实验太阳能离网供电系统MPPT又一方案

Sm72441 两个月前，买了4块240W (开路电压30V,短路电流8A左右)太阳能板，原以为简单串串并并搞个逆变器就行了，东西到手开始整了才明白没有那么简单。系统的母线电压取多少？供电用直流还是交流？蓄电池多少伏？MPPT怎么搞？想了多种方案，每一种方案都有问题和不足。

查询N多资料，在坛子上潜水学习，收益匪浅。先谢谢各位。

初定方案：板子升压到90V左右再串联，4X90=360V作为母线电压，室内线路简单改造后部分电器直接用直流供电（还要考虑直流电弧问题），蓄电池用48V，直接接直流母线用现成的模块对电池进行充电管理（模块有恒压恒流和均充），其它电器用48V升压逆变供电。MPPT 用SM72441，不知方案如何。请各位多多指点。Sm72441

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gem1024

LV.5

2012-10-09 18:37

第一次发帖，文件好像有问题哦

Sm72441

gem1024

LV.5

2012-10-09 18:39

@gem1024

第一次发帖，文件好像有问题哦[图片]Sm72441

第一次做SCH 和PCB，做实验的，请各位看看提提建议

gem1024

LV.5

2012-10-09 18:45

@gem1024

第一次做SCH和PCB，做实验的，请各位看看提提建议[图片]

板子用感光蓝油弄的，腐蚀后

gem1024

LV.5

2012-10-09 18:47

@gem1024

板子用感光蓝油弄的，腐蚀后[图片]

阻焊层没有搞太好，献丑了。最大的问题是过孔没法办，实际焊接时困难大。

神舟八号

LV.8

2012-10-09 19:05

@gem1024

阻焊层没有搞太好，献丑了。最大的问题是过孔没法办，实际焊接时困难大。[图片]

自己画的PCB么？也想做一个玩玩

gem1024

LV.5

2012-10-09 19:32

@神舟八号

自己画的PCB么？也想做一个玩玩

第一次画PCB，线条和覆铜还有改善的余地。焊元件时才发现SM72295供电脚的3个电容没法安装。目前板子还没有焊好，输出电压能否升到90伏，功率能不能达到240W还都是未知数。

发帖想听听老手的意见，希望得到多的指导

gem1024

LV.5

2012-10-09 19:35

@gem1024

第一次画PCB，线条和覆铜还有改善的余地。焊元件时才发现SM72295供电脚的3个电容没法安装。目前板子还没有焊好，输出电压能否升到90伏，功率能不能达到240W还都是未知数。发帖想听听老手的意见，希望得到多的指导

还有，自己也发觉了72441的A0-A6脚分压电阻设置不对，可调的应该接到下面才是。否则，调试时很容易损坏电路。另外，电路中电感L1和L3以及功率MOS是为了选择不同的参数做试验的在电路中作了双份。

