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第四代太阳能MPPT控制器完美出炉了-免费试用版可以预定了!

一直以来,我们在需求一种更加高效的太阳能充电的方式,经过前几代的更新,MPPT的软件算法已经非常稳定和高效,因为是采用DSP控制,那么更加高效的多相并联交错的TOP成为了现实。

MPPT控制器硬件难点,一般集成在以下几个方面:

一:MPPT控制器需要做好高效的DC-DC变换,尽最大限度的提高DC-DC的效率。

二,由于输出低压直流大电流,最好需要多个模块并联工作,这样可靠性将会大大提高,就算坏掉一个,其他的还会在工作。

三:要解决夜间放反灌的问题,防止蓄电池在晚上倒灌到电池板子,引起其他问题。这个防止倒灌又要在白天输入的时候,尽可能的高效率,不能发热。

四: MPPT控制器软件,这是MPPT的灵魂了,它的精度,速度,直接影响了控制器的输出功率大小,最终反应了太阳能电池板的有效利用率了。

 

为了解决MPPT控制器面临的第一、二个问题,采用多相位并联交错实现,分为4路同步整流BUCK电路来提高效率和可靠性。

 

这个MPPT控制器的设计范围的输入电压是18-200V,也就是太阳能板子的输入电压,这个电压是多片太阳能电池板串联组合下得到的给MPPT控制器的电压。MPPT控制器可以自动识别12V/24V/36V/48V的电池,并且给这些电池安全高效的充电,一般我们普通的DC-DC的电源转换器,要在这么高的降压比下工作,那电容,电感上的纹波将会非常大,造成输入和输出的滤波电容温度非常高,这是一个不好的方式。

为了在硬件上获得相对简单、稳定的控制,之前的做的都是采用三相并联交错的方式实现,它的高效率的表现已经获得了实际的验证。

现在第四代在之前的基础上改进了非常多的地方,基本硬件TOP已经改成了4相并联交错,并且使用同步整流的方式,这样在大电流下,大大降低了采用通常的二极管续流的损耗。

 

另外多相PWM交错控制的好处是,可以大大降低输入和输出的纹波电流,因为纹波电流会在电容上流动,造成电容发热严重,提早失效,特别是对于太阳能PV电压很高,电池电压比较低的情况下,多相并联交错是解决电容,电感等元件发热的有效手段。

最终的功率变换的DC-DC级的硬件TOP如下图,由于有4相并联交错,下图是4相交错的其中一路。4路这样的方式组合一起,最终并联在一起输出,关于多相位控制的具体细节,可以参考我之前发的一个帖子:http://www.dianyuan.com/bbs/1432500.html-由CPU供电电流联想到的MPPT电路架构

 

 

有经验的人一看到下面的电路,马上会想起,这不就是一个半桥嘛,实际上,这就是一个半桥,看到2个MOSFET组合成一个半桥,这样驱动就好做了,可以使用大家经常玩的IR公司的IR2110驱动芯片,驱动上下桥臂,因为下管将BUCK的电流换成了MOSFET,这样下管导通的时候,上管的驱动电荷泵被刷新,保证在任何情况下,都能得到可靠的驱动。

我们都知道,BUCK是一种非常高效的DC-DC电路,但是有个非常严重的缺点,就是如果输出负载是一个电池类的东西,那么用通常的同步整流芯片控制,电路极有可能变成BOOST,上图就是这种典型的电池负载的应用。

从上图可知,这个电路实际上可以双向功率流的。

问题来了:如果Q1占空比非常小,按照普通同步整流控制芯片,对应的下管PWM占空比是为上管的反相,也就是说如果上管为20%,下管为80%,电感又不是在CCM模式下工作了,此时电路就变成了BOOST了,输入电容要是耐压不够,极容易炸掉了,对控制器的MOSFET也是一大隐患。

 幸好我们采用了TI的高性能的DSP来实现PWM的脉冲的自动平衡控制,在电感电流在接近0的时候,Q2会提前关闭,保证电感在BUCK下的伏秒平衡的正确性,当上管占空比非常小的时候,或者太阳能电池板电压很高,蓄电池电压被充电到足够高的时候,此时尤其要注意上下管子的占空比的问题。因为这时候极易造成隐患,烧MOSFET。

 

第三个问题的解决方式:

目前这个放倒灌的电路在普通的PWM控制器上非常成熟,他并且担任这PWM充电的工作,在MPPT控制器中,由于同步整流BUCK电流上管的体内二极管是朝太阳能电池板,所以就算关闭上管,由于体内二极管的存在,蓄电池还是会经过体内二极管回流到太阳能电池板。

所以我们需要做一个防止回流的电流,最简单的方式就是加入一个二极管在太阳能电池板输入到控制器上。这个二极管在太阳能电池板电压低于蓄电池的时候,自然截止,电池电流是无法回流到控制器。

