Схема I / V Tracker для солнечных MPPT приложений

Оптимизация мощности путем отслеживания является ключевой особенностью, которая делает концепцию солнечной MPPT такой уникальной и эффективной, когда сложная и нелинейная кривая напряжения / тока солнечной панели отслеживается и переключается для создания максимально оптимальных условий для подключенной нагрузки.

Концепция схемы

Я изо всех сил пытался разработать что-то, что в истинном смысле отслеживало бы кривую I / V или кривую мощности панели и автоматически исправляло бы ее всякий раз, когда она отклоняется от оптимальных точек. Предлагаемый дизайн основан на тех же основаниях, но здесь я включил только этап отслеживания I (текущий), чтобы упростить задачу. На самом деле значение имеет ток, который прямо пропорционален мощности панели, поэтому я подумал, что сохранение этого параметра под контролем может выполнить эту работу.

Попробуем разобраться в конструкции с помощью следующих наблюдений:

Как работает схема

Глядя на предлагаемую схему трекера I / V кривой MPPT солнечной батареи, BC547 в крайнем правом углу вместе с резистором 10 кОм и конденсатором 1 мкФ формирует линейный генератор пилообразного сигнала.

Центральный каскад, состоящий из двух микросхем 555, формирует выходной генератор с регулируемым ШИМ, а каскад IC 741 становится фактическим каскадом отслеживания тока.

Когда напряжение от солнечной панели подключается к коллектору BC547 и земле, из-за наличия базовой сети 10 кОм / 1 мкФ эмиттерный повторитель обеспечивает плавно возрастающее напряжение на ступени генератора 555 PWM.

Линейное изменение активирует IC2 и заставляет его генерировать соответствующий нарастающий выход ШИМ на его выводе №3, который идет на затвор МОП-транзистора драйвера.

МОП-транзистор реагирует на эти импульсы и постепенно увеличивает свою проводимость и подает ток в батарею в том же порядке возрастания.

Как только ток, потребляемый через батарею, начинает расти, эквивалентный уровень напряжения транслируется через резистор Rx, чувствительный к току, который подключается к выводу № 3 микросхемы 741 IC.

Вышеупомянутый потенциал также попадает на вывод №2 741 через падающий диод 1N4148, так что вывод №2 следует этому потенциалу в тандеме с выводом №3, но отстает примерно на 0,6 В из-за наличия последовательного диода.

Вышеупомянутое условие позволяет операционному усилителю начать с высокого выходного сигнала, который удерживает диоды на его выводе №6 смещенным в обратном направлении.

Пока ток продолжает расти вместе с линейным нарастанием, вывод 3 операционного усилителя остается выше, чем вывод 2, таким образом, выходная мощность остается выше.

Однако в какой-то момент, который может быть после того, как кривая I / V только что пересекла, выходной ток панели начинает падать или, скорее, резко падает на Rx.

Это немедленно обнаруживается контактом №3, однако из-за наличия конденсатора 33u контакт №2 не может распознавать и отслеживать это падение потенциала.

Вышеупомянутая ситуация мгновенно заставляет напряжение на контакте №3 стать ниже, чем на контакте №2, что, в свою очередь, возвращает выходной сигнал ИС к нулю, смещая вперед подключенный диод.

База генератора пилообразного изменения BC547 перемещается к нулю, заставляя его выключаться и сбрасывать всю процедуру обратно в исходное состояние. Теперь процесс начинается заново.

Вышеупомянутая процедура продолжается и гарантирует, что ток никогда не упадет или не пересечет неэффективную область кривой I / V.

Это всего лишь предположение, концепция, которую я пытался реализовать, она может потребовать множества настроек и корректировок, прежде чем она станет действительно ориентированной на результат.

Выход МОП-транзистора может быть объединен с преобразователем на основе SMPS для еще большей эффективности.