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Progetto per la classe quarta

Regolatore di carica da pannello fotovoltaico a batteria a micrcontrollore con algoritmo MPPT.

Progetti:

Risorse sui regolatori di carica:

MPPT:

Solare:

Batterie:

Glossario:

  • nel solare LVD (low voltage disconnect)

Da leggere:

Display LCD:

Misura di corrente:

Progetto ispiratore

Per i nostri scopi il miglior progetto è questo:

E' uno shield Arduino che realizza un regolatore di carica MPPT (pannello PV in ingresso e batteria in uscita) pilotato da microcontrollore con un display LCD. Sulla scheda c'è un regolatore switching step-down a componenti discreti. Nel sito ci sono anche i file di progetto.

Osservazioni:

  • è un progetto didattico (proof of concept)
  • la scheda Arduino e il display consumano troppo perché il regolatore sia efficiente
  • il tizio usa componenti SMD, noi no
  • non si può usare un regolatore integrato perché bisogna poter variare il PWM regolando la tensione di uscita secondo l'algoritmo MPPT e non per avere una tensione stabilizzata
  • la frequenza del PWM di un microcontrollore è troppo bassa per un impiego da regolatore2) ma va bene in questo caso perché la regolazione dipende dall'irraggiamento del pannello che cambia lentamente
  • usa un pannello da 30W 12V
  • topologia buck sincrona (2 transistor invece che transistor e diodo per una maggiore efficienza)
  • usa un driver half-bridge per pilotare i FET (che commutano alternativamente)
  • usa C e L per alta frequenza (low ESR per gli elettrolitici)
  • usa degli ampli da strumentazione current-shunt-monitor per la misura delle due correnti
  • il programma:
    • misura tensione e corrente in ingresso (pannello) e uscita (batteria) e li visualizza sul display
    • se la Vin supera un soglia abilita il convertitore DC-DC per produrre una tensione pari a Vin
    • aggiusta il duty-cycle (aumenta) misurando la potenza
    • abbassa se la potenza trasmessa cala o se la tensione alla batteria supera una soglia
    • spegne il convertitore se Vin o In calano troppo

Possibili modifiche:

  • non sincrono con diodo a valanga o shottky → più semplice
  • serve un driver high-side per il pilotaggio del MOS
  • fusibili e diodi di protezione
  • componenti THT
  • misura corrente con LM358 (lab51 credo) usato da amplificatore differenziale

Definizione del problema

  • se la tensione del pannello è minore di quella della batteria la batteria si scarica sul pannello → serve un diodo
  • se la tensione del pannello è molto più alta di quella della batteria il pannello non lavora alla massima potenza e la corrente troppo alta potrebbe rovinare la batteria (evaporazione) → abbassare la tensione del pannello con un regolatore (switching altrimenti si dissipa potenza)
  • anche con la “tensione giusta” il pannello non lavora alla massima potenza → regolazione MPPT (calcola ciclicamente la potenza e aggiusta il duty-cycle del regolatore (di fatto è come se cambiasse l'impedenza vista dal pannello); in genere ci vuole un micro o un IC dedicato)
  • se la batteria è completamente carica → smettere di caricare o si rovina

Possibili soluzioni

Soluzione minima:

  • diodo

Soluzione con distacco pannello

  • si aggiunge MOSFET e misura tensione

Soluzione con tensione corretta e distacco pannello

  • si aggiunge regolatore

Soluzione con MPPT

  • si aggiunge un micro programmato per cercare il punto a massima potenza e gestire il distacco

Definizioni specifiche

2)
dai 100kHz in su, per avere una risposta più pronta e ridurre le dimensioni dell'induttore
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riservata/mppt.txt · Ultima modifica: 2018/01/08 23:36 da admin