zależności od typu, pojemności, temperatury i stanu akumulatora ten sam prąd uzyskasz przy zupełnie różnych napięciach. W fazie CI ładowania robisz impulsowe źródło prądowe a nie napięciowe i dlatego wtedy napięcia Cię nie obchodzą. Oczywiście dopóki nie są niepokojąco niskie (aku głęboko rozładowany lub uszkodzony) lub wysokie (przeładowany lub popsuty). M.in dlatego zrobienie dobrej ładowarki (a właśnie chcesz taką zrobić i to jeszcze z niefajnym źródłem mocy na wejściu) wcale trywialne nie jest.

"Czy to działa na zasadzie tranzystora jako kurka z wodą"

Ale co tak działa? Przetwornica DCDC? Nie.

"jakie teraz są najlepsze"

Najlepsze do czego?

"Dopiero do tych podzespołów podobierać resztę, poobliczać itp"

Nie, najpierw wszystko poobliczaj, przymierz się do wielkości i cen elementów, zrób szacunkowy schemat i oceń możliwości ładowania w naszych warunkach (zimowych?) i dopiero gdy będzie to miało ręce i nogi, kupuj. Staraj się minimalizować oczekiwania i skalę układu. Dużo prościej zrobić coś z baterią słoneczną 500cm² i aku 500mAh niż z 10m² i 50Ah. Dowiedz się jakie nasłonecznienia mamy w Polsce w różnych porach roku, ile mocy elektrycznej możesz z tego uzyskać i jak ją spożytkować. Jeżeli ma to być układ pokazowy, to możesz nie przejmować się poborem mocy samego sterownika. Przemyśl też sam pokaz lub prezentację. Czy wystarczą wyniki pomiarów z pola? Można w prosty sposób zrobić symulator baterii słonecznej tj. układ zachowujący się zupełnie jak lepiej lub gorzej oświetlana tafla krzemu. To bardzo pomaga w pracach nad algorytmami MPPT i w ogóle nad takimi słonecznymi wynalazkami. Regulując gałką jak na dłoni wtedy widać zachowania algorytmu. No ale to już gdy w ogóle coś działa..

"Właśnie, ogniwo i akumulator może jakiś polecasz?"

Niczego na razie nie polecam. Poczytaj, przemyśl samodzielnie. Jak to mówią: o sukcesach meldować, problemy rozwiązywać we własnym zakresie.. To żart. Jakby co pytaj, ale bardziej szczegółowo. Wiedzę ogólną musisz sam zdobyć.

EDIT:

Tak sobie jeszcze pomyślałem, że skoro chcesz robić MPPT, to może wcale nie musisz budować ładowarki? To jest nadinterpretacja tematu, poważnie go rozszerzająca. Może wystarczy po prostu zrobić przetwornicę DCDC maksymalizującą moc "wysysaną" z dowolnego źródła, np. zasilacza z ograniczeniem prądowym lub nawet i symulatora baterii słonecznej. Jeśli procesor tym sterujący będzie pokazywał na bieżąco parametry wejściowe i moc wyjściową (wydzielaną np. na oporniku obciążenia), będzie to doskonała prezentacja MPPT a obejdzie się bez algorytmów ładowania. Odpadnie ponad połowa roboty plus koszt baterii słonecznej, akumulatora itd. Zawsze można to potraktować jako pierwszy etap rozwoju projektu.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Yggas]

Oj dopiero teraz przeczytałem twój Edit i w sumie to masz rację. Sam myślałem jak to później wszystko przetransportuję na uczelnie, panel słoneczny, akumulator itp. Myślałem czy by nie można tego było przetestować np zasilaczem laboratoryjnym bo pewnie tam w instytucie mają taki, a na wyjściu np żarówka albo opornik jakiś.