IGBT2010

LV.8

2012-10-11 08:33

@gem1024

期待楼主的成功！！

gem1024

LV.5

2012-10-16 11:56

@IGBT2010

期待楼主的成功！！

因为工作关系，只有周六周日才有时间，所以进

度比较慢。

本周电路已经装好，还暂时说不上成功。但通过

实验也算理了个思路，有得与失，基本情况是这

样的：

1、实验电路中L电感量23uH,采用EER40磁芯用7

股0.6漆包线并绕12匝（加气隙），MOS用

IRFB4321 。因为太阳能板在楼顶，就考虑先用

约33V（没有稳压）供电调试下电路看看什么情

况。

2、MPPT部分加电前先测量EG1181辅助电源输出

10.12V，OK。加电，但却没有输出！测SM72441

的4个输出端和MOS的栅极可以看到有脉冲输出

，但占空比基本为0，（忘了照个波形图了)。

判断72441处于待机模式，没有启动。因为启动

的必要条件是AIIN和AIOUT电压>0.488V和

Iout

AIIN和AIOUT。测量结果也验证了的确两个引脚

电压=0V-------电路没有启动。
3、拆除Q1Q2，短路Q1的DS，电路就是一个标准

的同步整流BOOST，输出电压不停的循环摆动升

高，在41--50V循环。

存在问题：
1、输出电压没有达到计算预期值90V且输出不

稳定。估计原因是所用电源问题，电源模拟不了

太阳能板，输出电压变化引起负荷的变化影响输

入电压和电流也在变化，SM72441并不能找到“

MPP”，待下周用实际的光伏板再试试。
2、没有拆除Q1Q2之前电路不启动的问题。分析

可能是驱动部分SM72295没有驱动Q1,上电启动

时Q1没有导通，随后再找原因。后来想想是有

道理的，印象中Q1的输入和其它MOS的有很大区

别，设置电路工作在boost状态，Q1应该是同步

Q6\8的导通的或者处于直通。随后再抓波形图

。
3、EG1181很好用。但好像容易坏，本人只淘了

2片，第一片装好加电就坏掉了，第二片还很正

常，但后来也无缘无故没有输出了。

初步结论：
1、SM72441其实很简单易用。
2、后级的驱动部分也没有什么神秘，SM72295

驱动的也不是一般意义上的全桥，完全可以用其

它驱动电路实现。
3、“全桥”可以按照电路实际输出按BUCK或者

boost形式裁剪。比如，输出电压恒定>输入电

压情况下，如上面所说是可以的。不过要处理好

SM72441输出部分，不用的脚不能空载。
4、所能查到的资料驱动部分都是用72295，其

输出有最高限制，如果用其它驱动电路的话，

SM72441完全可以灵活运用。按照这个思路，计

划重新设计PCB，将MPPT部分做成模块化和驱动

分开。

以上所谓结论都是出于个人才疏学浅的一些看法

，甚至有错误。真心望大家伙对该电路有兴趣的

一起探讨，提出个人的高见。热烈欢迎。

最后声明：无替国半做广告的意思，况且人家也

未必会领情哦。

gem1024

LV.5

2012-10-22 22:43

@gem1024

[图片] 因为工作关系，只有周六周日才有时间，所以进度比较慢。本周电路已经装好，还暂时说不上成功。但通过实验也算理了个思路，有得与失，基本情况是这样的：1、实验电路中L电感量23uH,采用EER40磁芯用7股0.6漆包线并绕12匝（加气隙），MOS用IRFB4321。因为太阳能板在楼顶，就考虑先用约33V（没有稳压）供电调试下电路看看什么情况。2、MPPT部分加电前先测量EG1181辅助电源输出10.12V，OK。加电，但却没有输出！测SM72441的4个输出端和MOS的栅极可以看到有脉冲输出，但占空比基本为0，（忘了照个波形图了)。判断72441处于待机模式，没有启动。因为启动的必要条件是AIIN和AIOUT电压>0.488V和Iout输入电压情况下，如上面所说是可以的。不过要处理好SM72441输出部分，不用的脚不能空载。4、所能查到的资料驱动部分都是用72295，其输出有最高限制，如果用其它驱动电路的话，SM72441完全可以灵活运用。按照这个思路，计划重新设计PCB，将MPPT部分做成模块化和驱动分开。以上所谓结论都是出于个人才疏学浅的一些看法，甚至有错误。真心望大家伙对该电路有兴趣的一起探讨，提出个人的高见。热烈欢迎。最后声明：无替国半做广告的意思，况且人家也未必会领情哦。

又一周过去了，我的MPPT“实验”还在进行中，帖子也快沉得找不到了。好冷。

这一段时间的天气真让人无奈，一到周日就阴天多云，实验也受到影响，心情也受影响，所以没有做更多实验。因为阴天，标称240W的板子输出功率不到100瓦，但测试结果还是很让人满意！因为系统到底怎样组建，方案还不成熟，所以暂时还没有配蓄电池，负载就用两个150W的白炽灯并联，的确如上一贴个人的分析，接上实际的太阳能板上电后MPPT的动作过程很明显，经大约4S输出电压经过间歇升高后就稳定了。上午约9时测电压稳定在54V,中午又测一次稳定在73V，验证MPPT的输出功率基本上接近太阳能板的即时最大输出功率。（第一次测太阳能板短路电流不到2A，第二次测也就2A多点）

至此可以说实验是成功的。

对于MPPT 问题，我看到“撼世登场”讨论得很热烈，当时咱也只是旁观和学习，通过实验，对一些问题也有了一些看法，策划中的“系统”方案还在不断的构想和变化中。。。。。。

lizlk

2012-10-23 21:11

@gem1024

又一周过去了，我的MPPT“实验”还在进行中，帖子也快沉得找不到了。好冷。这一段时间的天气真让人无奈，一到周日就阴天多云，实验也受到影响，心情也受影响，所以没有做更多实验。因为阴天，标称240W的板子输出功率不到100瓦，但测试结果还是很让人满意！因为系统到底怎样组建，方案还不成熟，所以暂时还没有配蓄电池，负载就用两个150W的白炽灯并联，的确如上一贴个人的分析，接上实际的太阳能板上电后MPPT的动作过程很明显，经大约4S输出电压经过间歇升高后就稳定了。上午约9时测电压稳定在54V,中午又测一次稳定在73V，验证MPPT的输出功率基本上接近太阳能板的即时最大输出功率。（第一次测太阳能板短路电流不到2A，第二次测也就2A多点）至此可以说实验是成功的。对于MPPT问题，我看到“撼世登场”讨论得很热烈，当时咱也只是旁观和学习，通过实验，对一些问题也有了一些看法，策划中的“系统”方案还在不断的构想和变化中。。。。。。

