Caída de voltaje en la célula solar MPPT

La característica de una célula solar cargada es casi una fuente de corriente constante hasta que alcanzas un voltaje máximo y luego cae bastante rápidamente. El truco con MPPT es llegar al extremo de voltaje superior de esa región de corriente constante.

Creo que probablemente estés tomando demasiado corriente. Su algoritmo debe buscar un máximo para V * I f o la célula solar .

Su detección de corriente se encuentra en el extremo de la batería del circuito, debe estar mirando la corriente de la célula solar. Tampoco veo dónde está detectando el voltaje de la célula solar.

Su transistor de conmutación está conectado desde atrás hacia adelante según su diagrama, el diodo del cuerpo estará conduciendo y le dará una transferencia directa de entrada a salida con un poco de caída de voltaje. Al permitir la corriente para los LED, esto explica su entrada a la característica de salida.

Necesita unos condensadores de suavizado mucho más grandes en la entrada y la salida, además de los que se muestran, depende de su frecuencia, pero > = 220uF.

Es necesario verificar todo el sistema y usted necesita comprender cada parte. Puede que no sean solo los componentes los que tienen un problema. Por la apariencia de sus números de poder, tiene dos problemas (suponiendo que estaba usando algún tipo de fuente de luz constante para sus pruebas, si no está usando una fuente de luz constante, es posible que desee consultar a un psicólogo). También supondré que la configuración comercial está cerca del punto óptimo de potencia pico de su celda.

1. Es probable que el circuito diseñado no encuentre el punto de alimentación óptimo porque el número de voltaje (2.6 V en) no está cerca del punto óptimo para la celda y está consumiendo menos energía (109 mW frente a 168 mW de la configuración comercial) )

2. El circuito diseñado está consumiendo demasiada energía. De los 109 mW que obtuvo su circuito, se consumen 24 mW, lo que representa aproximadamente el 23% de su energía o un 77% de eficiencia. El circuito puede ser mejor que eso, los convertidores de CC a CC obtienen una eficiencia superior al 90% en estos días.

Sugerencias sobre dónde ir desde aquí:

1. Analice su algoritmo MPPT, esto puede ser difícil. Asegúrese de que sepa cómo funcionan . También hay diferentes algoritmos y algunos son más eficientes que otros. Otra cosa que probablemente querrás hacer es encontrar algún tipo de software de simulación para tener algo con qué comparar. La especia LT podría potencialmente usarse y es gratuita, y puede ser finagled para hacer casi cualquier tipo de simulación. Lo he usado para simulaciones de algoritmos MPPT antes. A veces hay que ser creativo y usar Laplace, fuentes B y comparadores para obtener resultados, pero se puede hacer. Incluso las células solares pueden simularse en la especia. También conecto un plugin para simulink pero es más difícil obtener acceso.

2. Averigüe dónde se está quemando la energía en su circuito. Esto se puede hacer con un alcance comprobando cada componente (como un voltaje diferencial con dos sondas a través de cada componente) se puede hacer un cálculo de potencia para el FET, el inductor y el capacitor. Asegúrese de entender cómo funcionan los buck converters . Sospecho que su forma de onda PWM puede necesitar ser optimizada, con respecto a sus valores de condensador e inductor. (Espero que tengas un osciloscopio). Spice también podría ser una excelente manera de encontrar problemas de energía. Simule su convertidor de CC a CC con componentes en especia, vea dónde está el drenaje de energía en cada componente. Luego compara tus formas de onda con el mundo real y observa las diferencias.

Lo que estás construyendo es complejo, debes entender cada pieza y asegurarte de que funcione diseñando primero las cosas (usa las ecuaciones de buck y asegúrate de que todo se verifique) y luego prueba y verifica la corrección. Si no lo hace, estará persiguiendo problemas como componentes cuando todo el sistema tiene un problema. También use la energía para su ventaja, los cálculos de potencia pueden recorrer un largo camino.

Parece que inicialmente usaste un transistor diferente pero ahora lo reemplazaste con el mismo. Sin embargo, no dijiste nada sobre la eliminación de R12? El punto es que si su circuito no es idéntico al módulo comercial, entonces no debe esperar que se comporte de esa manera.
Una vez que tenga el hardware idéntico , la única posibilidad restante es la programación de la MCU, por lo que si todavía tiene problemas, es porque no está utilizando el mismo algoritmo o el equivalente.

Usted alimenta la MCU directamente desde la célula solar, tiene niveles de energía muy bajos casi hasta las condiciones de trabajo de una MCU y, por lo tanto, creo que al comercial le importan las funciones de ahorro de energía de la MCU, no.

