Замена МРРТ-контроллера для солнечных батарей

WatchCat

Пардон что вмешиваюсь в дискуссию уважаемых специалистов,но всё же хочу вставить свои "пять копеек".
Пока солнечных панелей две-три штуки - всё довольно просто,можно их параллельно соединить и к обсуждаемой схеме подключать. А если панелей с десяток - представляете какая путаница проводов (толщиной с палец) получится при параллельном соединении? И все эти провода надо тащить с крыши в то место где контроллер стоит. А контроллеру придется работать с токами в десятки ампер.
Вот чем хороши китайские MPPT контроллеры - тем что они позволяют соединить панели _последовательно_,набирая напряжение до полутора сотен вольт. Соединительные провода становятся тоньше и их намного меньше.
Из вышесказанного я делаю чисто практический вывод - китайский МРРТ контроллер хорош вовсе не потому что он МРРТ,а потому что позволяет соединять панели последовательно! А на всякую неоптимальность режима батарей в домашних условиях вообще можно внимания не обращать - проще добавить одну-две панели чем долго возиться с отладкой самодельного МРРТ. В этом смысле предлагаемая схема со стабилизацией напряжения хороша простотой отладки. Но плоха отсутствием возможности последовательного соединения панелей.
Такое вот мнение у меня - человека,живущего в доме с полностью автономной энергосистемой.

Реклама

Телекот

Самодельный контроллер можно рассчитать и сделать и на 600 вольт, кто вам мешает? Здесь обсуждается сама идея как обойтись своими силами.

Реклама

WatchCat

Мешает неумение расчитывать такие схемы полностью с нуля. Что-то подправить по мелочи я еще могу,а вот полностью спроектировать - нет.
Вобщем-то на 600в не надо. В домашнем энергоснабжении больше двух десятков 100вт панелей уже просто не нужно. Энергию девать реально некуда будет. А это всего около двух с половиной сотен вольт напряжения холостого хода.

WatchCat

Кстати, любопытное чисто экономическое соображение: если установка контроллера позволяет добавить 20% эффективности массиву панелей то сам контроллер должен стоить не более чем те же 20% от стоимости массива - иначе выгоднее на эти деньги панелей добавить. Упрощенный пример: имеем одну панель за 5 тыс добавляем к ней контроллер тоже тысяч за 5 - получаем +20% мощности. Если на те же 5 тыс покупаем еще одну панель - получаем +100% мощности.

Реклама

Телекот

WatchCat писал(а):Мешает неумение расчитывать такие схемы полностью с нуля.

Так вот оказывается в чем преимущество китайских контролеров, что не надо считать. Для двух сотен вольт желательно использовать не дроссель а трансформатор по схеме прямоходового преобразователя.

WatchCat писал(а):Кстати, любопытное чисто экономическое соображение:

Экономические соображения будут идти в минус пока есть аккумуляторы, так как на одну жизнь СБ требуется 10 комплектов батареек. Что съедает всё.
За границей лишению энергию днём сбрасывают в сеть где как раз днём её дефицит. А вечером потребляют, просто у них счетчики могут считать в обе стороны. И не надо покупать дорогие и короткоживущие аккумуляторы.
Но говорят что это скоро исправится в лучшею сторону. СБ дешевеют, а электроэнергия говорят подорожает в 10-15 раз. Электрики сей час меняют линии электропередач на изолированные. Так как ожидается всплеск воровства путём набросов провода в ночное время. Дело в том что в москве стоимость электроэнергии очень мала по сравнению с заработной платой депутатов.

Не знаю как получилось 2 сообщения, нажал кнопку правка и разорвалась связь. Кнопка удалить уже пропала.

Реклама

ppp · Сообщение **ppp** » Вс ноя 24, 2013 00:15:54

WatchCat писал(а):А если панелей с десяток - представляете какая путаница проводов (толщиной с палец) получится при параллельном соединении? И все эти провода надо тащить с крыши в то место где контроллер стоит.

Ну, не обязательно же каждый провод тащить в дом и соединять у контроллера. Я соединил все провода у панелей, а в дом заводил только один кабель. Все давно придумано, вот такими защищенными от атмосферы коннекторами соединяются панели - http://www.ebay.com/itm/1PAIR-14-10AWG- ... 23209e0a5b

А в целом, как и любая другая конструкция, солнечные комплексы проектируются с учетом всех факторов, в т.ч. Конечно же и мощности системы. Почему нет?

Реклама

kaschak

Позвольте и мне накидать в эту песочницу мыслей.
Хочется обратить внимание на два подхода к вопросу 1 - спортивный интерес(выжать из панели последние 0.1% возможного); 2 - экономический интерес(найти оптимум между затраченными средствами и полученной энергией).

