MPPT analogic

[addy]

Salutare dragii mei.

 

De multa vreme am in plan un MPPT analogic, deoarece la PIC-uri, arduino etc nu ma pricep, n-am lucrat cu ele, in schimb am ceva experienta atat cu sursele in comutatie cat si cu electronica analogica in general.

 

Am cautat ceva documentatie si nu prea am gasit, in schimb undeva mi-a atras atentia o idee trasnet:

logaritmul tensiunii + logaritmul curentului = ceea ce imi trebuie mie.

 

Cum in vara asta ma apuc de constructia casei, mai am putin si trebuie sa trec pe fotovoltaice.

Ieri am facut intr-un final o schema mica-mititica de multiplicator analogic folosind principiul de mai sus.

 

 

Azi am facut obiectul pe un cablajutz mic-dragalas si se pare ca functioneaza okay, dar s-a facut cam seara si n-am mai prins mare lucru (adica lumina pe fotovoltaice). Prevad totusi ca va trebui doar sa umblu la rezistoarele sumatorului, R6 si R7, pentru a gasi optimul multiplicarii intre tensiune si curent, si la rezistorul R9 care dicteaza amplificarea rezultatului .

Am in minte cam tot ce trebuie, inclusiv partea de putere, dar sunt si destule puncte neclare inca (de exemplu circuitul "perturba si observa", pe care am incercat sa-l simulez cu un simulator cam slabutz si nu prea vrea sa mearga), pe care sper sa le rezolv pe masura ce ajung la ele, poate si cu ajutorul celor mai avansati de pe acest forum, daca sunt draguti.

 

Daca vedeti neajunsuri, please.... be my guests.

[addy]

O slabiciune ii gasesc, totusi. U2 amplifica in tensiune tot ce e diferit fata de referinta cu D3; s-ar putea ca rezultatul sa fie amplificat prea tare. As fi putut sa folosesc circuitul U2 ca amplificator inversor, si sa amplific astfel curentii care trec prin R6 si R7, folosind astfel intrarea inversoare a lui U2 ca masa virtuala... dar n-as mai avut compensarea cu temperatura pe care o face D3... sau as fi putut s-o fac cumva?

[miron1947]

Cautati pe forum ca a mai fost discutat montajul solar traking.

http://www.tehnium-azi.ro/topic/2477-orientare-solara/?do=findComment&comment=22615

Editat Aprilie 9, 2017 de miron1947

[addy]

Salut. Nu tracking imi trebuie, ci MPPT. Este subiect deja aici, sigur ca l-am gasit, inainte de a posta, dar este pe baza de logica iar eu as vrea sa implementez altceva.

 

Revenind, ceea ce urmeaza sa fac maine este sa urmaresc daca semnalul de la iesire creste liniar cu logaritmul tensiunii respectiv curentului produse de panourile de test pe care le-am pus in spatele blocului. Ideal ar trebui sa obtin la iesirea lui U1, de fapt mai precis pe dioda D1 o tensiune de genul:

la 10mA prin shuntul R1, sa zicem 500mV

la 100mA 550mV

la 1A 600mV

la 10A 650mV

 

Desigur, cifrele ar putea fi altele, ideala ar fi insa monotonia acestei distributii. Adica o crestere de tensiune liniar proportionala cu logaritmul curentului prin panouri.

 

Apoi, la dioda D2 am de asemenea o crestere monotona a tensiunii pe dioda proportionala cu logaritmul tensiunii aplicate, ma rog cu o mica eroare, deoarece dioda nu are catodul conectat la un "minus 0,6V", dar rezultatul final e suficient de precis, cred, pentru ce vreau aici. Deoarece in curba MPP, ceea ce cpnteaza este ca produsul celor doua valori, deci suma logaritmilor corespunzatori, sa fie maxima; pe curba MPP intervalul este destul de larg si asta permite erori minore, si sper ca pierderea corespunzatoare de putere sa fie infima, sau eventual multiplicarea sa fie compensabila din R7.

 

De fapt cred ca voi demonta putin circuitul de pe pozitie si-l voi pune pe masa de lucru sa verific ceea ce tocmai am scris mai sus...

