Arduino - PV MPPT მზის დამტენი: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

ბაზარზე ბევრი დატენვის კონტროლერია. ჩვეულებრივი იაფი დამუხტვის კონტროლერები არ არიან ეფექტური მზის პანელების მაქსიმალური ენერგიის გამოსაყენებლად. ის, რაც ეფექტურია, ძალიან ძვირია.

ასე რომ, მე გადავწყვიტე გამეკეთებინა ჩემი დამუხტვის კონტროლერი, რომელიც ეფექტური და საკმარისად ჭკვიანია ბატარეის საჭიროებების და მზის პირობების გასაგებად. ის იღებს სათანადო ქმედებებს მზისგან მაქსიმალური ენერგიის მოსაპოვებლად და ბატარეის შიგნით მისი ეფექტურად ჩასმისთვის.

თუ მოგწონთ ჩემი ძალისხმევა, გთხოვთ, მიეცით ხმა ამ ინსტრუქციას.

ნაბიჯი 1: რა არის MPPT და რატომ გვჭირდება ის?

ჩვენი მზის პანელები მუნჯია და არ არის ჭკვიანი ბატარეის პირობების გასაგებად. დავუშვათ, რომ ჩვენ გვაქვს 12 ვ/100 ვატიანი მზის პანელი და ის გამოიმუშავებს 18V-21V- ს შორის, დამოკიდებულია მწარმოებლებზე, მაგრამ ბატარეები შეფასებულია 12 ვ ნომინალური ძაბვისთვის, სრული დატენვის პირობებში ისინი იქნება 13.6 ვ და იქნება მთლიანად 11.0 ვ გამონადენი ახლა მოდით დავუშვათ, რომ ჩვენი ბატარეები იტვირთება 13 ვ -ზე, პანელები იძლევა 18 ვ, 5.5 ა 100% მუშა ეფექტურობას (შეუძლებელია 100% იყოს, მაგრამ დავუშვათ). ჩვეულებრივ კონტროლერებს აქვთ PWM ძაბვის რეგულატორი ckt, რომელიც ძაბვას 13,6 -მდე ამცირებს, მაგრამ დენის მომატება არ აქვს. ის მხოლოდ იცავს ღამით პანელების ზედმეტი დატენვისა და გაჟონვისგან.

ასე რომ, ჩვენ გვაქვს 13.6v*5.5A = 74.8 ვატი.

ჩვენ დავკარგეთ დაახლოებით 25 ვატი.

ამ საკითხის მოსაგვარებლად მე გამოვიყენე smps buck კონვერტორი. ამ ტიპის გარდაქმნებს აქვთ 90% -ზე მეტი ეფექტურობა.

მეორე პრობლემა, რაც ჩვენ გვაქვს არის მზის პანელების არაწრფივი გამომუშავება. ისინი უნდა მუშაობდნენ გარკვეულ ძაბვაზე, რათა მიიღონ მაქსიმალური ხელმისაწვდომი სიმძლავრე. მათი გამომუშავება იცვლება დღის განმავლობაში.

ამ საკითხის გადასაჭრელად გამოიყენება MPPT ალგორითმები. MPPT (მაქსიმალური სიმძლავრის წერტილის თვალყურის დევნება), როგორც სახელი გვთავაზობს, ეს ალგორითმი აკონტროლებს პანელების მაქსიმალური ხელმისაწვდომ ძალას და ცვლის გამომავალ პარამეტრებს მდგომარეობის შესანარჩუნებლად.

MPPT– ის გამოყენებით ჩვენი პანელები გამოიმუშავებენ მაქსიმალურ ხელმისაწვდომ ენერგიას, ხოლო გადამყვანი კონვერტორი ეფექტურად აყენებს ამ მუხტს ბატარეებში.

ნაბიჯი 2: როგორ მუშაობს MPPT?

მე ამაზე დეტალურად არ ვისაუბრებ. თუ გსურთ გაიგოთ, გადახედეთ ამ ბმულს -რა არის MPPT?