Спортивный интерес наверное не стоит рассматривать так сразу.

Вообщем если мощность солнечной станции не велика то наверное вариант контроллера из первого поста будет одним из лучших.
а представьте если мощность солнечных панелей перевалит за 500Вт, или тем более за 1000Вт, вот тут борьба за 1-2% имеет смысл. Так же принцип нахождения максимальной мощности из первого поста я считаю не очень удачным т.к. только сопротивление проводов внутри солнечной панели 0.2-0.3Ом, а значит при разбросе рабочих токов 0-8А(панель150Вт на 36 элементов) перепад напряжения на самой панеле достигнет 2В, а значит напряжение поддерживаться будет за счёт ограничения тока, ну и естественно в итоге недополучим мощность.

Так вот позвольте предложить такую идею отбора мощности - измерять/вычислят мощность проходящую от СП и в зависимости от её изменять отбор мощности от СП(регулировать скважность ШИМа). Т.е. если отбор мощности увеличивается а мощность от панели падает - то нужно отбор мощности уменьшить, и наоборот. По сути получится регулировка отбора мощности с обратной связью и постоянная пляска вокруг точки максимальной мощности. Да сложнее, да надёжность ниже, даже могут появиться дополнительные потери на преобразовании, но увеличение КПД будет. А отбирать мощность можно и обычным чёппером, а можно и транс поставить.

Что касается нагрузки наверное стоит сделать общую шину и подсоединить к ней всё сразу - и СП и АКБ и нагрузку. А работать будет так - вся отобранная мощность с СП сбрасывается на центральную шину, АКБ подключены к шине через контроллер заряда-разряда, нагрузка может питаться от центральной шины в довольно широким диапазоном напряжений(всё равно преобразовывать в нужное напряжение), ну и сразу можно прицепить к этой шине и балластную нагрузку в которую будет сбрасываться вся излишняя мощность.
Логика работы такова - контроллер отбора мощности отобрал всё что смог у СП и сбросил на центральную шину. Напряжение на шине гуляет скажем от 10.5В и до какого то предела. Если напряжения хватает(нагрузка всё не съела) то аккумуляторы заряжаются, если напряжение просело(нагрузка выросла или солнышко за тучку зашло) то аккумуляторы ток отдают в центральную шину. А вот если аккумуляторы заряжены, нагрузка не потребляет всё вырабатываемую мощность то напряжение на центральной шине ростёт ещё, то в этот момент подключается балластная нагрузка(тен на бак или ещё что) и удерживает напряжение на уровне(регулируется темже ШИМом) путём отбора всей не используемой мощности.

Также и про аккумуляторы добавлю немного.
Про свинцовые уже и так достаточно сказано. Щелочные особо не рассматриваю ввиду труднодоступности. А вот литий-ионные а точнее литий-железо-фосфатные весьма перспективны(живут долго, циклов зарядки много выдерживают, эффект памяти и старение практически отсутствуют, можно заряжать большими токам) вот токо цена кусается сильно, да и доступность не на высоте.

jonpim писал(а):Чистый китай , хотел на таобао заказать такие элементы , но опасаюсь - разобьют на нашей говенной почте

Зря опасаетесь. Разобьют точно. Мне уже стоко набили что я сам готов кому то что то набить.

WatchCat

Телекот писал(а): Экономические соображения будут идти в минус пока есть аккумуляторы, так как на одну жизнь СБ требуется 10 комплектов батареек. Что съедает всё.
За границей лишению энергию днём сбрасывают в сеть где как раз днём её дефицит.

У нас в поселке подключения к сети нет с 1967 года. Так что при всём желании сбрасывать некуда. Была бы сеть - никто бы с автономной энергетикой не заморачивался. Даже если цены на электричество сделают как в Европе - всё равно это будет выгодно. Мне нужно около 30 кВт*ч в месяц. Ну будет по 10р как в Германии например. В нынешних деньгах это примерно соответствует всего-то пятидесяти часам работы генератора,чего хватит только на половину месяца.
И это не считая экономии затрат на аккумуляторы.

kaschak, мы тут всеми силами стараемся избавится от вычислителя мощности, а ты нам предлагаешь делать МРРТ контроллер в явном виде.

