Замена МРРТ-контроллера для солнечных батарей

[Slabovik]

А я для невнимательных повторю, что там, где есть "десяток мощных СБ", там есть и промышленный полноценный контроллер, по банальной причине, что его стоимость становится исчезающе мала по сравнению с "десятком мощных СБ". Так что не мелите чушь и не пытайтесь отвечать за всех - к делу это совершенно не относится. Каждый решает сам, что ему выгодно, а что нет. Вариант решения предложен.

Что до массива панелей, то один контроллер с единственным каналом не в состоянии держать для каждой панели её собственный отдельный от других режим. Плюс к этому, панели, расположенные в одной плоскости, прогреваются также примерно одинаково. А если они не в одной плоскости, то плохо освещённые панели будут остывать и давать ЭДС выше, чем хорошо освещённые, а совсем неработающие просто отсекутся диодом. Поэтому речь о датчике на каждую панель является обыкновенным, совершенно ненужным излишеством.

[Телекот]

Плюс к этому, панели, расположенные в одной плоскости, прогреваются также примерно одинаково.

В одной плоскости, но на разной высоте могут прогреваться одинаково только при полном штиле. А при северном ветре это не так. Можно конечно опорные диоды разбросать по всем панелям.

[jonpim]

то один контроллер с единственным каналом не в состоянии держать для каждой панели её собственный отдельный от других режим.

Кто сказал что контроллер с единственным каналом ?

Так что не мелите чушь и не пытайтесь отвечать за всех - к делу это совершенно не относится.

Кстати это вы постоянно отвечаете за всех . Каждый решает сам что ему покупать к своей СБ .
И технические решения уже существуют для серьезных станций .
А в самоделках можно ставить любые датчики и гордится своим выигрышем в кпд . У меня кстати даже не шим-контроллер СБ , просто коммутатор заряда и нагрузки на фетах .

Да даже на один канал умного МК можно повесить с десяток 1-wire DS18B20

[Slabovik]

Телекот, когда есть массив панелей, он обычно компактный, а не "одна панель там, другая там". Разница температур, если уж докапываться серьёзно, будет даже в пределах одной панели. Но она несущественная. Также несущественна разница температур рядомстоящих в массиве панелей - достаточно знать температуру лишь примерно, потому что всё-равно, даже при одинаковой температуре (идеально одинаковой), точки максимальной мощности у каждой панели будут свои. В народе это называют "ловля блох". Хочется - ну делай. Эффективно? Не...

Реальная трудность здесь совсем другая. Проблема в том, что задатчик опорного не должен обрываться. Просто при наличии выносного датчика, опорное должно корректроваться. Делается это на ОУ, не особо сложно, но над схемой надо подумать. И проводов не два, а три...

[jonpim]

что его стоимость становится исчезающе мала по сравнению с "десятком мощных СБ".

Ну допустим стоимость solar cells особенно китайского производства постоянно идет в низ . И самоделки все увеличиваются в размерах и мощности . И ловля блох становится занимательной .

[Телекот]

когда есть массив панелей, он обычно компактный, а не "одна панель там, другая там".

Это как есть место, если у вас открытая место. А если человек выгадывает места где постоянно есть солнце и не бывает тени от других зданий. Многие оказываются именно в таком положении, особенно зимой.

[Slabovik]

Для этого случая можно и заморочиться, но опять, здесь уже наоборот - именно средняя по больнице неинформативна - интересна самая работающая панель.

[Mazai]

Когда я говорил о необходимости термокомпенсации, я смотрел на эту доработку не с точки зрения ежесекундного выжимания максимального КПД, а как совокупного повышения среднего КПД системы и главное - повышения удобства эксплуатации, которое не требует постоянной настройки контроллера в зависимости от времени года и погодных условий.

Даже если температура соседних панелей будет отличаться на 5С, пускай даже на 10С (при установке нескольких панелей в один ряд), существенного влияния на их отдачу этот факт не окажет. Но постепенные разогревание утром и охлаждение вечером в течение одного дня, не говоря уже о сезонных колебаниях температуры, могут дать ощутимый прирост производительности. Особенно приятно если это будет производится автоматически.