不错，TI的SM技术非常好，呵呵。可惜这个东西不稳定，老兄你的芯片的版本是什么呢？

如果要用这个技术，必须要用他的这个mppt+他的驱动，很不爽呀！

gem1024

LV.5

2012-10-24 11:57

@lizlk

不错，TI的SM技术非常好，呵呵。可惜这个东西不稳定，老兄你的芯片的版本是什么呢？如果要用这个技术，必须要用他的这个mppt+他的驱动，很不爽呀！

芯片是什么版本我还真的没有注意，在网上淘SM72441是15元/片，驱动SM72295是19元/片。您所说的不稳定是个什么情况，请不吝告知。

我个人意见，驱动可以不用TI的专用芯片，人为设定后级是BUCK或者BOOST,这样驱动就可以选用普通的半桥驱动芯片。存在问题是输入和输出电流检测需要采用其它方式，牵涉到需要解决高端电流检测问题。

根据前面的实验，单板MPPT后电压浮动幅度有点大，串联后不能满足原来所想的4X90V=360V，不能满足后级直接DC/AC。用蓄电池箝位的话，电池电压选择也是个问题。如果再弄一级DC/DC 吧，效率问题也算一个问题。

因此，我设想方案一：

单板MPPT-boost并联，考虑后期易于扩容，效率也高，似乎也不用考虑均流问题（板子有多大力出多大力），后级接48V电池组直充和箝位。

方案二：单板MPPT用BUCK串联，每块太阳能板输出13.5-16V，后级仍接48V电池组直充和箝位。

方案三：4块板子直接串联，只用一套MPPT-buck，输出接48V蓄电池，可以省下不少MPPT的费用。。。。。

请帮忙参考参考，帮我选个最优方案。

lizlk

2012-10-24 14:02

@gem1024

芯片是什么版本我还真的没有注意，在网上淘SM72441是15元/片，驱动SM72295是19元/片。您所说的不稳定是个什么情况，请不吝告知。我个人意见，驱动可以不用TI的专用芯片，人为设定后级是BUCK或者BOOST,这样驱动就可以选用普通的半桥驱动芯片。存在问题是输入和输出电流检测需要采用其它方式，牵涉到需要解决高端电流检测问题。根据前面的实验，单板MPPT后电压浮动幅度有点大，串联后不能满足原来所想的4X90V=360V，不能满足后级直接DC/AC。用蓄电池箝位的话，电池电压选择也是个问题。如果再弄一级DC/DC吧，效率问题也算一个问题。因此，我设想方案一：单板MPPT-boost并联，考虑后期易于扩容，效率也高，似乎也不用考虑均流问题（板子有多大力出多大力），后级接48V电池组直充和箝位。方案二：单板MPPT用BUCK串联，每块太阳能板输出13.5-16V，后级仍接48V电池组直充和箝位。方案三：4块板子直接串联，只用一套MPPT-buck，输出接48V蓄电池，可以省下不少MPPT的费用。。。。。请帮忙参考参考，帮我选个最优方案。

很明显是第三性价比最好，是性价比哦。

SM的麻烦就是在驱动上，他们为了能绑定销售，在驱动上做了2道高端电流采样，这一点我就放弃掉了，不过7244做的很好，深入研究他的原理，可以用一片低成本的MCU替代他，这样就不用受他的电压牵制，100V，和后极驱动都可以用别的来做，可以支持更加高的电压范围，而且可以做到非常大的灵活性。

gem1024

LV.5

2012-10-25 20:08

@lizlk

很明显是第三性价比最好，是性价比哦。SM的麻烦就是在驱动上，他们为了能绑定销售，在驱动上做了2道高端电流采样，这一点我就放弃掉了，不过7244做的很好，深入研究他的原理，可以用一片低成本的MCU替代他，这样就不用受他的电压牵制，100V，和后极驱动都可以用别的来做，可以支持更加高的电压范围，而且可以做到非常大的灵活性。

谢谢lizlk！我再实际验证下方案。

坛子上们弟兄们好像对高端电流采样问题讨论得很少。很多大官儿大手笔的制作都是用低端釆样，对MPPT而言需要同时检测输入输出电流，地线回路中两侧分别串电阻一一简单是简单，但地线参考点是不是有点乱，检测准确度如何？能否满足MPPT？如果不是实际制作点东西，这些问题还真是没有重視过。请高人指点！

关注到用acs712做电流检测，但acs712在0电流时输出是2.5V，如何简单可靠地转为芯片需要的电压呢?