Editat Aprilie 9, 2017 de addy

[gsabac]

Ideea este foarte buna.

Rezultatul celor 2 amplificatoare logaritmice sunt logaritmi in baza "e" fiecare inmultiti cu cite o constanta.

Deci trebuiesc potrivite constantele sa fie egale, ca rezultatul sa fie intradevar o constanta inmultita cu

 logaritmul puterii. Asa ar trebui sa faca circuitul din postarea #1, unde remarc o dispunere neadecvata a diodei D1,

 care trebuie cuplata cu intrarea 2 a circuitului operational. Deci rezultatul este un logaritm care se modifica extrem de putin

 cu variatia curentului sau tensiunii. Aceasta variatie trebuie folosita pentru tatonarea pozitiei de putere maxima.

In orice mod ati gindi solutia, nu vad cum se poate face un sistem de reglaj automat, decit prin tracking analogic,

 deoarece nu exista un vector utilizabil, ci numai marimi scalare.

Urmatoarele caracteristici trebuiesc rezolvate: 

- dioda D1 nu este compensata termic;

- diodele D2 si D3, ca si perechea pentru D1, trebuiesc perechi absolute si puse in incinta termostatata;

- pentru o variatie utilizabila trebuie revenit la linear din logaritmi.

De aceea cred ca mai bune sunt multiplicatoarele analogice cu circuite integrate sau cum nu doriti, la

 microcontrollere care fac inmultiri perfecte, memoreaza datele, revin si merg spre o solutie optima.

 

@gsabac

[addy]

........ Asa ar trebui sa faca circuitul din postarea #1, unde remarc o dispunere neadecvata a diodei D1,

 care trebuie cuplata cu intrarea 2 a circuitului operational. ...

 

Oooops. Cred ca mi-a scapat, ia sa ma uit in simulatorul unde am tot chinuit circuitul zilele trecute...

corect. Fir-ar sa fie, o sa carpacesc acush pozitia...

Mi s-a parut mie ca nu prea mergea corespunzator, pe ultimele raze de lumina.

[addy]

...... Aceasta variatie trebuie folosita pentru tatonarea pozitiei de putere maxima.

In orice mod ati gindi solutia, nu vad cum se poate face un sistem de reglaj automat, decit prin tracking analogic,

 deoarece nu exista un vector utilizabil, ci numai marimi scalare.

......

- dioda D1 nu este compensata termic;

- diodele D2 si D3, ca si perechea pentru D1, trebuiesc perechi absolute si puse in incinta termostatata;

- pentru o variatie utilizabila trebuie revenit la linear din logaritmi.

....

Multumesc mult pentru interventie. Altfel ramanea dioda aia asa si cine stie cat ma chinuiam cu circuitul care nu ar fi functionat corespunzator.

Dioda D1 m-am gandit ca nu e nevoie sa fie termocompensata din doua motive:

• variatia ei de tensiune directa va fi simultana cu a diodei D2.
• semnalul obtinut la iesirea multiplicatorului va avea variatie de tracking pe termen scurt, indiferent ca exista variatie termic pe termen lung.
• temperatura zonei in care vor lucra va fi cvasiconstanta, 23 de grade +1 1 grd, ptr ca vor fi indoor in cel mai rau caz as putea sa pun controllerul de putere in carcasa separata, daca e cazul (adica daca circuitul acesta nu functioneaza corespunzator la variatii de temperatura). Poate ca ar fi mai bine desigur sa gasesc o cale pt termocompensare, dar nu stiu cum...

Pentru a genera un vector de lucru, mecanismul "perturba si observa" va perturba factorul de umplere al blocului de putere; voi prelua semnalul la iesirea acestui multiplicator si il voi "memora" pe un condensator printr-un rezistor; adica un integrator.; o intrare a unui comparator va vedea semnalul multiplicatorului direct, cealalta intrare va vedea condensatorul. Astfel obtin o iesire 0 sau 1 in functie de scaderea sau cresterea puterii...