Las MCU de Attiny tienen funciones de ahorro de energía. Aquí puede leer sobre los modos de suspensión de ATTiny85.

Lea "administración de energía y modos de suspensión" en la hoja de datos de attiny85. Primero pruebe el modo inactivo, que funcionará con el PWM. Puede activarlo con la interrupción de PWM y hacer cálculos en cada ciclo e ir inactivo, o puede ser con una interrupción de temporizador más lenta, lo que le permite realizar cálculos en cada paso de 4-5 del PWM principal. Si no es suficiente, el modo de suspensión real lo hará. Pero PWM no funcionará allí. Tendrá que implementarlo con interrupciones del temporizador de vigilancia.

He hecho tu proyecto usando Atmega328p (Usa atmel studio y el código C nativo. Las API de Arduino son muy lentas para tu proyecto)

De todos modos, tuve resultados similares a los tuyos al principio. Aquí está cómo solucionarlo:

• Muy importante: capacitores de entrada en su módulo. Si no tiene capacitores de entrada (para su sistema, recomendaría ~ 1000- ~ 10000 uF) cada vez que encienda y apague ese mosfet, viajará en toda la curva VI del panel solar y si su La velocidad de los microcontroladores para comprender que el swing y la reacción al mismo es más lenta que la del swing VI, nunca atrapará el MPP. Una solución para esto es usar un microcontrolador más rápido y escribir mejor código con C y ensamblaje en línea. Esto es difícil. ¡Otra solución es usar capacitores de entrada más grandes! Lo que hacen es, esencialmente, reducir el swing de VI a un nivel que su microcontrolador pueda entender y reaccionar lo suficientemente rápido. Recuerde, esto es importante ya que si no soluciona este problema, su proyecto nunca funcionará. Para comprender y evaluar la oscilación del VI, simplemente escriba el código en PWM del ciclo de trabajo 0-100 y vea cómo cambia el voltaje de entrada del módulo. Si ves muchos armónicos (subidas y bajadas a.k.a oscilaciones de voltaje) esto significa que necesitas condensadores más grandes.

• Otro problema importante: ¿el panel solar está suministrando directamente energía ATTiny? Si ese es el caso, cuando realiza una PWM en el panel solar, es posible que reciba un LVD en el momento. Primero encienda el microcontrolador desde una buena fuente. Analiza tus resultados y algoritmo. Luego, intente alimentarlo con el panel solar y vea cómo van las cosas desde allí. ¿Porque con su configuración actual, tal vez el microcontrolador se está apagando? (Si es posible, proporcione datos del osilloscopio).

• ¿Qué ve su microcontrolador (como en el voltaje) en su entrada y salidas? Enviar a PC y observarlo. Si puede, por favor envíenos una copia. (Necesitará un gráfico de ciclo de trabajo vs voltaje / corriente en entrada y salida). Su único parámetro de controllabe es el ciclo de trabajo de PWM. Entonces, haz un gráfico.

Con más datos, podemos dirigir mejor su solución.

Buena suerte

Esta no es la respuesta que está esperando, pero es esencial saberlo para comprender por qué falló su diseño. Siempre comience con especificaciones como estas curvas antes de que comience un diseño, de lo contrario el fracaso es inevitable.

La línea de carga del PV a máxima potencia es el lugar de los puntos operativos. Sus cargas de LED de 20 mA pueden estar sobrepasando la capacidad de su celda, haciendo que el controlador sea inefectivo.

Hay 3 variables significativas;

• la capacidad de potencia del generador fotovoltaico V, I
• la temperatura ambiente
• la potencia de entrada solar / m2-m o en [W / m] a 25'C o una medida equivalente

[] [] 3

Variables de eficiencia en todas las matrices fotovoltaicas.

Para futuras investigaciones p>

Una vez que define Voc Isc o Pmax y Pin, entonces puede comenzar un diseño. El objetivo para la transferencia de potencia máxima se puede definir como la curva de impedancia emparejada vs T ['C], Pin (solar) y Pout max. entiendo que es una fuente de corriente de voltaje limitado con una línea de carga no lineal. Si puede simular la línea de carga con todas las variables, puede hacerlo funcionar tan bien como el comercial con un circuito MUCHO más simple. (como el simulador fotovoltaico)

Sé que esta respuesta no es tan detallada como la otra, pero creo que deberías cambiar tu R10 y R11 en una resistencia más grande (como 1k). Porque cuanto menor sea la resistencia, más corriente dibujará.