这玩意儿有意思也真累人。

lizlk

2012-10-25 20:31

@gem1024

谢谢lizlk！我再实际验证下方案。坛子上们弟兄们好像对高端电流采样问题讨论得很少。很多大官儿大手笔的制作都是用低端釆样，对MPPT而言需要同时检测输入输出电流，地线回路中两侧分别串电阻一一简单是简单，但地线参考点是不是有点乱，检测准确度如何？能否满足MPPT？如果不是实际制作点东西，这些问题还真是没有重視过。请高人指点！关注到用acs712做电流检测，但acs712在0电流时输出是2.5V，如何简单可靠地转为芯片需要的电压呢?这玩意儿有意思也真累人。

呵呵，高端电流采样，那是一门技术呀，我有段时间专门研究过，无奈发现难道有点高，需要对运放有很深入的理解，然后就是共模电压的问题，现在高端电流采样，能超过100V的共模的这种芯片很少很少。

我后来觉得可以用隔离电源，然后再高端采用通过简单的运放输出数字信号，然后通过隔离器件传输数字信号到处理器，我好像是把简单问题复杂化了，呵呵。

ACS测直流不知道要不要做补偿，没有实际在直流上用过。

还有种芯片，好像是奥地利微电子的东西，高端电流采样，隔离的，输出的数字信号，忘记什么型号了，也不知道能不能买到，你搜索一下，这样在后面用个好点的处理器就可以直接替换这个SM芯片组了。

gem1024

LV.5

2012-10-25 21:37

@lizlk

呵呵，高端电流采样，那是一门技术呀，我有段时间专门研究过，无奈发现难道有点高，需要对运放有很深入的理解，然后就是共模电压的问题，现在高端电流采样，能超过100V的共模的这种芯片很少很少。我后来觉得可以用隔离电源，然后再高端采用通过简单的运放输出数字信号，然后通过隔离器件传输数字信号到处理器，我好像是把简单问题复杂化了，呵呵。ACS测直流不知道要不要做补偿，没有实际在直流上用过。还有种芯片，好像是奥地利微电子的东西，高端电流采样，隔离的，输出的数字信号，忘记什么型号了，也不知道能不能买到，你搜索一下，这样在后面用个好点的处理器就可以直接替换这个SM芯片组了。

兼于lizlk sir都认为髙端电流釆样比较难弄，也难怪TI岀个专用驱动要那么贵。

flashback29

LV.1

2013-02-08 00:31

@gem1024

楼主你的实验结果怎么样了？

lulu2013

LV.1

2013-06-14 15:48

问问楼主，你做方案的时候，有SM72441的其他资料吗？只看TI给的datasheet不行吧

gem1024

LV.5

2013-06-14 16:53

@lulu2013

问问楼主，你做方案的时候，有SM72441的其他资料吗？只看TI给的datasheet不行吧

回楼上二位：资料就那么一点，自己摸索了。

因为业余时间很少，MPPT这个方案基本上有点眉目后就先放下了。板子买回来很长时间还没有使用，没有MPPT起码还能充电，太阳能板子不用太浪费，所以随后的很长时间一直在做逆变，做好逆变先用上再MPPT吧。

灵动迅捷

LV.1

2013-07-11 10:56

@gem1024

回楼上二位：资料就那么一点，自己摸索了。因为业余时间很少，MPPT这个方案基本上有点眉目后就先放下了。板子买回来很长时间还没有使用，没有MPPT起码还能充电，太阳能板子不用太浪费，所以随后的很长时间一直在做逆变，做好逆变先用上再MPPT吧。

楼主，我也在做这个东西，用的也是SM72441和72295。目前上电之后有输出，输出电压比输入电压稍微高一点。但是一直有个问题，72295的电流检测问题，它的原理就是高边电流检测，我采用的放大倍数为40倍。上电后，有输出。但是用万用表或是示波器去检测72295的IOUT脚的电压，显示为0.改变放大倍数，也是显示为0.测IIN脚电压也是这样。不知楼主有没有测过检测到的电流大小？