Do tej pory miałem parę innych projektów i zaliczeń i dopiero teraz przysiadam do tego. Trochę posymulowałem w LTSpice moje przetwornice typu Buck, zasilane na stałe 18V (takie przyjąłem sobie na początek napięcie z paneli), a jako obciążenie właśnie zwykły rezystor. Jednak mam 2 problemy:

Pierwszy jest taki, że muszę znaleźć mosfet, który jest w pełni otwarty przy napięciu na bramce 5V (domyślnie z Arduino). Poczytałem, że to musi być Logical MOSFET czy coś takiego z Vgs(thr) na poziomie 1v-2v.

Druga sprawa to taka, że Arduino może chyba dać PWM tylko 500Hz i na wykresach w spice to nie wygląda zbyt doskonale...

Próbowałem teraz symulacji z NE555 ale muszę chyba więcej o tym poczytać bo nie jestem pewien czy z NE555 da się zrobić MPPT.

Wiesz może jak szukać tranzystorów? Bo na chwilę obecną to szukam po omacku sprawdzając noty katalogowe. Wiem, że jak są np IRF to jak jest dodana do niego literka "L" to jest typ Logical ale też chyba nie we wszystkich.

[marek1707]

Robienie przetwornicy na <1kHz to porażka już na starcie. Procesor Arduino może wygenerować bez problemu ponad 60kHz:

16MHz/256 = 62500Hz

i masz 8-bitowy, sprzętowy PWM np. z timera 2 na wyjściu OC2. To też nie jest jakoś wysoko, ale już da się coś zrobić. Moje MPPT jakoś tak właśnie działało 🙂

Tranzystory? Doświadczenie lub poszukiwania. Zacząłbym raczej od stron producentów (np IR czy Fairchild, ST, ON Semi) - tam mogą być fajne filtry do wyboru elementów po parametrach. Bez problemu znajdziesz bardzo dobre tranzystory (np. w SO8 lub tych nowych obudowach beznóżkowych typu DFN) pracujące dużo niżej niż 5V. Szukaj też na stronach "dobrych" sklepów (TME?) - tam też mają filtrowanie a przede wszystkim od razu widzisz ile co kosztuje i czy w ogóle jest.

[Yggas]

Dobra to poczytam jeszcze o PWM z Arduino, żeby wiedzieć jak to działa dokładnie.

Aha jeszcze co do obliczeń przetwornicy: tam z tego co pamiętam z zajęć to dane tranzystora nie są zbyt potrzebne do obliczeń prądów i napięć chyba, czyż nie? Tam chyba było potrzebne L, Vin, Vout, f, ti, Ti i chyba tyle...

Teraz jeżeli chodzi o dane wyjściowe to też mam parę pytań:

-Chcąc ładować jakiś magazyn energii czyli baterię lub akumulator to musimy ładować napięciem równym lub lekko wyższym niż ogniwa oraz prądem też w granicach znamionowych ogniwa?

-Gdy zwiększa się wypełnienie D przy sterowaniu bramką to powinno się zwiększać napięcie w przetwornicy Buck, a więc gdy jest do niej podłączone obciążające ją ogniwo to zamiast napięcia zwiększa się prąd ładowania zamiast napięcia?

-Pomyśleć jeszcze o jakiś zabezpieczeniach?

[Lukaszm]

Chcąc ładować jakiś magazyn energii czyli baterię lub akumulator to musimy ładować napięciem równym lub lekko wyższym niż ogniwa oraz prądem też w granicach znamionowych ogniwa?

No żeby w układzie popłynął jakikolwiek prąd, to musisz wprowadzić różnicę potencjałów 😉

Poczytaj o ładowaniu CC-CV, ono odpowiada też na Twoje drugie pytanie (które nie do końca rozumiem, ale domyślam się o co chodzi).

[marek1707]

Tak, zwiększając D zwiększasz liniowo napięcie wyjściowe. W praktyce dochodzą nieliniowości związane z pracą tranzystora i diody wyjściowej (ew. prostownika synchronicznego).

