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一個(gè)具有MPPT功能的充電器

之前看見(jiàn)有人在其他壇子發(fā)了太陽(yáng)能脈沖充電器。

今天在這發(fā)一個(gè)帶有MPPT功能的充電器,請(qǐng)各位大大們,不要人身攻擊,技術(shù)討論任何時(shí)候都?xì)g迎。

先說(shuō)說(shuō)以下電路圖E是一定,r是一定的情況下,當(dāng)負(fù)載R為多少時(shí),R的功率最大?

初中的物理告訴我們,若要使得R的得到的功率最大,那必須使得R = r,也可以這說(shuō)當(dāng)R = R的時(shí)候,R獲得的功率最大。

為何要MPPT?

MPPT,對(duì)于行內(nèi)的人來(lái)說(shuō),應(yīng)該都明白,還有網(wǎng)上的論文之類的一大堆。在這里簡(jiǎn)單的解釋一下,有不足之處請(qǐng)多多指教:

太陽(yáng)能電池板在一定光照強(qiáng)度下,太陽(yáng)能電池板存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽(yáng)能電池板看成是一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源,太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻,會(huì)隨著照射到太陽(yáng)電池板的光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大,我們需要最大功率跟蹤。

下面說(shuō)說(shuō)整個(gè)設(shè)計(jì):

功率部分使用的是BUCK電路。

  

BUCK電路的開(kāi)關(guān)頻率采用的是20K,紅色方框內(nèi)的電容必不可少,電容選取的大小直接影響到MPPT的效果,如果條件允許,兩個(gè)電容都選取薄膜電容,若使用其他電容時(shí)候,應(yīng)該注意電容的紋波電流的參數(shù)。此處電容選取有直接關(guān)系的是:后級(jí)BUCK電路 和太陽(yáng)能電池板允許的紋波電壓。

BUCK電路作用:起到一個(gè)阻抗變換作用,使的BUCK電路的輸入阻抗近似的等于PV的內(nèi)阻。從而達(dá)到追蹤最大功率。

輔助電源部分: 可以有蓄電池供電,也可以由太陽(yáng)能供電。

輸出的是15V,5V,一路隔離的15V用于BUCK電路的驅(qū)動(dòng)。

采樣部分:太陽(yáng)能電池板電壓電流,蓄電池電壓采樣。

今天的就到此,下次繼續(xù)說(shuō)軟件怎實(shí)現(xiàn)MPPT和實(shí)際樣機(jī)的一些照片。



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yousuoqiu
LV.2
2
2011-08-14 09:45
期待中。弱弱的問(wèn)下,為什么紅色方框中必須是兩個(gè)電容呢,一個(gè)不行嗎
0
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igoing
LV.1
3
2011-08-14 10:13
等待LZ繼續(xù)
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2011-08-14 10:16
我就來(lái)坐坐地板吧。,
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IGBT2010
LV.8
5
2011-08-14 11:04
期待樓主的強(qiáng)帖!?。?/div>
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2011-08-14 14:51
@yousuoqiu
期待中。弱弱的問(wèn)下,為什么紅色方框中必須是兩個(gè)電容呢,一個(gè)不行嗎
用電解電容的話,必須加一個(gè)小無(wú)極性電容濾波。此處最好使用薄膜電容!
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2011-08-14 17:38
@belief0909
用電解電容的話,必須加一個(gè)小無(wú)極性電容濾波。此處最好使用薄膜電容!
用薄膜電容,得用多少個(gè)并?成本和體積可接受?
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2011-08-14 17:39
期待樓主的繼續(xù)~
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2011-08-16 20:49
@高等數(shù)學(xué)
用薄膜電容,得用多少個(gè)并?成本和體積可接受?