ამ პროექტში მე თვალყური ვადევნე შეყვანის V-I მახასიათებლებს და გამომავალ V-I ასევე. შეყვანის V-I და გამომავალი V-I გამრავლებით ჩვენ შეგვიძლია გვქონდეს ძალა ვატებში.

ვთქვათ, ჩვენ გვაქვს 17 V, 5 A ანუ 17x5 = 85 ვატი დღის ნებისმიერ დროს. ამავე დროს ჩვენი გამომუშავება არის 13 V, 6A ანუ 13x6 = 78 Watt.

ახლა MPPT გაზრდის ან შეამცირებს გამომავალ ძაბვას წინა შეყვანის/გამომავალი სიმძლავრის შედარებით.

თუ წინა შეყვანის სიმძლავრე მაღალი იყო და გამომავალი ძაბვა დღევანდელზე დაბალი, მაშინ გამომავალი ძაბვა კვლავ დაბლა დაიწევს მაღალი სიმძლავრის დასაბრუნებლად და თუ გამომავალი ძაბვა იყო მაღალი მაშინ ახლანდელი ძაბვა გაიზრდება წინა დონეზე. ამრიგად, ის მუდმივად იცვლება მაქსიმალური სიმძლავრის წერტილის გარშემო. ეს რხევები მინიმუმამდე შემცირდება ეფექტური MPPT ალგორითმებით.

ნაბიჯი 3: დანერგვა MPPT არდუინოზე

ეს არის ამ დამტენის ტვინი. ქვემოთ მოცემულია Arduino კოდი, რათა დაარეგულიროთ გამომავალი და განხორციელდეს MPPT ერთ კოდის ბლოკში.

// Iout = გამომავალი დენი

// Vout = გამომავალი ძაბვა

// Vin = შეყვანის ძაბვა

// Pin = შეყვანის სიმძლავრე, Pin_previous = ბოლო შეყვანის სიმძლავრე

// Vout_last = ბოლო გამომავალი ძაბვა, Vout_sense = ამჟამინდელი გამომავალი ძაბვა

void regule (float Iout, float Vin, float Vout) {if ((Vout> Vout_max) || (Iout> Iout_max) || ((Pin> Pin_precious && Vout_sense <Vout_last) || (PinVout_last)))

{

თუ (duty_cycle> 0)

{

მორიგე_ციკლი -= 1;

}

analogWrite (buck_pin, duty_cycle);

}

სხვაგან თუ ((VoutVout_last) || (პი

{

თუ (მორიგე_ციკლი <240)

{duty_cycle+= 1;

}

analogWrite (buck_pin, duty_cycle);

}

Pin_previous = პინი;

Vin_last = ვინი;

Vout_last = Vout;

}

ნაბიჯი 4: Buck Converter

მე გამოვიყენე N- არხი mosfet მამლის კონვერტორის შესაქმნელად. ჩვეულებრივ ადამიანები ირჩევენ P- არხის mosfet- ს მაღალი მხარის გადასაყვანად და თუ ისინი აირჩევენ N- არხის mosfet იმავე მიზნით, ვიდრე მძღოლის IC იქნება საჭირო ან ჩატვირთვის სამაგრს ckt.

მაგრამ მე შევცვალე მამალი კონვერტორი ckt, რომ ჰქონოდა დაბალი გვერდითი გადართვა N არხის mosfet– ის გამოყენებით. მე ვიყენებ N არხს, რადგან ეს არის დაბალი ღირებულება, მაღალი სიმძლავრის რეიტინგები და ენერგიის დაბალი გაფრქვევა. ეს პროექტი იყენებს IRFz44n ლოგიკურ დონეს mosfet, ასე რომ ის შეიძლება პირდაპირ მართოს arduino PWM პინით.

უფრო მაღალი დატვირთვის დენისთვის უნდა გამოიყენოთ ტრანზისტორი კარიბჭესთან მიმართებაში 10 ვ გამოიყენოს, რათა mosfet მთლიანად გაჯერდეს და შემცირდეს ენერგიის გაფრქვევა, მეც იგივე გავაკეთე.