[Телекот]

говоря уже о сезонных колебаниях температуры, могут дать ощутимый прирост производительности.

Сколько это в %?

[Mazai]

Посчитать энергию сложно, но мощность в конкретный момент попробуем определить.

Обратимся к приведенному ранее мной графику.

Допустим настроили мы напряжение ТММ для температуры +25С при максимальной освещенности, а именно 29,2В. Замер происходит летом. Я сам живу на юге, поэтому температуры беру моего региона. С утра (8-30) температура 25С, в обеденное время (12-30) солнечного дня с тени 35С (на солнце и до 45 доходит), вечером (17-00) около 30С.
Панель на прямом солнце разогреваются, ну пускай на 25С больше температуры в тени днем (хотя скорее всего побольше будет) и на 15С-20С вечером и утром.
КПД контроллера в расчет принимать не будем, т.к. его характеристики еще никто не снимал.

Чтобы не добавлять в расчеты освещенность, допустим что панель оснащена трекером и постоянно "смотрит" на солнце. Одноосевой трекер, кстати, не такая уж сложная штука. Со временем хочу себе такой сделать.

1. Утро.
Температура панели: 25С+15С=40С
Напряжение ТММ без термокомпенсации: 29,2В; ток при этом: 6,35А.
Напряжение ТММ истинное: 27,2В; ток при этом: 7,2А.
Мощность на выходе контроллера без термокомпенсации: 29,2*6,35=185,42Вт.
Мощность на выходе контроллера с термокомпенсацией: 27,2*7,2=195,84Вт.
Итого получаем +5,6%

2. Обед.
Температура панели: 35С+25С=60С
Напряжение ТММ без термокомпенсации: 29,2В; ток при этом: 4,5А.
Напряжение ТММ истинное: 24,8В; ток при этом: 7,2А.
Мощность на выходе контроллера без термокомпенсации: 29,2*4,5=131,4Вт.
Мощность на выходе контроллера с термокомпенсацией: 24,8*7,2=181,56Вт.
Итого получаем +35,9%

3. Вечер
Температура панели: 30С+20С=50С
Напряжение ТММ без термокомпенсации: 29,2В; ток при этом: 5,6А.
Напряжение ТММ истинное: 26,3В; ток при этом: 7,2А.
Мощность на выходе контроллера без термокомпенсации: 29,2*5,6=163,52Вт.
Мощность на выходе контроллера с термокомпенсацией: 26,3*7,2=189,36Вт.
Итого получаем +15,8%


4. Ну и так... чтобы совсем стало страшно - для темературы панели 70С
Температура панели: 70С
Напряжение ТММ без термокомпенсации: 29,2В; ток при этом: 3,1А.
Напряжение ТММ истинное: 23,8В; ток при этом: 7,2А.
Мощность на выходе контроллера без термокомпенсации: 29,2*3,1=90,52Вт.
Мощность на выходе контроллера с термокомпенсацией: 23,8*7,2=171,36Вт.
Итого получаем +89,3%
_____

Как-то так, если нигде не оБшибся.

[jonpim]

2. Обед.
Температура панели: 35С+25С=60С

У меня никогда не бывает температура панели в 60 С . Это пустыня Сахара какая-то
Сейчас попробовал радиатор СД лампы 30 вт в 43 С , так рука не терпит . А 70 С это глазунью жарить можно .

[Mazai]

Реальную температуру померить мне не на чем. Я ориентировался на температуру ОС своего региона и на:

... Сама батарея при прямом солнце стабильно на 15-30 градусов теплее окружающей среды (от ветра сильно зависит).

[Mazai]

Пока идет активное обсуждение теории вернусь к практике... Надеюсь я правильно понял Старичка.

Если схема правильная, тогда вопрос: нужен ли стабилитрон, шунтирующий датчик на случай его обрыва, и как он повлияет на измерения.
И вдогонку:
При применении IR2184 есть ли возможность в данной схеме использовать его вход SD для блокировки обоих транзисторов? Откуда взять сигнал для управления этим входом?
Хватит ли питания этому драйверу от делителя со стабилитроном или все таки лучше запитать его и ТЛ-ку от АБ?