WatchCat

Starichok51 писал(а): мы тут всеми силами стараемся избавится от вычислителя мощности

Тем не менее в схеме на предидущей странице стоит микроконтроллер. А если уж он там все равно стоит то какая разница ему что именно вычислять - просто напряжение на солнечной панели поддерживать или классическое MPPT?
Я бы так сказал что если панелей всего пара штук то особого смысла в сильно умном контроллере нет так как в абсолютных цифрах мощности польза от него будет незаметна. А если панелей много то на снижении токов за счет последовательного соединения сэкономить можно не намного меньше чем добавляет сама функция MPPT (в сравнении с предлагаемой идеей стабилизации напряжения). Поэтому для практического применения интересны схемы,способные переваривать две-две с половиной сотни вольт на входе,даже без функции MPPT. Вот тут действительно могла бы пригодиться _простая_ схема на основе стабилизации напряжения на выводах солнечной панели,не содержащая микроконтроллера.

kaschak

Starichok51 писал(а):kaschak, мы тут всеми силами стараемся избавится от вычислителя мощности, а ты нам предлагаешь делать МРРТ

Нет нет, смысл темы я понял. Я говорю о "разумной достаточности". Писал же что вариант из первого поста наилучший для небольших солнечных панелей и сборок - просто, доступно и быстро. А вариант с вычислением мощности будет хорош там, где мощность большая - всё таки 2-5% разница.
А если ближе к теме, то я думаю неплохо б добавить небольшую связь по току, ведь при больших токах на панели будет просаживаться напряжение максимальной точки.

amd9800

Телекот писал(а):Если делать схему 494+ драйвер и синхронный ключ, то проблема с нижнем ключом синхронника будет.
И придется использовать схему которую я приводил или подобную, тем более она не даст батарейке разрежется через схему и СБ. Это аналог диода, только с малым падением напряжения. Как только ток заряда уменьшится до нуля полевик закроется и отключит батарейку.

Я так понимаю драйвер сам выбирает dead time ? Возможности регулировать его нету?

Дросель как наматывается на ферритовом кольце с зазором или на гантельке?

Вот я думаю над такой идеей.

Параллельно солнечным ячейкам подключить электролитные конденсаторы. А ширина импульса будет зависеть от напряжения на конденсаторах. Напряжение падает импульсы короче напряжение растет импульсы шире.

kaschak

Конденсатор параллельно солнечным панелям - хорошая мысль, а если регулировать отбор мощности ШИМом то конденсатор обязателен.
А вот насчёт

amd9800 писал(а):Параллельно солнечным ячейкам подключить электролитные конденсаторы. А ширина импульса будет зависеть от напряжения на конденсаторах. Напряжение падает импульсы короче напряжение растет импульсы шире.

врят ли прокатит, судите сами:
допустим всё устаканилось - освещённость постоянная, напряжение и ширина импульсов тоже не меняются и вдруг меняется нагрузка - ток растёт/падает => напряжение на панели/конденсаторе упадёт/вырастет => ширина импульса уменьшится/увеличится => начнёт падать/расти ток => начнёт расти/падать напряжение на панели/конденсаторе и т.д. пока не устаканится новое напряжение и ширина импульса; в итоге скорее получится некоторая степень стабилизации выходного напряжения, а освещённость/мощность СП не изменится => отбор мощности не получится оптимальным.

Я думаю понятно - что бы отобрать максимальную мощность нужна избыточная нагрузка. А значит для оптимального отбора мощности помимо полезной нагрузки нужен аккумулятор или/и балластная нагрузка(тот же ТЭН).

Отсюда проблема видится так: 1- либо нагрузка специфична(зарядка аккумулятора который может нормально съесть всю мощность от СП или избыточная реактивная нагрузка в виде ТЭНа); 2- комбинация полезной нагрузки с аккумуляторами, и соответственно нужны контроллер/контроллеры отбора мощности от СП, заряда аккумулятора, распределения нагрузки, контроля напряжения на полезной нагрузке, а если совсем хорошо то и контроллер балластной нагрузки. Вообщем проблема комплексная - энергию нужно не только эффективно произвести, но и эффективно передать, эффективно хранить, и наверно самое главное эффективно использовать.

ppp · Сообщение **ppp** » Сб ноя 30, 2013 06:39:37

Выделенная выше цитата мне не принадлежит

Но все же интересно бы разобраться. В первоначальной схеме Старичка конденсатор параллельно панели предусмотрен. О его роли в схеме я уже задавал здесь вопрос и мне ответили, что поставлен он был больше по привычке, чем по осознанной необходимости. При макетировании я баловался этим конденсатором, изменяя его емкость от почти 10000мкф до 0мкф с шагом 3300. Они хорошо видны на фото макета. Никаких заметных изменений на выходе 494-й не обнаружил в широком диапазоне освещенности панели. Более того, мне даже показалось, что МС реагирует более вяло с большой шунтирующей емкостью. Поэтому перерисовывая в последствии схему я его "потерял".

А как правильно и почему?

kaschak, каким образом ТЭН у тебя превратился в реактивную нагрузку?

kaschak

Ух ты, вроде брал цитату из одного поста а автор другой приплёлся, то ли я не досмотрел, то ли форум неадекватно обработал. ррр звиняй, не нарочно приписал чужие слова. Поправил вроде.

