Chargere fotvoltaice cu impulsuri MPP ajustabile

[cavit]

 Pentru a optimiza randamentul de conversie al unei arii fotovoltaice sau in principiu al unui generator electri c in general trebuie adaptata tensiunea pe care o furnizeaza acesta cu tensiunea folosita de consumatori.

 Pentru sistemul fotovoltaic sunt utilizate convertoare DC/DC.

 

 Pot fi folosite atit convertoare buck , boost  sau surse de tip foreward sau rezonante in diverse topologii push pull sau punte.

 

 In cazul sistemelor offgrid se doreste o tensiune rezonabila de peste 100v l aria pv si o tensiune mica de 24 48 v la baterii, in acest caz pot fi folosite convertoare buck sau surse coboritoare cu transformator convertorul buck se poate folosi pana pe la rapoarte de 3/1 intre tensiunea de intrare si iesire.

 

 Pentru invertoarele ongrid sunt folsite de obicei convertoare boost care alimenteaza modulatorul sinusoidal.

 

 pentru aimplementa MPPT pe ricare din aceste convertoare este nevoie de un controller sau un DSP, dar se pot obtine performante apropiate si prin simpla stabilizare a tensiunii la intrare.

 

 acest lucru se poate face simplu cu ajutorul amplificatorului de eroare si referintei din controllerele pwm clasice ca tl 494, 3525, 3825.

 

 Practic sursa citeste si stabilizeaza tensiunea la intrare, cu ajtorul unui potentiometru poate fi reglata manual in apropierea MPP.

 

 Ajustarea se face sezonier in functie de temperatura de afara diferentele intre aceasta si un True MPPT sunt de 2-3%, pe aceata sursa se poate implemenat foarte simplu un MPPT,: cu un repetor se preia de pe divizorul de citire de unde citeste si driverul de pwm si iesirea pwm integrata a controllerului se aplica pe intrarea neinversoare a amplificatorului de eroare a din 494 in loc de potentiometru.

 

 pierdera majora de randament este iarna cu bateriile descarcate , deoarece apar doua aspecte contrarii :1

1 MPP e la tensiune mai mare pe frig si

2 tensiunea pe baterille descarcate e mai mica.

practic un panou cu MPP 18v la -5 grade e obligat sa debiteze 12,5v

 

 Cu acest tip de charger el va scoate in jur de 18 indiferent de starea bateriilor.

 

 pentru cazul cel mai simplu al unui sitem cu incarcare directa adica panou de 12 baterie de 12 sau orice alte tensiuni egale un invertor buck e solutia optima.

 

 Controlul incarcarii se poate face cu un invertor identic cu dump load care citeste tensiunea tot la intrare pe baterie sau cu invertorul chargerului citind tensiunea de la iesire.

 SIstemul poate functiona fara charger doar cu regulatorul cu dump load, dar eficienta are de suferit mai cu seama iarna.

 

 Fara regulatorul de incacare nu poate functiona deoarece bateriile vor fi distruse.

 pe acest regulator poate fi implementata si incarcare stadiala dar e complicat.

 

 Simplu si cu performante chiar mai bune este incarcarea cu impulsuri care se realizeaza simplu impartind bobina de la iesirea convertorului chargerului in 2:

 o parte scurta de la iesirea din tranzistor pana la baterii si una mai lunga de la baterii pana la consumatori, la iesire pentru consumatori va fi montat si condensatorul de filtraj, regulatrul cu dump load sau cititorul care comanada invertorul chargerului va citi tensiunea pe acest condensator care este valoarea integrata a tensiunii pe baterii.

 

 Acest tip de incarcare previne sulfatarea si nu necesita supratensiuni mari in faza de absorbtie practic tensiunea se poate regla in jur de 13,9 14 v pe baterie vara si 14, 1 14,2 iarna, permite incarcarea rezonabila baterilor cu gel care nu pot fi supravoltate deoarece se usuca gelul.

 in cazul bateriilor cu gel sistemul e chiar mai bun decat incarcarea stadiala deoarece in curent continuu acestea se polarizeaza si nu mai ia curent, si pe de alta parte nu pot fi supravoltate, mai mult de 14,1 14,2 nu se poate aplica.

 

 SIstemul meu are doua convertoare buck identice si lucreaza la 120v am gasit mpp la 173v acum iarna este mentinut acolo indiferent de tensiunea de pe baterii, bateriile cu gel sunt setate la 142v cu ajutorul regulatorului cu dump load.

 

 In cazul unor astfel de sisteme pe tensiune mai mare se poate folosi la charger si un invertor boost, in acest caz se va cabla aria fotovoltaica la tensiune mai mica decat cea a bateriilor de exemplu aria pe 60 v ,mpp va fi pe la 85v si bateria pe 120v punctul de incarcare la 140 142v, la fel bobina va fi impartita in 2 pentru a realiza incarcare cu impulsuri.

 

 in cazul unor sisteme de putere mai mare pe 24 sau 48v de dorit ar fi ca tensiunea  la iesirea panourilor sa fie de 120 -500v din motive de sarme.

 

 In acest caz se va folosi o sursa foreward cu redresare sincrona la iesire, la fel droserul de la iesire va fi impartit in 2 ca la invertoarele de mai sus, sistemul va functiona cu baterii si invertoare standard de 24 sau 48v.

 

 In acest caz se pot folosi in primar la 200- 500 v mosfet cu carbura de siliciu pentru pierderi mai reduse.

 

 Acest tip de sistem permite o libertate totala in alegerea panourilor, astfel se pot folosi panouri film subtire amorfe la 40 100v chiar si pe sisteme cu baterii la 12v.

 

 

[cavit]

 Schema generica a chargerului si regulatorului si cele 2 module buck foto.

 Se observa partea scurta a bobinei 4 spire pe u tor de ferita a 125 sistemul functioneaza  la 120v.

 

[cavit]

 Functionarea chargerului cu impulsuri prezenta implusurilor verificata cu un bec de12v 5w in serie cu un condensator fix de 1 micro la 250v pe trei baterii din sirul de 10

[cavit]

 Scuze ca mai pun un post separat dar nu stiu ce se intimpla ca se zapacesc atasamentele cand vreau sa editez.

 

 O precizare in legatura cu condensatorul rosu din prima poza cel de 4,7 micro la 400 de pe panouri dela intrarea in caharger, pus si simplu nu prea facea fata, aveam pe el o componenta alternativa de 6v efectiv si avea cam 30 grade tinind cont ca aerul din jur avea 4 grade.

 

 Am mai adaugat unul de 1 micro la 400 dar pentru curent efectiv mult mai mare ca acesta, problema s-a rezolvat a ramas mai putin de 0,5 v efectiv, nu am folosit electrolitice, nu a fost nevoie nu am componete de joasa frecventa.

 

 Electroliticele singure nici nu pot fi folosite caci le fierbe, deoarece au rezisstenta interna de caa 10 ori mai mare ca aceste condnsatoare de plastic.

 

 Condensatorul trebuie montat cat mai aproape de tranzistor si dioda, cel rosu era la caa 3cm dar pe celalalt l-am pus chiar pe terminale, astfel bucla de frecventa mare are o lungime totala mai mica de 6 cm incluzand lungimea terminalelor si lungimea efectiva a condensatorului.

 

 In cazul in care doriti sa implementati un MPPT pe acest charger e de dorit ca shuntul de curent sa fie montat inainte de condensatorul de la intrare in afara buclei de frecventa chiar daca integrati ce cititi de pe el, asta deoarece pot sa existe cuplaje parazite chiar si cu integrator care pot zapaci partea digitala.

Editat Ianuarie 29, 2016 de cavit