使用薄膜電容的話,成本會(huì)比薄膜電容貴,相對(duì)來(lái)說(shuō)壽命相對(duì)于電解電容會(huì)長(zhǎng)一些。

電容的大小和太陽(yáng)能電池板最大功率輸出時(shí)允許的最大電壓紋波,電容的紋波電流有關(guān)系。

現(xiàn)在的太陽(yáng)能配套的產(chǎn)品基本的使用壽命要達(dá)到7年以上,使用電解的話。壽命不好控制

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belief0909
LV.3
10
2011-08-16 23:03

接著說(shuō)說(shuō)PVP-U,I-U曲線,由圖中可知:

由圖2,在最大功率點(diǎn)左邊的時(shí)候,斜率大于0, 在右邊的時(shí)候是小于0,在最大功率點(diǎn)的斜率等于0.

因?yàn)樾甭蚀嬖谡?fù)值,我們可以利用此點(diǎn)算出斜率,讓軟件自適應(yīng)的追蹤最大功率。

 



 


以上流程圖是MPPT追蹤大概的流程:

1、以為MPPT的電壓大概是在PV電壓的0.8倍附近,采樣到PV開(kāi)路電壓后,判斷當(dāng)前的PV電壓是否大于0.8的PV開(kāi)路電壓,若小于則增加占空比,直到小于0.8倍的PV電壓

2、計(jì)算P-U曲線的斜率,斜率加以縮放后變成步進(jìn)值,與PWMPR(PWM占空比寄存器)相減。

3、判斷三分鐘定時(shí)是否到?若到了PWMPR自減,使PV輸出功率出現(xiàn)抖動(dòng),自適應(yīng)的再次追蹤最大功率。此個(gè)抖動(dòng)非常有必要,因?yàn)樘?yáng)的光照強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間而變化,也就是說(shuō)最大功率點(diǎn)會(huì)變化,為了能更好的追到最大功率,需加抖動(dòng),抖動(dòng)的時(shí)間可以適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p少,我在軟件上寫的是3分鐘。

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wenda201
LV.2
11
2011-10-02 15:23
@belief0909
接著說(shuō)說(shuō)PV的P-U,I-U曲線,由圖中可知:由圖2,在最大功率點(diǎn)左邊的時(shí)候,斜率大于0, 在右邊的時(shí)候是小于0,在最大功率點(diǎn)的斜率等于0.因?yàn)樾甭蚀嬖谡?fù)值,我們可以利用此點(diǎn)算出斜率,讓軟件自適應(yīng)的追蹤最大功率。[圖片] [圖片] 以上流程圖是MPPT追蹤大概的流程:1、以為MPPT的電壓大概是在PV電壓的0.8倍附近,采樣到PV開(kāi)路電壓后,判斷當(dāng)前的PV電壓是否大于0.8的PV開(kāi)路電壓,若小于則增加占空比,直到小于0.8倍的PV電壓2、計(jì)算P-U曲線的斜率,斜率加以縮放后變成步進(jìn)值,與PWMPR(PWM占空比寄存器)相減。3、判斷三分鐘定時(shí)是否到?若到了PWMPR自減,使PV輸出功率出現(xiàn)抖動(dòng),自適應(yīng)的再次追蹤最大功率。此個(gè)抖動(dòng)非常有必要,因?yàn)樘?yáng)的光照強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間而變化,也就是說(shuō)最大功率點(diǎn)會(huì)變化,為了能更好的追到最大功率,需加抖動(dòng),抖動(dòng)的時(shí)間可以適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p少,我在軟件上寫的是3分鐘。

樓主:你好!最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計(jì),看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)!你用的是固定電壓法!不知道樓主,研究過(guò)擾動(dòng)法么!還有靠近PV的那個(gè)薄膜電容值的的大小怎么選擇!buck的電路驅(qū)動(dòng)用的什么,pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后,如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP),需要改變pwm的占空比,那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀!謝謝了!