როგორც ხედავთ ckt– ზე, მე mosfet– ის ძაბვაზე დაყენებული მაქვს, რითაც პანელიდან +12 ვ ვიყენებ მიწას. ეს კონფიგურაცია მაძლევს საშუალებას გამოვიყენო N არხის mosfet მამლის გადამყვანისთვის მინიმალური კომპონენტებით.

მაგრამ მას ასევე აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები. ვინაიდან თქვენ გაქვთ ორივე მხარე -ძაბვა გამოყოფილი, თქვენ აღარ გაქვთ საერთო საცნობარო საფუძველი. ასე რომ ძაბვების გაზომვა ძალიან რთულია.

მე დავუკავშირე Arduino მზის შეყვანის ტერმინალებს და ვიყენებ მის –ve ხაზს, როგორც საფუძველი არდუინოსთვის. ჩვენ შეგვიძლია მარტივად გავზომოთ შეყვანის volateg ამ ეტაპზე ძაბვის გამყოფი ckt გამოყენებით ჩვენი მოთხოვნით. მაგრამ ვერ გავზომოთ გამომავალი ძაბვა ასე ადვილად, რადგან ჩვენ არ გვაქვს საერთო საფუძველი.

ახლა ამის გაკეთება არის ხრიკი. იმის ნაცვლად, რომ გავზომოთ ძაბვის აკროს გამომავალი კონდენსატორი, მე გავზომე ძაბვა ორ – ორ ხაზს შორის. მზის –ve გამოყენებით არდუინოს დასაბუთებლად და გამომავალი –ve სიგნალის/ძაბვის გასაზომად. მნიშვნელობა, რომელიც თქვენ მიიღეთ ამ გაზომვით, უნდა გამოაკლდეს გაზომილ ძაბვას და მიიღებთ რეალურ გამომავალ ძაბვას გამომავალ კონდენსატორზე.

Vout_sense_temp = Vout_sense_temp*0.92+float (raw_vout)*volt_factor*0.08; // გაზომეთ არასტაბილურობა შეყვანის gnd და output gnd.

Vout_sense = Vin_sense-Vout_sense_temp-diode_volt; // ძაბვის სხვაობის შეცვლა ორ საფუძველს შორის გამომავალ ძაბვაზე..

მიმდინარე გაზომვებისთვის მე გამოვიყენე ACS-712 მიმდინარე ზონდირების მოდულები. ისინი იკვებება arduino– ით და უკავშირდება შეყვანის gnd– ს.

შიდა ქრონომეტრები შეცვლილია, რომ მიიღონ 62.5 Khz PWM პინ D6– ზე. რომელიც გამოიყენება მოსფეთის დასაძრავად. გამომავალი ბლოკირების დიოდი საჭირო იქნება საპირისპირო გაჟონვის უზრუნველსაყოფად და პოლარობის საპირისპირო დაცვის მიზნით ამ მიზნით გამოიყენოს სასურველი დენის რეიტინგის schottky დიოდი. ინდუქტორის ღირებულება დამოკიდებულია სიხშირეზე და გამომავალი დენის მოთხოვნებზე. შეგიძლიათ გამოიყენოთ ბუკის გადამყვანების ონლაინ კალკულატორები ან გამოიყენოთ 100uH 5A-10A დატვირთვა. არასოდეს აღემატებოდეს ინდუქტორის მაქსიმალურ დენს 80%-90%-ით.

ნაბიჯი 5: საბოლოო შეხება -

ასევე შეგიძლიათ დაამატოთ დამატებითი ფუნქციები თქვენს დამტენს. ჩემს მსგავსად აქვს LCD ასევე აჩვენებს პარამეტრებს და 2 კონცენტრატორს მომხმარებლისგან შეყვანისთვის.

ძალიან მალე განვაახლებ საბოლოო კოდს და დავასრულებ ckt დიაგრამას.

ნაბიჯი 6: განახლება:- ფაქტობრივი სქემის დიაგრამა, BOM და კოდი

განახლება:-

მე ავტვირთე კოდი, ბომბი და წრე. ის ოდნავ განსხვავდება ჩემგან, რადგან მისი დამზადება უფრო ადვილია.