Controler MPPT pentru incalzire boiler de la panouri solare

[iop95]

Conditia pentru transfer maxim de putere este ca impedanta sarcinii sa fie egala cu cea a sursei.

In cazul de fata impedanta sarcinii este fixa - rezistenta de incalzire.

Impedanta sursei - rezistenta sa echivalenta este variabila, in punctul de putere maxima este Re=Ump/Imp.

Pentru a egala cele doua valori, se comuta (conecteaza) sarcina cu un anumit factor k.

Astfel tensiunea medie pe rezistenta este Us=k*Ump.

Puterea maxima a sursei in punctul de maxim Pv=Ump*Imp; rezistenta echivalenta a sursei fiind Re=Ump/Imp

Ideea este de a modifica acel k astfel incat cele doua rezistente sa fie egale, Re=Rs, respectiv cele doua puteri egale.

Pv=Ump^2/Re = Ps=Us^2/Rs =(k*Ump)^2/Rs; de aici rezulta Rs=k^2*Re (sau Re=Rs/k^2); deci trebuie modificat k astfel incat sa se mentina egalitatea respectiva.

Ca si observatie, cum k are valoarea maxima 1, rezulta ca Rs ar trebui aleasa egala cu valoarea minima Re, care apare la puterea maxima furnizata (iradierea maxima).

 

 

[informer]

1 oră în urmă, iop95 a spus:

Ca si observatie, cum k are valoarea maxima 1, rezulta ca Rs ar trebui aleasa egala cu valoarea minima Re, care apare la puterea maxima furnizata (iradierea maxima).

Da, asa e, de aceea am si propus in teste o rezistenta de sarcina cu valoare apropiata de Umpp / Impp la iluminare maxima.

 

Ca si paranteza la ceea ce s-a propus cu sursele DC/DC, eu zic ca toata "smecheria" la MPPT este sa "storci" cat mai mult din energia pe care o poate furniza panoul. Daca sursa in cauza nu are un randament foarte bun care sa se mentina in toata plaja de variatie a iluminarii PV (care este semnificativa), castigi intr-o parte si pierzi in alta.
Vreau sa subliniez aici ca nu ma refer la cazul cand "ai energie si n-ai ce face cu ea" si atunci o redirectezi la incalzire, ca decat sa se piarda... ma refer strict la cazul cand incalzirea este scopul principal.

De ex., in cazul meu unde sunt 4 rezistente de incalzire, pot sa le aleg in asa fel incat puse toate 4 in paralel sa rezulte o rezistenta echivalenta apropiata de Umpp/Impp despre care vb anterior. Pe masura ce iluminarea scade si puterea generata scade si ea, as putea sa decuplez cate o rezistenta  incat tensiunea panoului sa nu scada exagerat si sa ma mentin cat de cat in apropiere de Mpp-ul curent. N-am facut calculele dar este f. posibil sa obtii procentual un randament mai bun al folosirii energiei din panou decat risipind energia sub alte forme... si toate astea cu 3 "contacte".
Sigur ca varianta din topic cu comutarea sarcinii vine si ea cu niste dezavantaje dar pana la urma ce solutie are numai avantaje?  

Editat Ieri la 08:15 de informer

[sesebe]

Mie din calcule mi-a rezultat alt riplu de tensiune pe condesatorul de întrare. Am vrut sa fac și eu simulare dar am constatat ca s-a bulit sistemul de operare de laptopul de la servici unde aveam pspice cu licență. Deocamdată nu mai am cum face simularea iar pina ajung din nou pe la servici pe la colegii de la IT subiectul va fi deja uitat. 

[ionut120v]

Acum 22 ore, informer a spus:

Ce randament ati reusit sa obtineti la o sursa DC-DC in comutatie de max. 3kW pentru diverse puteri de iesire (diverse iluminari ale PV)? 

Randamentul global pentru buck este 97 % in full load si 98% la  70% puterea totala 3 Kw raportul tensiunilor intrare/iesire 1.25.

Randamentul global pentru forward izolat este de 93% in full load si 95% la 70% puterea totala 3 kw, raportul tensiunilor bucla deschisa unda continua in sarcina/ tensiune de iesire in sarcina 1,25.