剛剛開(kāi)始,也看了很多資料,大部分都是講原理的,沒(méi)有一點(diǎn)實(shí)際的!所以沒(méi)有頭緒!希望樓主給指點(diǎn)一下!謝謝了!我的QQ 710923684

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hjl2832
LV.3
12
2011-10-09 15:38
@wenda201
樓主:你好!最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計(jì),看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)!你用的是固定電壓法!不知道樓主,研究過(guò)擾動(dòng)法么!還有靠近PV的那個(gè)薄膜電容值的的大小怎么選擇!buck的電路驅(qū)動(dòng)用的什么,pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后,如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP),需要改變pwm的占空比,那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀!謝謝了!剛剛開(kāi)始,也看了很多資料,大部分都是講原理的,沒(méi)有一點(diǎn)實(shí)際的!所以沒(méi)有頭緒!希望樓主給指點(diǎn)一下!謝謝了!我的QQ710923684

他說(shuō)的這個(gè)不就是抖動(dòng)干擾法嗎?期待樓主繼續(xù)往下講。

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belief0909
LV.3
13
2011-10-19 09:27
@wenda201
樓主:你好!最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計(jì),看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)!你用的是固定電壓法!不知道樓主,研究過(guò)擾動(dòng)法么!還有靠近PV的那個(gè)薄膜電容值的的大小怎么選擇!buck的電路驅(qū)動(dòng)用的什么,pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后,如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP),需要改變pwm的占空比,那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀!謝謝了!剛剛開(kāi)始,也看了很多資料,大部分都是講原理的,沒(méi)有一點(diǎn)實(shí)際的!所以沒(méi)有頭緒!希望樓主給指點(diǎn)一下!謝謝了!我的QQ710923684
我用的就是擾動(dòng)法.此種方法只限于MPPT功能的充電器,那個(gè)薄膜電容的選取,得根據(jù)你的電路來(lái)選擇,主要是紋波電壓,電流。BUCK電路的驅(qū)動(dòng)頻率是20K,因?yàn)镸OS的Ciss比較大頻率不敢再大。改變占空比,就是改變PV的輸出功率。
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lixiao206
LV.2
14
2011-10-22 22:07

此方案需要實(shí)現(xiàn)MPPT有點(diǎn)困難,我們公司是做太陽(yáng)能控制器的,對(duì)MPPT比較有研究,MPPT對(duì)應(yīng)功率最大點(diǎn)的電壓,不一定能給蓄電池充電最大,此系統(tǒng)應(yīng)該分兩部分,太陽(yáng)能跟隨一部分,蓄電池充電一部分,蓄電池充電時(shí)電壓越高越快,所有,就需要一個(gè)DC(太陽(yáng)能跟隨電壓)轉(zhuǎn)換蓄電池充電電壓。如果樓主是研究型的,可以找我溝通下,希望可以給你提供點(diǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。哈哈!??!

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2011-10-29 23:46
@lixiao206
此方案需要實(shí)現(xiàn)MPPT有點(diǎn)困難,我們公司是做太陽(yáng)能控制器的,對(duì)MPPT比較有研究,MPPT對(duì)應(yīng)功率最大點(diǎn)的電壓,不一定能給蓄電池充電最大,此系統(tǒng)應(yīng)該分兩部分,太陽(yáng)能跟隨一部分,蓄電池充電一部分,蓄電池充電時(shí)電壓越高越快,所有,就需要一個(gè)DC(太陽(yáng)能跟隨電壓)轉(zhuǎn)換蓄電池充電電壓。如果樓主是研究型的,可以找我溝通下,希望可以給你提供點(diǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。哈哈?。?!

14樓的大蝦你好,很想和你交流一下,我理解的MPPT是這樣的,一般PV板的開(kāi)路電壓是45V,如果輸出40V時(shí)達(dá)到最大功率,但要是用這個(gè)電壓給24V系統(tǒng)的電池充電,雖然PV板的效率得到了最大利用,但仿佛是沒(méi)有考慮到電池能承受的充電電壓的問(wèn)題,從電池的壽命來(lái)考慮,MPPT和電池壽命像是相排斥的呢?