Akumulator potraktuj jak źródło napięcia (s.e.m.) z szeregową rezystancją wewnętrzną. Wielkość sem rośnie w trakcie procesu ładowania (to jest napięcie mierzone woltomierzem na niepodłączonych końcówkach aku) a Rw maleje. W danym punkcie pracy masz to jednak w miarę stałe, np. niezbyt wyżyłowany LiPol 2S 1Ah może mieć w jakiejś chwili powiedzmy 7.1V i 80mΩ. Gdy zwiększysz napięcie na jego zaciskach o 100mV to popłynie 1.25A więcej prądu ładowania - to raczej tego typu zależności. Oczywiście w ładowarce nie robisz tego w ten sposób, program musi na bieżąco mierzyć prąd i tak dopasowywać D przetwornicy by spełniać założenia/ograniczenia algorytmu ładowania.

Jeśli to LiPol, to jak napisał Lukaszm, masz dwie fazy: CI i CV. W pierwszej starasz się utrzymywać stały prąd a raczej nie przekraczać zadanego. Jego zmniejszanie nie spowoduje niczego złego oprócz wydłużenia czasu ładowania, ale zwiększenie (ponad zadaną przez rozumnego użytkownika wartość opisaną przez producenta aku) może spowodować przekroczenie krytycznej prędkości zamiany energii elektrycznej na chemiczną, rozpoczęcie grzania akumulatora i np. wybuch. W tym czasie napięcie aku rośnie nieliniowo (to nie kondensator) aż do dojdzie do maksymalnego dla danej konfiguracji, np. dla LiPoli to 4.2V/ogniwo. Wtedy zaczyna się faza CV gdzie jest prościej: ładowarka utrzymuje stałe napięcie (czyli 8.4V dla 2S) i czeka aż prąd sam opadnie do jakiejś wartości uznawanej za końcową, np. do 10 czy 20% wartości stabilizowanej w fazie CI. Z resztą jeden rzut oka na wykres powie więcej niż całe to moje pisanie:

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

W układzie gdzie masz jednoczesne ładowanie i rozładowywanie aku przez obciążenie, kluczowa jest kontrola prądu akumulatora a nie tego wypływającego z przetwornicy, bo jego część będzie bezpośrednio przepływała do obciążenia. To prąd płynący przez doprowadzenia akumulatora jest ważny dla algorytmu ładowania. Na szczęście Lipole podobnie jak kwasowe Pb (w odróżnieniu od NiMH-ów) są wręcz stworzone do takiego trybu pracy. Tutaj po prostu mierzysz napięcie akumulatora i nie pozwalasz mu podskoczyć powyżej progu 4.2V/ogniwo. Jeżeli jego napięcie jest mniejsze, pompujesz w akumulator tyle prądu by nie przekroczyć maksymalnej wartości nastawionej dla fazy CI. Nie musisz się martwić żadnymi efektami pamięciowymi, przyrostami napięcia w czasie itp.

Pomiar prądu obciążenia jest tylko miłym dodatkiem pozwalającym na bieżąco oceniać bilans energetyczny i np. szacować na ile jeszcze czasu starczy pojemności przy takim poborze i takich warunkach ładowania.

--------------------------

EDIT: W przypadku gdy źródłem jest coś takiego jak bateria słoneczna, dochodzi jeszcze ograniczenie mocy tego źródła. W zależności od tego jak dobierzesz tę moc (czyli powierzchnię ogniwa) w stosunku do wielkości akumulatora (czyli jego maksymalnej mocy ładowania) oraz w w zależności od stanu akumulatora może się okazać, że:

1. Aktualnie dostępna moc źródła jest mniejsza niż aktualne ograniczenia akumulatora. Wtedy używasz MPPT po stronie wejścia by wyssać jak najwięcej ze Słońca a po drugiej stornie całą tę moc przeznaczasz na ładowanie.