Regimul de unda continua la forward insemna factor de umplere aprope 50% cu dead time de rigoare pentru a evita cress over-ul, pentru sic mosfet in jur de 200 n

 

la puteri mai mici cu tensiuni de iesire mai mici pe rezistenta randamentul e slab, la 20% pe o rezistenta calculata pentru puterea nominala randamentul e vreo 40%(worst case), dar puterea disipata in sursa e mica, puterea maxima disipata in sursa este pentru puterea de iesire maxima.

Daca doriti o imbunatatire  a randamentului la puteri mici trebuie folosite mai multe rezistente adecvate.

In principiu puteti folosi 4 rezistente pentru 16 trepte de putere (4 bit) de valorile R R/2 R/4 R/8(in conductivitati 1S, 2S, 4S, 8S) sau sistem decadic o bucata 1R 2 buc R/2 si o bucata R/5 pentru 10 trepte.

N.B. sistemul pe 4 bit se poate folosi si direct fara DC/ DC.

Editat 16 ore în urmă de ionut120v

[informer]

Acum 16 minute, ionut120v a spus:

Randamentul global pentru buck este 97 % in full load si 98% la  70% puterea totala 3 Kw raportul tensiunilor intrare/iesire 1.25.

Randamentul global pentru forward izolat este de 93% in full load si 95% la 70% puterea totala 3 kw, raportul tensiunilor bucla deschisa unda continua in sarcina/ tensiune de iesire in sarcina 1,25.

Regimul de unda continua la forward insemna factor de umplere aprope 50% cu dead time de rigoare pentru a evita cress over-ul, pentru sic mosfet in jur de 200 ns.

Va multumesc pt. raspuns!
Sunt interesat sa fac un "studiu" comparativ al variantelor pe care le am, chiar daca ma costa ceva, mai mult pt. placerea mea personala decat pt. ca ar folosi neaparat altcuiva.
Pt. inceput as vrea sa va intreb daca bobinele pe care le folositi sunt manufacturate sau sunt componente standard in oferta vreunui producator. Intreb asta pt. ca n-am vreo practica in realizarea de bobine/transformatoare (mai ales pt. asemenea puteri) si nici nu tin sa o dobandesc.  
Sarbatori Fericite!

 

L.E. Pe mine ma intereseaza in principal randamentul la puteri mai mici... acolo e de fapt nevoie de toata "optimizarea" asta... vara cand nu-i nici un nor si soarele-i sus, este energie destula, nu te mai uiti la cativa Wh... :))) 

 

Editat 16 ore în urmă de informer

[ionut120v]

Personal majoritate inductoarelor si trafurile le fac singur, dar se pot folosi si gata facute si combinate serie parealel pentru a obtine parametri doriti, pentru buck si forward valorile nu sunt critice e o valoare minima care dicteaza curentul maxim de impuls iar in sus limita sunt pierderile pe rezistenta conductorului si gabaritul.

[informer]

Acum 16 minute, ionut120v a spus:

Personal majoritate inductoarelor si trafurile le fac singur, dar se pot folosi si gata facute si combinate serie parealel pentru a obtine parametri doriti, pentru buck si forward valorile nu sunt critice e o valoare minima care dicteaza curentul maxim de impuls iar in sus limita sunt pierderile pe rezistenta conductorului si gabaritul.

Am inteles!
Puteti face o estimare de pret GROSIERA a unei surse DC/DC cu putere maxima de 3kW care ar putea fi folosita pt. tracking MPP intr-o aplicatie cum ar fi cea depre care e vorba in acest topic? 
As vrea sa subliniez termenul GROSIERA, m-ar interesa pt. evaluarea initiala nu ca sa fac achizitia...   

Multumesc!

 

L.E. Intrebare colaterala: Oare m-ar interesa sa fac o sursa IZOLATA in scenariul din acest topic? M-ar ajuta cu ceva? (intreb pt. ca observ ca randamentul scade...)

Editat 15 ore în urmă de informer

[mihaiaurul]

22 hours ago, dumitrumy said:

Pai daca PV este generator de curent

Puteti explica de ce considerati PV un generator de curent ?
Scuze @informer pentru interventie.

[dumitrumy]

Acum 1 oră, mihaiaurul a spus:

Puteti explica de ce considerati PV un generator de curent ?
Scuze @informer pentru interventie.