不知道我的理解是否正確,請(qǐng)各位多多拍磚

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2012-07-21 00:34

個(gè)人覺(jué)得你說(shuō)的這句話有些問(wèn)題:“太陽(yáng)能電池板在一定光照強(qiáng)度下,太陽(yáng)能電池板存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽(yáng)能電池板看成是一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源,太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻,會(huì)隨著照射到太陽(yáng)電池板的光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大,我們需要最大功率跟蹤?!?/span>

既然最開(kāi)始就說(shuō)光照強(qiáng)度一定,到后面又說(shuō)光照強(qiáng)度變化,你不覺(jué)得矛盾嗎?我個(gè)人認(rèn)為,在光照強(qiáng)度一定的情況下,電源E恒定了,內(nèi)阻r也就確定了,但是此時(shí)負(fù)載電阻R,是不是等于內(nèi)阻呢?通常情況下,沒(méi)那么巧合一定會(huì)相等,所以我們才要做mppt,正是通過(guò)了mppt,才會(huì)使得我們的負(fù)載電阻R=r。我個(gè)人覺(jué)得這個(gè)才是最大功率點(diǎn)跟蹤的本質(zhì),就是使得等效負(fù)載電阻R與電源內(nèi)阻相等!

當(dāng)然,當(dāng)環(huán)境條件變換的時(shí)候,內(nèi)阻r也會(huì)變換,那么前面一次我們通過(guò)mppt算法得到的負(fù)載等效電阻R就不會(huì)等于環(huán)境變化后的內(nèi)阻r了,那么在這個(gè)環(huán)境下,我們又要使用mppt,改變我們的等效負(fù)載R,使得我們的負(fù)載電阻R=r,最終實(shí)現(xiàn)mppt!

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2012-07-21 00:38

另外,我想請(qǐng)教下,輸入電容Cpv是怎么計(jì)算的?求解.......

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belief0909
LV.3
18
2012-08-02 14:08
@節(jié)能者
個(gè)人覺(jué)得你說(shuō)的這句話有些問(wèn)題:“太陽(yáng)能電池板在一定光照強(qiáng)度下,太陽(yáng)能電池板存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽(yáng)能電池板看成是一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源,太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻,會(huì)隨著照射到太陽(yáng)電池板的光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大,我們需要最大功率跟蹤?!奔热蛔铋_(kāi)始就說(shuō)光照強(qiáng)度一定,到后面又說(shuō)光照強(qiáng)度變化,你不覺(jué)得矛盾嗎?我個(gè)人認(rèn)為,在光照強(qiáng)度一定的情況下,電源E恒定了,內(nèi)阻r也就確定了,但是此時(shí)負(fù)載電阻R,是不是等于內(nèi)阻呢?通常情況下,沒(méi)那么巧合一定會(huì)相等,所以我們才要做mppt,正是通過(guò)了mppt,才會(huì)使得我們的負(fù)載電阻R=r。我個(gè)人覺(jué)得這個(gè)才是最大功率點(diǎn)跟蹤的本質(zhì),就是使得等效負(fù)載電阻R與電源內(nèi)阻相等!當(dāng)然,當(dāng)環(huán)境條件變換的時(shí)候,內(nèi)阻r也會(huì)變換,那么前面一次我們通過(guò)mppt算法得到的負(fù)載等效電阻R就不會(huì)等于環(huán)境變化后的內(nèi)阻r了,那么在這個(gè)環(huán)境下,我們又要使用mppt,改變我們的等效負(fù)載R,使得我們的負(fù)載電阻R=r,最終實(shí)現(xiàn)mppt!

----個(gè)人覺(jué)得你說(shuō)的這句話有些問(wèn)題:“太陽(yáng)能電池板在一定光照強(qiáng)度下,太陽(yáng)能電池板存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽(yáng)能電池板看成是一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源,太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻,會(huì)隨著照射到太陽(yáng)電池板的光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大,我們需要最大功率跟蹤?!?----

我說(shuō)的話明明是兩句話,不知你為何就理解成一句?!?/span>太陽(yáng)能電池板在一定光照強(qiáng)度下,太陽(yáng)能電池板存在一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)。” 這樣一句話有問(wèn)題????、

“我們可以把太陽(yáng)能電池板看成是一個(gè)有內(nèi)阻的電壓源,太陽(yáng)能電池板的內(nèi)阻,會(huì)隨著照射到太陽(yáng)電池板的光照強(qiáng)度和太陽(yáng)能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大,我們需要最大功率跟蹤。”這樣的一句有問(wèn)題?????

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