2. Aktualnie dostępna moc źródła jest większa niż aktualne ograniczenia akumulatora. Wtedy wyłączasz MPPT na wejściu bo nijak tej mocy nie spożytkujesz (no możesz ją wytracać np. na jakimś oporniku ale to bez sensu) i pobierasz tylko tyle ile możesz wpompować do akumulatora.

W obu przypadkach piszę "aktualne" bo jedno i drugie się zmienia. Moc wejściowa jest w oczywisty sposób zależna od nasłonecznienia. Moc ładowania największa jest pod koniec fazy CI, gdzie prąd jest wciąż jeszcze maksymalny a napięcie dochodzi do 4.2V na ogniwo. W każdym innym stanie akumulatora moc ładowania (iloczyn U*I) będzie mniejszy.

W przypadku pracy z równolegle włączonym obciążeniem dochodzi kolejny stopień swobody: mierzony prąd akumulatora nie jest jedyną mocą wypuszczaną na wyjście. Na szczęście nie wpływa to na pracę algorytmów. Zwiększone zapotrzebowanie na moc obciążenia będzie widoczne jak spadek prądu ładowania. Moduł ładowarki chcąc utrzymać go na niezmienionym poziomie zażąda więcej mocy z wejścia i albo obije się o sufit (czyli załączenie algorytmu MPPT) albo ją dostanie.

Przemyśl to jak wygląda bilans mocy oraz jak i jakie informacje powinny przepływać między blokiem nadzorującym wejście a blokiem kontrolującym ładowarkę.

[Yggas]

PIERWSZA AKTUALIZACJA

Jako, że wcześniej były tylko pytania to zrobię teraz aktualizację tego co zrobiłem.

Taki oto schemat podstawowy samej przetwornicy. Dobrałem prawie wszystkie rzeczy oprócz kondensatorów.

Kondensatory planuję dobrać po symulacji, myślę, że to będą dwa: elektrolityczny i ceramiczny.

Dodatkowo myślę czy by nie dać kondensatora na wejściu, mosfeta lub przekaźnika na wyjściu (odłączającego moduł od akumulatora) oraz transoptorów oddzielających uC od reszty.

Co do samej symulacji to wygląda ona okropnie, nie wiesz czy nie robię czegoś źle. Sterując tranzystorem muszę mu dawać na bramkę napięcie min 10V, żeby było coś w ogóle widać, a nawet przy D w granicach 90% i Ug 15V napięcie wyjściowe wychodzi 9V~ :/ Zgodnie z zasadą Uwyj=Uwej*D powinno być co innego...

Innymi słowy, jeżeli chodzi o symulacje to jestem zablokowany... Wklejam też screen z LTSpice:

Oczywiście tranzystory i dioda dobrane inne bo moich nie ma w bibliotece.

EDIT:

Zerowanie bramki tranzystora było tak podłączone na zajęciach jakie miałem z Elektroniki Przemysłowej. W sumie nie widziałem zbytniej różnicy między tym, a podłączeniem do GND.

Jutro planuję zamówienie już niektórych części bo w sumie to terminy mnie gonią z tym projektem 😳

[marek1707]

Kilka rzeczy narzucających się od pierwszego wejrzenia:

1. W topologii buck sterowanie bramką klucza nie jest trywialne. Zauważ, że kanał tranzystora jest zawieszony na wysokim (i lekko nieznanym napięciu) a to względem niego tranzystor musi wiedzieć sterowanie. Tak więc musisz zrobić driver dający przebieg 0..+10V względem napięcia wejściowego. Wybrałeś wysokie napiecie a to zawsze utrudnia takie układy. Może warto spuścić z tonu (bateria ok 5V, akumulator 1S, moce kilka Watów? A może jakiś układ bootstrap lub gotowy driver? Przemyśl to. Tak czy tak do sterowania bramki NMOSa w tej topologii musisz dysponować napięciem wyższym niż napięcie przełączane. W przypadku PMOSa byłoby łatwiej, nieprawdaż?