[jonpim]

Указали бы напряжение на пяти диодах при этих температурах . А ток сами вычисляли ?
Может терморезистор поставить или с ним TL431 ?

[Starichok51]

тогда вопрос: нужен ли стабилитрон, шунтирующий датчик на случай его обрыва, и как он повлияет на измерения.

не нужен.
что со стабилитроном (3,6 В), что без стабилитрона (5 В) усилитель ошибки отключит ШИМ.

При применении IR2184 есть ли возможность в данной схеме использовать его вход SD для блокировки обоих транзисторов? Откуда взять сигнал для управления этим входом?

взять с 3 ноги. при выключении ШИМ по усилителю ошибки на 3 ноге будет высокий потенциал. делаем некий пороговый элемент, который при этом высоком потенциале подаст ноль на вход SD.

[WatchCat]

У меня никогда не бывает температура панели в 60 С .

Я как-то раз чуть не обжегся об внешнюю обшивку своего дома с южной стороны (обычные доски) и померил температуру.
Было +55. А панель еще заметно темнее чем крашеные доски. Будет летом жара - постараюсь не забыть померить.
Но и так могу сказать что +60 даже у меня тут в Ленинградской области вполне реально. Другое дело,что когда такое сильное солнце то энергии столько что ее девать некуда и небольшая неоптимальность работы контроллера абсолютно не критична. Оптимизировать надо работу под однотонно-серым небом,когда энергии мало.

[Slabovik]

Под однотонным серым небом энергии в товарном количестве нет, следовательно оптимизировать там нечего...

[Hiperpotam]

Я уже в нескольких контроллерах использовал как-то пришедшую мне в голову очень простую идею определения точки максимальной мощности. Ищется она так: ток преобразователя, подключенного к солнечной панели, плавно повышается, и в момент пересечения ТММ входное напряжение начинает резко, практически вертикально падать. Панель физически не может выдать мощность больше, а преобразователь требует "давай ещё", чем и объясняется высокая скорость падения напряжения. Этот момент отслеживается компаратором, настроенным на определённый порог ( 14-15 вольт для панелей на 36 элементов). Выходным сигналом компаратора через вход управления преобразователя слегка снижаем его выходной ток (не более 1%), возвращая его "левее" ТММ, напряжение на выходе панели восстанавливается, и цикл повторяется.
Точность отслеживания реального положения ТММ не хуже 1-2%, если всё сделано правильно, и не нужны никакие заранее вычисленные напряжения ТММ, датчики температуры и прочие телодвижения, неизбежные при изготовлении более-менее приличной "имитации" контроллера MPPT.
Реализовать можно на любой микросхеме преобразователя, у которой выходной ток задаётся напряжением на управляющем входе, просто подключив туда конденсатор и постоянно подзаряжающий его резистор. По сигналу компаратора конденсатор чуть-чуть разряжается через другой резистор, и всё начинается снова.
На микросхемах с ШИМ-управлением выходным током, естественно, тоже можно сделать, поставив простейший преобразователь напряжение-ШИМ на чём-нибудь вроде 555-го таймера.

[Starichok51]

Точность отслеживания реального положения ТММ не хуже 1-2%,

когда для панели четко оговорено, что в ТММ напряжение равно 17,5 Вольт, то твои 14-15 Вольт - уже явно далеко от ТММ, и говорить о точности отслеживания в 1-2% как-то не представляется возможным...

[Hiperpotam]

Вы просто не поняли суть: напряжение панели всё время находится у реальной точки ТММ, а провалы до 14-15В очень быстрые и короткие. Фактически, это узкие импульсы длительностью в сотню-другую микросекунд при времени интервала в десятые доли секунды, которые не влияют ощутимо на общую эффективность, но являются обязательной частью процедуры поиска этой самой ТММ. Напряжение порога можно выбрать и гораздо ниже, это не влияет на результат, но просто создаст трудности с питанием преобразователя.
На осциллограмме это выглядит как горизонтальная линия с напряжением ТММ, в которой присутствуют очень короткие отрицательные пики. Эти пики указывают на момент пересечения ТММ, то есть выполняют самую главную задачу MPPT-контрллера - определение положения точки максимальной мощности, но без всяких вычислений, просто прямым поиском.