Circuito tracker I / V per applicazioni Solar MPPT

L'ottimizzazione della potenza mediante il monitoraggio è la caratteristica chiave che rende il concetto di MPPT solare così unico ed efficiente, in cui la curva I / V complessa e non lineare del pannello solare viene tracciata e commutata per creare le condizioni ottimali massime per il carico collegato.

Il concetto di circuito

Ho cercato di progettare qualcosa che in vero senso traccia la curva I / V o la curva di potenza del pannello e la corregga automaticamente ogni volta che si allontana dai punti ottimali. Il progetto proposto si basa sugli stessi motivi, ma qui ho incluso solo la fase di tracciamento I (corrente) per mantenere le cose semplici. In realtà è la corrente che conta davvero ed è direttamente proporzionale alla potenza del pannello, quindi ho pensato che tenere sotto controllo questo parametro potesse svolgere il lavoro.

Proviamo a capire il design con le seguenti osservazioni:

Come funziona il circuito

Guardando lo schema del circuito del tracciatore della curva I / V dell'MPPT solare proposto, il BC547 all'estrema destra insieme al resistore da 10k e al condensatore da 1uF forma un generatore di rampa lineare.

Lo stadio centrale comprendente i due circuiti integrati 555 forma un generatore di uscita controllato PWM variabile, mentre lo stadio IC 741 diventa l'attuale stadio tracker di corrente.

Quando la tensione dal pannello solare si collega attraverso il collettore BC547 e la terra, a causa della presenza della rete di base 10k / 1uf, il follower dell'emettitore fornisce una tensione leggermente crescente allo stadio del generatore 555 PWM.

La rampa attiva IC2 e lo costringe a generare un'uscita PWM in aumento corrispondente al suo pin # 3 che va al gate del mosfet del driver.

Il mosfet risponde a questi impulsi e aumenta gradualmente la sua conduzione e fornisce corrente alla batteria nello stesso ordine incrementale.

Non appena l'assorbimento di corrente attraverso la batteria inizia a salire, un livello di tensione equivalente viene tradotto attraverso il resistore di rilevamento della corrente Rx che viene applicato al pin n. 3 dell'IC 741.

Il potenziale di cui sopra colpisce anche il pin n. 2 di 741 tramite il diodo cadente 1N4148 in modo che il pin n. 2 segua questo potenziale in tandem con il pin n. 3 ma resta indietro di circa 0,6 V a causa della presenza del diodo in serie.

La condizione di cui sopra consente all'amplificatore operazionale di iniziare con un'uscita elevata che mantiene i diodi al suo pin # 6 polarizzati inversamente.

Finché la corrente continua a salire con la rampa, il pin # 3 dell'opamp continua ad essere più alto del pin # 2, mantenendo così l'uscita più alta.

Tuttavia, a un certo punto del tempo, che potrebbe essere dopo che la curva I / V ha appena attraversato, l'uscita di corrente dal pannello inizia a diminuire o piuttosto a scendere bruscamente attraverso Rx.

Questo viene rilevato immediatamente dal pin n. 3, tuttavia a causa della presenza del condensatore 33u, il pin n. 2 non è in grado di rilevare e seguire questa caduta di potenziale.

La situazione di cui sopra forza istantaneamente la tensione del pin n. 3 a diventare inferiore al pin n. 2, che a sua volta riporta l'uscita dell'IC a zero, polarizzando in avanti il ​​diodo collegato.

La base del generatore di rampa BC547 viene trascinata a zero costringendola allo spegnimento e riportando l'intera procedura allo stato originale. Il processo ora ricomincia da capo.

La procedura di cui sopra continua e garantisce che la corrente non possa mai scendere o attraversare la regione inefficiente della curva I / V.

Questo è solo un presupposto, un concetto che ho cercato di implementare, potrebbe richiedere molti ritocchi e allineamenti prima che possa diventare veramente orientato ai risultati.

L'uscita dal mosfet può essere integrata con un convertitore basato su SMPS per un'efficienza ancora maggiore.