2. Przetwornica buck działa najfajniej gdy pracuje w okolicach 50%. Wtedy obciążenia klucza, cewki i diody są mniej więcej symetryczne i masz największe zakresy regulacji D w każdą stronę. To oznacza także, że Uin = 2*Uout a więc mając akumulator 2S ideałem byłaby w Twoim przypadku jedna bateria słoneczna 17V lub dwie (lub ileśtam) równolegle.

3. Zastanów się jak wygląda przetwornica patrząc z punktu widzenia baterii słonecznej. Przecież jest to (w obecnej formie) czysty tranzystor pobierający wszystko albo nic. Jak chcesz chociaż w przybliżeniu udawać tu MPPT? Baterii słonecznej nie obchodzi średni prąd za jakiś czas tylko chwilowy. A Ty będziesz tu w każdym cyklu przetwornicy jeździł z punktem pracy baterii od 0A do jakiegoś maxa. Nie ma mowy o utrzymywaniu jakiegoś stałego obciążenia i poprawnej pracy algorytmu.

4. Jeżeli chcesz wiedzieć jak to co wymyśliłeś zadziała w symulacji, zrób przede wszystkim model baterii słonecznej. Nie, to nie jest źródło napięciowe o nieskończenie małej Rwewn jak próbujesz sobie to wmówić:

a. Weź źródło prądowe, postaw je na masie, końcówką z której prądy wypływa do góry czyli tak jakby pompowało prąd w górę zasysając go z masy.

b. Utwórz stos powiedzmy 22 diod krzemowych odpowiedniej mocy (np. 1N4004 dla prądów do 1-2A) połączonych szeregowo, stojących katodą na masie. To jest Twoja bateria słoneczna, bo tak wygląda ona naprawdę. Przecież to zestaw oświetlanych diodek. Nigdy nie da więcej napięcia, bo każda dioda zaczyna przewodzić gdy wyprodukuje sobie więcej niż 0.6V.

c. Teraz podłącz wolną końcówkę źródła prądowego do anody stosu. W tym miejscu dostaniesz napięcie, ok. N x 0.7V - to jest wyjście z baterii słonecznej a prąd źródła jest prądem baterii w punkcie MPPT. Oświetlona bateria słoneczna i tak generuje prąd niezależnie czy go z niej pobierasz czy nie. Dlatego masz tu źródło prądowe udające Słońce. Wysysając coraz więcej prądu z baterii "zabierasz" go (foto)diodom z panelu. Popróbuj jak to działa podłączając różne obciążenia lub zdejmując ch-kę U=f(I). Takie coś zachowuje się jak "miękki" zasilacz z ograniczeniem prądowym. Dopiero mając taki model możesz zacząć testować swoją przetwornicę. Jeżeli obciążysz to za bardzo, po przekroczeniu progu ustawionego prądem źródła (czyli aktualnym Słońcem) napięcie zdycha prawie pod razu do zera.

5. Dwa panele po 10W dadzą przy 35V napięcia niecały amper. Po co Ci elementy na 17 lub 30A i 600V? Napięcie przewodzenia diody jest w tym układzie czystą stratą. Zamiast diody krzemowej użyj jakiejś niedużej diody Schottky'ego np. 30BQ100 itp. Od razu masz dwa razy mniejsze Uf przy tym samym prądzie i jest szybka za darmo.

Główne problemy:

- sterowanie bramką (jeżeli masz z tym problemy, może pomyśl o innej topologii, np. SEPIC - tam klucz stoi na masie no i prąd wejściowy jest łagodniejszy)

- zapewnienie pracy baterii słonecznej w jednym punkcie czyli wygładzenie prądu wejściowego przetwornicy (kondensatory + dławik? SEPIC? boost?),
- hm, ogólny brak doświadczenia.

Robisz w końcu ładowarkę czy tylko eksperymentalną przetwornicę MPPT?

[Yggas]

Schemat:

Wypełnienie D=18%

Wypełnienie D=93%

Wypełnienie D=48%

Dobrze to zrobiłem?