Este o discrepanta atat de mare intre cat pari de bun la microcontrolere (cel putin pt. mine din afara) si cat pari de (interzis de forum) la analogic, incat de mult ma intreb daca nu faci misto de noi. Daca o linie dreapta dintro caracteristica nu iti induce ideea de constant, ce vrei sa discutam.

##############################################

EDIT:

EDIT 2:

Editat 13 ore în urmă de dumitrumy
completare continut

[mihaiaurul]

13 minutes ago, dumitrumy said:

Daca o linie dreapta dintro caracteristica nu iti induce ideea de constant, ce vrei sa discutam.

Linia verticală din partea dreaptă a punctului (zonei) MPP nu este tot dreaptă ?
In partea stangă a MPP avem sursa de curent (curent aproape constant, se modifica tensiunea).
In dreapta MPP avem sursă de tensiune (tensiunea ramane aproape constanta, se modifica curentul)
Eu așa înteleg. Greșesc ? Unde ?

Editat 14 ore în urmă de mihaiaurul

[digitalelectron]

 

2 hours ago, informer said:

Am inteles!
Puteti face o estimare de pret GROSIERA a unei surse DC/DC cu putere maxima de 3kW care ar putea fi folosita pt. tracking MPP intr-o aplicatie cum ar fi cea depre care e vorba in acest topic? 
As vrea sa subliniez termenul GROSIERA, m-ar interesa pt. evaluarea initiala nu ca sa fac achizitia...   

 

Se pare ca ajungi la concluzia mea de la inceput ca uneori nu merita sa te chinui cand deja exista solutii:

MPPT - undeva la 300 US$ la 220VDC out cu 30A - 6.6Kw

 

Pe alibaba sint mai ieftine (enspe mii de modele) cam 100-200US$. Daca gasesti ceva la 10A sau 20A la 220VDC e posibil sa fie sub 150US$ dar .... trebuie rupt site-ul in doua la cautari.

 

https://vi.aliexpress.com/item/1005003101705453.html

 

 

 

[mihaiaurul]

11 minutes ago, digitalelectron said:

Se pare ca ajungi la concluzia mea de la inceput ca uneori nu merita sa te chinui cand deja exista solutii

Lasă-l domnule să se chinuie și să pună intrebări. Așa mai aflăm și noi lucruri noi.
Pe google sigur știe să caute. Nu apela la elforum pentru asta,
 

[dumitrumy]

1 oră în urmă, mihaiaurul a spus:

Greșesc ? Unde ?

Cand bantui fara rost la analogic. 

[informer]

Acum 2 ore, digitalelectron a spus:

 

 

Se pare ca ajungi la concluzia mea de la inceput ca uneori nu merita sa te chinui cand deja exista solutii

 

Vedem, vedem, inca n-am ajuns la vreo concluzie  ...
Sigur ca mai trebuie sa ai si incredere in specificatiile acelea... ceea ce daca intrebi in stanga/dreapta posibil sa nu gasesti multa lume care sa fie pentru... . 
Oricum $300 nu-i chiar asa putin avand in vedere ca "jucaria" de la care am pornit discutia m-ar costa $120 daca as cumpara toate piesele iar daca le gasesc pe majoritatea "prin sertare", ceea ce-i probabil, nu ma costa mai nimic in afara de manopera...  

Sarbatori Fericite!
 

L.E. Mai scriu una alta, ca ma plictisesc... :)))
Eu NU sunt contra produselor gata facute in general si cu atat mai putin a celor de firma... nu stiu de ce s-a inteles asa.
Ca exemplu, la inceputul anului am pus doua panouri pe-o terasa special ca sa incarc doua acumulatoare de 12V inseriate  si sa luminez curtea noaptea... si n-am cumparat un "incarcator solar PWM" de pe Aliexpress cu $30, am cumparat un Victron 75/15 pe care am dat fix 556 lei, cu garantie 4 ani la o firma din TM.
Asa ca nu-i ca si cand n-as avea incredere in firmele consacrate si in produsele lor... dar pur si simplu mi se pare over engineering sa pui un convertor ca sa incalzesti niste rezistente...  

Editat 11 ore în urmă de informer