Конденсатор параллельно солнечной панели нужен когда ШИМом ограничиваешь мощность - ведь СП это источник тока но с ограниченным напряжением, а значит если ШИМить, то когда транзистор закрыт получается обрыв нагрузки => ток не идёт и панель работает в холостую(ну точнее вообще не работает). А если параллельно стоит конденсатор, то при закрытом транзисторе СП закачивает энергию в конденсатор, а при открытом транзисторе энергия берётся и с СП и с конденсатора.

Ну а ёмкость конденсатора я полагаю просто посчитать. Допустим у вас контроллер ШИМит на 20кГц, панель на 100Вт и 15В(я понимаю что панель даёт до 18В, но под нагрузкой оптимальное напряжение где то между 12 15), и хотим что бы напряжение на панели/конденсаторе скакало на больше чем скажем на 0.1В. Возьмём крайние условия - когда ключ открыт очень не долго(<10%), а мощность СП все 100Вт. Значит за один период ШИМа вся энергия выработанная СП будет накапливаться в конденсаторе и быстро высвобождаться в конце периода => энергия накопленная в конденсаторе равна 100Вт*50мкс - 5мДж, колебания напряжения на конденсаторе в 0.1В при 15В и изменении энергии в 5мДж будет при ёмкости конденсатора приблизительно 7000мкФ. Но здесь я взял два крайних условия - минимальную скважность и максимальную мощность, а эти условия характерны для противоположных ситуаций, да и полная мощность от СП получается далеко не всегда, так что полученная ёмкость смело может быть разделена на 2 а то и на 4-5. А по моему мнению лучше настраивать ражим работы контроллера так, что бы транзистор был открыт как можно дольше(меньше среднеквадратичный ток => меньше потери, транзистор естественно полевик) и при таком подходе ёмкость конденсатора можно уменьшить ещё раза в 3 а то и 5.

Так что вполне возможно

ppp писал(а):. При макетировании я баловался этим конденсатором, изменяя его емкость от почти 10000мкф до 0мкф с шагом 3300. Они хорошо видны на фото макета. Никаких заметных изменений на выходе 494-й не обнаружил в широком диапазоне освещенности панели.

при малой мощности СП может потребоваться малая емкость конденсатора, а значит и разница может быть малозаметна. Да и вообще есть подозрение что сами фотоэлементы как и диоды обладают некоторой ёмкостью, а ввиду того, что размеры фотоэлементов не маленькие вполне возможно что эта ёмкость достаточна для многих схем.

Starichok51
Нууу, со школы почему то в голове записалось что реактивная нагрузка это Ом'ы а активная это Генри и Фарады, и до сих пор не могу разобраться как правильно. Мне суть важнее названия, хоть и понимаю что люди меня из за этого не правильно могут понять.

все наоборот.
обычный резистор - это активная нагрузка.
а индуктивность и емкость создают сдвиг фазы тока и напряжения - это реактивная нагрузка.

все посты касательно покупки моей батареи и связанные с ними посты перенес в тему про Солнечные батареи.

kaschak

Вот вспомнил, как пытался сообразить мррт по началу.
Смысл таков - взять датчик холла, запихнуть его в зазор ферритового кольца, обмотку кольца подключить к шине солнечной панели т.е. через обмотку будет идти ток СП а значит и магнитное поле будет пропорционально току, а запитать холл от тойже СП токо через дополнительный резистор. Так вот на выходе холла будет значение пропорциональное полю/току обмотки/току СП помноженному на ток через холл который пропорционален напряжению на СП, а значит получим на выходе холла "точное" значение мощности отдаваемой СП ну с некоторым коэффициентом естественно.
Такой подход может избавить по крайней мере от некоторых вычислений.

немного изменил схему и разработал плату.
заглушил второй внутренний ОУ, а вместо него использовал второй ОУ в LM358. так удобнее разводить плату.
запитал LM358 от опорного напряжения с 14 ноги TL494.
дело в том, что аналоговые входы TL494 допускают всего 6,3 Вольта. а при полном питании с выходов ОУ на 3 ногу может поступить гораздо выше, чем 6,3 Вольта.
тут недавно Роман Торопов говорил, что у него чоппер без выходного конденсатора не мог заряжать аккумулятор. поэтому нарисовал еще на выходе конденсатор.
без LM358 схема работает только на слежение за точкой максимальной мощности, без контроля за зарядом аккумулятора.
на плате предусмотрел кучу посадочных мест под резисторы датчика тока. можно из более высокоомных резисторов подобрать требуемое сопротивление датчика.
пока нарисовал дроссель на желто-белом кольце Т106 (около 27 мм внешний диаметр). но легко пройдет и кольцо Т90.
при желании можно изменить плату под какой-либо Е-сердечник.