Teraz tak, różnica potencjałów na wejściu baterii daje 200mV, dzieląc to przez rezystancję wewnętrzną dostaję 1A. Tylko, że napięcie na wyjściu się nie zmienia zależnie od wypełnienia D, chyba, że zmiany są tak małe, że ich nie widać (?)...

EDIT:

Coś tu jest jeszcze nie tak bo przez przetwornice płynie prąd przy wyłączonym kluczu :<

[marek1707]

Przemyśl jeszcze raz sterowanie bramki. Tranzystor P jest załączany minusem względem swojego źródła. Jeżeli powiesiłeś je na +17V to jakim cudem tranzystor ma się zamykać, skoro przy sterowaniu 0..+5V względem masy jego bramka naprawdę widzi albo -17V albo -12V. Oba te napięcia załączają go doskonale.

Weź się skup trochę, mniej symulacji a więcej prawdziwego myślenia. I rozsądniej oceniaj wyniki. Najpierw sam je oglądaj na wszystkie strony i dopiero gdy jesteś pewien, wrzucaj tutaj. A przede wszystkim: zawsze staraj się wiedzieć co powinno wyjść z symulacji i czego oczekujesz. To Ty masz wiedzieć z góry, jakie przebiegi powinny się pojawić. Symulator nie jest magicznym pudełkiem sprawiającym, że każdy układ nagle działa. Zanim w ogóle usiądziesz do komputera narysuj sobie kilka wariantów na kartce i na spokojnie przemyśl czy i który układ ma szansę działać. To trochę jak jazda samochodem: nigdy nie będziesz dobrym kierowcą gdy każda reakcja pojazdu będzie Cię zaskakiwać.

Wskazówka: do celów symulacji możesz dowolnie włączać źródła. Np. Twoje PULSE możesz zaczepić bezpośrednio między bramkę a źródło MOSFETa (z odpowiednią polaryzacją oczywiście). To nie ma nic wspólnego z prawdziwym układem, ale pozwoli na szybko sprawdzić koncepcję.

[Yggas]

Teraz dopiero Ty mnie nauczyłeś, że baza musi mieć napięcie względem źródła tranzystora, a nie względem GND, dzięki 😋

Czyli wychodzi na to, że mój p-mosfet musi mieć bazę zawieszoną non-stop na 15V (w symulacji tak jest dobrze). Teraz pytanie jak takie napięcie uzyskać? Stabilizatorem to bym potrzebował jeszcze większego napięcia do działania stabilizatora... Jeszcze do tego wypadałoby zasilić Arduino... Jak Ty robiłeś takie sterownik to zasilałeś go zasilaczem czy zasilany był z tego całego układu ogniw i baterii?

Próbowałem symulację, że bramkę stawiam na + panelu ale to lipa się robi jak panel nie daje napięcia wtedy prąd leci w drugą stronę :<

Dodatkowo, sygnał GND na bazę klucza załączać tranzystorem bipolarnym czy lepiej transoptorem?

Na wejście i wyjście dać bezpieczniki szeregowo i diody transil równolegle?

Panel fotowoltaiczny to będzie 20W z tme, bateria 2S 7.4V. Tak na początek zrobię.

Dziś byłem zaktualizować mój projekt u prowadzącego i powiedział żebym przemyślał pomiar napięcia i prądu jakimś przetwornikiem a/c bo mówi, że ten z arduino, jeszcze poprzez dzielnik napięcia jest do kitu. Pewnie mu chodziło o jakiś 12bitowy żeby zwiększyć rozdzielczość ale nie jestem pewien...

Dodatkowy problem jest taki, że prąd przy rozruchu jest bardzo wysoki, podzespoły wytrzymają takie coś? Może by programowo zrobić rozruch przy bardzo niskim wypełnieniu D (bo występuję taki tylko przy wysokim D)?