[gsabac]

Din experienta proprie cu diode perechi si termocompensate nu rezulta decit proiecte teoretice, pentru studenti

 si simulari perfecte deoarece modelele sunt identice. Este bine sa renuntati la logaritmarea cu orice tip de semiconductor,

dar puteti folosi multiplicatoare analogice cu circuite integrate.

In legatura cu memorarea analogica, trebuie sa discerneti directia de crestere sau scadere a factorului de umplere,

 prin "tangenta" curbei, care este sub forma de clopot, asa cum ati aratat in postarea #7. Desigur trebuie facuta aceasta

 optimizare in functie de puterea necesara de incarcat acumulatorii tampon, in corelatie cu frina electromagnetica.

 

@gsabac

[addy]

Am pu circuitul pe masa din laborator, l-am alimentat si am incercat functionarea logaritmorului de curent.

Surpriza neplacuta. Nu simte absolut nimic sub cca 0,4A. Peste acest curent pare a se comporta normal (dar n-am insistat, suparat fiind pe nefunctionare.). Integratul folosit este un 258. Ar fi trebuit sa functioneze cu intrarile "la masa", conform datashetului. Cred ca o sa-l schimb cu un 393 si revin. (da, am rezistoare prevazute ca sarcina pentru 393, nu le-am montat insa, crezand ca cu operationalul o sa functioneze).

[gsabac]

Rezistenta suntului este prea mica, folositi 100 mOhmi, la 10A cade pe ea 1V.

 

@gsabac

[addy]

Nuuuuu, ca ar avea pierdere mare de putere si nu vreau. Enorma. Circuitul trebuie sa functioneze (intr-un final) corect de la curenti de 20-30mA in sus pana spre 30-50A

Pot sa-l fac pana la urma pe tranzistoare discrete, nu e prima data cand fac chestii de-astea cand nu sunt multumit de integrate :D

 

Am pus LM393, acum functioneaza; am schimbat si dioda, trebuie sa caut o dioda care sa aiba o caracteristica mai "spre 0,5V" deoarece cea care a fost prima dadea cca 0,3 si asta de acum da 0,2V la curenti de cca 50mA prin sunt. S-ar putea sa fiu insa multumit la final si cu aceste tensiuni. Pare sa functioneze intr-adevar logaritmic (desigur, asta era si de asteptat.)

[addy]

Waaatf!

Noaptea e un sfetnic bun

Tocmai m-am trezit. "De ce naiba nu merge?"

La naiba!. Sensul curentului prin sunt! Trebuie invers. Pe pinul (-) am amplifului trebuie sa se formeze o masa virtuala, asta inseamna ca nu pot obtine un (+) pe iesire dintr-un (+) pe intrarea inversoare, Ce eroare stupida!

[addy]

Hm. Era bine. Dar tot nu functiona corespunzator primul logaritmor. Am testat din nou tensiunile pe dioda D1 la diversi curenti prin sunt si obtineam o curba ciudata, nu o dreapta (monoton crescatoare)

 

10mA - 186mV

33mA - 195mV

100mA - 162mV

330mA - 230mV

 

Apoi am pus un condensator pe dioda si acum obtin aproximativ o dreapta, dar cu pretul unei oscilatii zdravene pe iesirea orimului operational. Tot nu e bine, trebuie sa vad ce se mai poate face.

[addy]

Sunt oscilatii si fara condensator pe dioda, asta e problema (deocamdata). Trebuie sa le amortizez. Mananc ceva si apoi ma bag iar la lucru.

[gsabac]

Puteti experimenta montajul Dvs. si va urez succes, dar va prezint

 un circuit analogic care masoara puterea cu o acuratete de 1-2%, in urmatoarea schema:

     

  http://danyk.cz/wmetr_en.html

Circuitul AD633 se gaseste la preturi modice si este usor de implementat pentru masurarea puterii,

 deoarece functioneaza linear in 4 cadrane.

Circuitul este prezent in simulatoarele IDE, Multisim,  Proteus ISIS, Orcad si deasemenea se gaseste

 modelul si grafica, pentru simularea in LTSpice.

Acest circuit poate fi o baza corecta de plecare, pentru optimizarea puterii instalatiei solare.

 

@gsabac

Editat Aprilie 10, 2017 de gsabac