Die Optimierung der Leistung durch Nachführung ist das Hauptmerkmal, das das Solar-MPPT-Konzept so einzigartig und effizient macht, dass die komplexe und nichtlineare I / V-Kurve des Solarpanels verfolgt und geschaltet wird, um maximale optimale Bedingungen für die angeschlossene Last zu schaffen.
Das Schaltungskonzept
Ich habe mich sehr bemüht, etwas zu entwerfen, das im wahrsten Sinne des Wortes die I / V-Kurve oder die Leistungskurve des Panels verfolgt und automatisch korrigiert, wenn es von den optimalen Punkten abweicht. Das vorgeschlagene Design basiert auf denselben Gründen, aber hier habe ich nur die I (aktuelle) Tracking-Phase aufgenommen, um die Dinge einfach zu halten. Eigentlich ist es der Strom, der wirklich wichtig ist und der direkt proportional zur Leistung des Panels ist. Daher dachte ich, dass die Beibehaltung dieses Parameters die Aufgabe erfüllen könnte.
Versuchen wir, das Design mit den folgenden Beobachtungen zu verstehen:
Wie die Schaltung funktioniert
Mit Blick auf das vorgeschlagene Schaltbild des Solar-MPPT-I / V-Kurvenverfolgers bildet der BC547 ganz rechts zusammen mit dem 10k-Widerstand und dem 1uF-Kondensator einen linearen Rampengenerator.
Die zentrale Stufe, die die zwei 555 ICs umfasst, bildet einen variablen PWM-gesteuerten Ausgangsgenerator, während die IC 741-Stufe die tatsächliche aktuelle Verfolgerstufe wird.
Wenn die Spannung vom Solarpanel aufgrund des vorhandenen 10k / 1uf-Basisnetzwerks über den Kollektor BC547 und Masse geschaltet wird, liefert der Emitterfolger eine leicht ansteigende Spannung an die Generatorstufe 555 PWM.
Die Rampe aktiviert IC2 und zwingt sie, an ihrem Pin Nr. 3 einen entsprechend ansteigenden PWM-Ausgang zu erzeugen, der zum Gate des Treiber-Mosfets führt.
Der Mosfet reagiert auf diese Impulse und erhöht allmählich seine Leitung und versorgt die Batterie in derselben inkrementellen Reihenfolge mit Strom.
Sobald die Stromaufnahme über die Batterie zu steigen beginnt, wird ein äquivalenter Spannungspegel über den Stromerfassungswiderstand Rx übertragen, der an Pin 3 des 741 IC angelegt wird.
Das obige Potential trifft auch auf Pin 2 von 741 über die fallende 1N4148-Diode, so dass Pin 2 diesem Potential zusammen mit Pin 3 folgt, aber aufgrund des Vorhandenseins der Seriendiode um etwa 0,6 V zurückbleibt.
Die obige Bedingung ermöglicht es dem Operationsverstärker, mit einem hohen Ausgang zu beginnen, der die Dioden an ihrem Pin # 6 in Sperrrichtung vorgespannt hält.
Solange der Strom mit der Rampe weiter steigt, ist der Opamp-Pin Nr. 3 weiterhin höher als der Pin Nr. 2, wodurch der Ausgang höher bleibt.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt, möglicherweise nachdem sich die I / V-Kurve gerade gekreuzt hat, beginnt der Stromausgang des Panels jedoch abzufallen oder eher abrupt über Rx abzufallen.
Dies wird von Pin 3 sofort erfasst. Aufgrund des Vorhandenseins des 33u-Kondensators kann Pin 2 diesen Potentialabfall jedoch nicht erfassen und verfolgen.
Die obige Situation zwingt die Spannung von Pin 3 sofort dazu, niedriger als Pin 2 zu werden, was wiederum den Ausgang des IC auf Null zurücksetzt und die angeschlossene Diode in Vorwärtsrichtung vorspannt.
Die Basis des Rampengenerators BC547 wird auf Null gezogen, wodurch er gezwungen wird, sich auszuschalten und den gesamten Vorgang auf den ursprünglichen Zustand zurückzusetzen. Der Prozess beginnt jetzt von neuem.
Das obige Verfahren wird fortgesetzt und stellt sicher, dass der Strom niemals den ineffizienten Bereich der I / V-Kurve fallen oder überqueren darf.
Dies ist nur eine Annahme, ein Konzept, das ich zu implementieren versucht habe. Möglicherweise sind viele Anpassungen und Ausrichtungen erforderlich, bevor es wirklich ergebnisorientiert werden kann.
Der Ausgang des Mosfets kann für einen noch höheren Wirkungsgrad in einen SMPS-basierten Konverter integriert werden.
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