Re: Regolatore MPPT ricarica batteria al Pb
Inviato: dom 9 mag 2021, 19:52
Quel circuito è un classico convertitore buck, fornisce in uscita una tensione pari a quella impostata (di riferimento).
Quando è in funzione e la tensione in uscita è più bassa, il controllore legge una tensione più bassa del riferimento e corregge il duty cycle aumentandone il valore fino al suo massimo ma quando la tensione in uscita è pari a quella di riferimento il duty cycle si stabilizza con un valore tale da mantenere quella tensione e non può scendere. Se ipotizzi un duty cycle basso e la tensione in uscita è quella di batteria carica significa che qualcosa matematicamente non sta funzionando.
Esempio:
Se in ingresso hai 30V e il controllore è impostato per avere 12V in uscita, il duty cycle (tralasciando le perdite dei mosfet, filtro LC ecc...) avrà un valore circa 12V/30V -> 0.4 (40% Q1 in saturazione e 60% Q2 spento).
Se in ingresso hai 16V il duty cycle sarà circa 16V/12V -> 0.75 (75% Q1 in saturazione e 15% Q2 spento).
Per poter sfruttare al meglio il pannello fotovoltaico occorre migliorare quel circuito mettendo uno shunt per leggere la corrente in ingresso e uno per monitorare la corrente di carica della batteria, il controllore deve intervenire nel duty cycle modificando la corrente di carica in base alla potenza disponibile al momento dal pannello. Se passa una nuvola non avremo la massima potenza e quindi la corrente di carica dovrà variare altrimenti la tensione fornita dal pannello crollerà. Immagina di andare in bici e con la dinamo alimenti prima una lampadina, la pedalata è tranquilla poi colleghi cento lampadine, lo sforzo che fai non è uguale a prima e con le cento non riesci a pedalare perché è un carico troppo grande.
Il controllore deve intervenire sulla corrente di carica per sfruttare possibilmente il punto di massima potenza del pannello tramite un algoritmo molto semplice: in un primo istante moltiplichi la tensione del pannello per la corrente che sta fornendo il pannello (corrente non di carica batteria) e memorizzi il risultato poi aumenti di poco il duty cycle che agisce sulla corrente di carica della batteria (aumenti il carico) e rifai le misurazioni con la moltiplicazione, se il nuovo risultato è maggiore del primo puoi aumentare il duty cycle altrimenti lo abbassi e ripeti il ciclo finche non si stabilizzerà nell'intorno del punto di massima potenza (con questo algoritmo il calcolo oscillerà leggermente e il duty cycle non starà fermo però ottieni quasi il massimo).
Attenzione ad usare i mosfet logic-level, la Vgs (th) quando è bassa è molto sensibile, meglio usare i mosfet normali e data l'alta frequenza di switching opterei per IPP80N06S02-09 oppure STP55NF06 o meglio ancora BSC097N06NS che hanno capacità gs più basse e tempi di accensione/spegnimento molto più bassi che si traduce in minore dissipazione termica.
Attenzione anche alla corrente che fornisce il driver per i gate dei mosfet, più è alta la frequenza e minore dev'essere il tempo per caricare/scaricare i gate quindi in base alla quantità di carica nel tempo -> gli amper.
Ross
Quando è in funzione e la tensione in uscita è più bassa, il controllore legge una tensione più bassa del riferimento e corregge il duty cycle aumentandone il valore fino al suo massimo ma quando la tensione in uscita è pari a quella di riferimento il duty cycle si stabilizza con un valore tale da mantenere quella tensione e non può scendere. Se ipotizzi un duty cycle basso e la tensione in uscita è quella di batteria carica significa che qualcosa matematicamente non sta funzionando.
Esempio:
Se in ingresso hai 30V e il controllore è impostato per avere 12V in uscita, il duty cycle (tralasciando le perdite dei mosfet, filtro LC ecc...) avrà un valore circa 12V/30V -> 0.4 (40% Q1 in saturazione e 60% Q2 spento).
Se in ingresso hai 16V il duty cycle sarà circa 16V/12V -> 0.75 (75% Q1 in saturazione e 15% Q2 spento).
Per poter sfruttare al meglio il pannello fotovoltaico occorre migliorare quel circuito mettendo uno shunt per leggere la corrente in ingresso e uno per monitorare la corrente di carica della batteria, il controllore deve intervenire nel duty cycle modificando la corrente di carica in base alla potenza disponibile al momento dal pannello. Se passa una nuvola non avremo la massima potenza e quindi la corrente di carica dovrà variare altrimenti la tensione fornita dal pannello crollerà. Immagina di andare in bici e con la dinamo alimenti prima una lampadina, la pedalata è tranquilla poi colleghi cento lampadine, lo sforzo che fai non è uguale a prima e con le cento non riesci a pedalare perché è un carico troppo grande.
Il controllore deve intervenire sulla corrente di carica per sfruttare possibilmente il punto di massima potenza del pannello tramite un algoritmo molto semplice: in un primo istante moltiplichi la tensione del pannello per la corrente che sta fornendo il pannello (corrente non di carica batteria) e memorizzi il risultato poi aumenti di poco il duty cycle che agisce sulla corrente di carica della batteria (aumenti il carico) e rifai le misurazioni con la moltiplicazione, se il nuovo risultato è maggiore del primo puoi aumentare il duty cycle altrimenti lo abbassi e ripeti il ciclo finche non si stabilizzerà nell'intorno del punto di massima potenza (con questo algoritmo il calcolo oscillerà leggermente e il duty cycle non starà fermo però ottieni quasi il massimo).
Attenzione ad usare i mosfet logic-level, la Vgs (th) quando è bassa è molto sensibile, meglio usare i mosfet normali e data l'alta frequenza di switching opterei per IPP80N06S02-09 oppure STP55NF06 o meglio ancora BSC097N06NS che hanno capacità gs più basse e tempi di accensione/spegnimento molto più bassi che si traduce in minore dissipazione termica.
Attenzione anche alla corrente che fornisce il driver per i gate dei mosfet, più è alta la frequenza e minore dev'essere il tempo per caricare/scaricare i gate quindi in base alla quantità di carica nel tempo -> gli amper.
Ross