Pozdrawiam i życzę miłego weekendu 🙂

[marek1707]

Widząc Twoje problemy radzę Ci: uprość wszystko do granic możliwości. Nie zrobisz dobrego projektu próbując wszystkiego po trochu i ucząc się na bieżąco. Doceniam Twoje zaangażowanie, ale ani nie masz doświadczenia w elektronice ani w układach sterowania i regulacji. Radzę co następuje:

1. Zapomnij o ładowarce. Zrób model układu MPPT współpracujący z modelem słabego źródła np baterii słonecznej i modelem obciążenia. Przecież z prawdziwą baterią ani sobie nie poeksperymentujesz bo jest zima i Słońca jak na lekarstwo ani też nie zrobisz dobrej prezentacji bo nikt Ci na mróz nie wyjdzie by oglądać jakieś cyferki. Nie mówiąc o pochmurnym dniu.

2. Skoro model, to:

a. Zasilaj to z osobnego zasilacza. Odpadają problemy z oszczędzaniem energii, warunkami startu systemu itp

b. Weź zasilacz 12V. To napięcie wykorzystaj do zasilania prostego drivera bramki a przez jakikolwiek stabilizator zrób sobie 5V lub weź gotową płyteczkę Arduino Nano Pro zawierającą jedynie procesor mega328 16MHz (wersja 5V) i układ zasilania. To koszt rzędu 12zl i masz już jądro projektu.

c. Weź dobrego NMOSa (0.05Ω @4V) i steruj go z taniego drivera rozpiętego między 0 a 12V. Jeżeli napięcie wejściowe nie przekroczy 5-6V, będzie OK.

d. Z tego powodu załóż sobie typowe małe ogniwko słoneczne 5-6V. Jest takich pełno, bo pasują wprost do ładowania gadżetów przez złącze USB. Możesz nawet je kupić dla satysfakcji i kiedyś to w lecie podłączyć.

e. Oczywiście baterii słonecznej nie będzie więc złóż ją z diodek 1N4001 i zasilacza laboratoryjnego z ograniczeniem prądowym jak robiłeś to w symulacji. Osiem diodek i zasilacz ustawiony np. na 10V/0.3A załatwi sprawę. W czasie testów możesz dowolnie regulować prąd (a więc i nasłonecznienie) gałką co jest magawygodne do uruchamiania i obserwacji zachowań algorytmu MPPT.

f. Mierz napięcie wejściowe i wyjściowe prostymi dzielnikami z kondensatorem na samym wejściu ADC.

g. Prąd wejściowy i wyjściowy mierz dwoma rezystorami szeregowymi i jakimiś wzmacniaczami pomiarowymi lub nawet układem opamp+tranzystor czyli czymś co zamienia "pływające" napięcie różnicowe na napięcie odniesione do masy - tego potrzebuje Twój ADC.

h. Wstaw obciążenie rezystorowe czyli np. opornik 4.7Ω/5W. To "zapewni" napięcie wyjściowe rzędu 2.5V przy prądzie 0.5A i wystarczająco dużą odporność na ciepło.

i. Napisz program mierzący wszystkie parametry, robiący MPPT i wyświetlający aktualne wyniki np. na porcie szeregowym. Masz więc dwa prądy, dwa napięcia, dwie moce, aktualne D przetwornicy i ostatnią decyzję algorytmu MPPT. Mając działające Arduino Pro to robota na dwa wieczory.

j. Koniec.

3. Żadnych zewnętrznych przetworników. Widząc Twoje problemy nie masz szans uzyskać w projektowanym układzie impulsowym precyzji większej jak 8-9 bitów więc stosowanie ADC nawet 12-bitowych jest bez sensu. Nie będziesz umiał w sensownym czasie ani zsynchronizować pomiarów do pracy przetwornicy, ani dobrze obrobić wyniki ADC. Szkoda zachodu.

Zrób to wszystko jeśli jeszcze nie jest za późno, nie kupiłeś już elementów i masz trochę instynktu samozachowawczego.