这样做的话,这个二极管将会相当热,这个二极管耐压至少超过蓄电池的最高电压,目前的二极管60V以上的肖特基,导通的电压都在0.7V以上,如果太阳能板电流为10A,那么这个二极管的损耗是0.7V*10A=7W7W的功率在二极管上损耗,将会造成热量的迅速的累积,温升变得很高。机器内部这个热量,只能靠风扇排走,为了能降低这个损耗,我采用了MOSFET的放反灌的电路,如下:

使用2MOSFET串联后,再串联在太阳能电池板,到后级电路中,MOSFET在电源的负极上,这样非常容易驱动,从而解决了二极管带来的损失,这个电路在普通的PWM控制器上非常常见。

如果太阳能电池板的输入电流为10A,一个IRFP4368MOSFET75V,1.46毫欧,2个串联才3毫欧左右,10A*10A*0.003=0.3W,区区0.3W的功耗对于一个TO-247的管子来说,完全起不到任何热的感觉。就算是20A输入才1.2W,完全不用担心输入的部分发热造成问题,因为它根本就不会热了。

 

最后还有第四个问题,这是一个核心问题,难点,目前网上没有公布什么成熟的算法,目前的第四代的MPPT算法是非常先进的,后续能慢慢道来;

老规矩放图;第四代的MPPT实物如下,目前的样机工艺还没有到位,到时候会尽快修正各部分的细节,辛苦了给它带来完善的所有兄弟,让我们在太阳能行业里面烧的更加彻底吧。。。。。

最新的消息:今天已经完成了免费试用版的最后一次软件的更新升级,免费试用版还是老规矩:

暂时定下获取名额的条件如下:

1, 是之前买过老版本第二代,第三代MPPT机器的朋友。

2, 由于增加了太阳能电池板,原来老版本的不能满足大电流充电的需求,需要大电流充电的。

3, 能第一时间放上实测图片与数据的朋友,这个可能需要至少有个钳形电流表和万用表相关的东西。好与不好,有图有真相,可以让大家都能够看得到,有了问题,我才有改进的地方。

4, 免费试用时间原则不超过一个月,因为这个活动会继续保持下去,试用完成之后,会移交到下一次的试用接力,这样可以让更多曾经支持我的朋友,能够享用这个东西的带来的效果与产生的实际意义,所以请拿到手的朋友,尽力爱惜好机器,以留给下一位试用者。

5, 不排斥在试用中更新机器固件的可能,由于我们的工作的关系,可能有些时间会空闲,有了时间会进一步更新固件,增加更多的功能项目,新固件的工作就能持续下去。

目前机器的特性如下:

1,可以自由设置电池浮充电压,均充电压,和输出负载的定时控制,并且所有参数均是可以在确认后保存在CPU里面。这和原来的几代有明显区别。为了保证在使用的时候,乱设置搞不好的情况下,最高电池充电电压锁定在单体2V电压是在2.4V,如果是24V,那么这个电压2.4*12节=28.8V。

2,输入最高电压不应该超过200V,为了能保险起见,请将电压控制在150V内,为安全。

3,电池电压12V/24V/36V/48V全自动识别,最高效率点和输入电压有关系,第一个最高效率点的位置是:电池电压的2倍输入的位置,也就是说,如果你的电池电压是24V的,那么太阳能板子输入电压在48-72V之间好,满足2个太阳能电池板串联的输入特性。

4,LCD参数显示太阳能电池电压,太阳能电池电流,蓄电池电压,蓄电池充电电流,工作模式,当前发电功率,机器版本号,和温度,每2个参数为一屏显示,通过按键可以切换每一屏的参数,这个和之前的二代和三代有区别,不是轮流的显示。

5,输入端子,最大压接8平方的电缆,太阳能板输入因为是高压,只有一组接口,蓄电池是电压,分开2组输出,请注意正负极。

其他的没有完善的地方可以在帖内或者Q群238468012内讨论;

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2014-08-17 16:17
哇哦!这个可以有。明天上社区经典。
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2014-08-17 16:25
秒顶。
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2014-08-17 16:40
@宛东骄子
秒顶。
哇塞,难得一见娇子大神顶贴啊!再不冒泡,我都以为你从电源网消失了!
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沦落
LV.5
5
2014-08-17 16:43
越来越强大(^_^)
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2014-08-17 16:49
@lizlk
哇塞,难得一见娇子大神顶贴啊!再不冒泡,我都以为你从电源网消失了!
我一直都在啊。
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2014-08-17 16:57
@宛东骄子
我一直都在啊。

没有看你们发大作了,我现在来的很少,只能到周末发贴。

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zzss
LV.4
8
2014-08-17 17:09

顶一个 最喜欢看MPPT了 来这里向张工学习

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paderboy
LV.2
9
2014-08-17 17:12
就是喜欢MPPT不错,又是一个神器啊。。。。
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2014-08-17 17:13
@zzss
顶一个最喜欢看MPPT了[图片]来这里向张工学习

最喜欢看MPPT?

为什么啊?

MPPT不是高大上的玩意啊。呵呵

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2014-08-17 17:14
@zzss
顶一个最喜欢看MPPT了[图片]来这里向张工学习

你的ID后面有个图片,头条帝,这是什么情况?

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2014-08-17 17:19

太快了吧,沙发,板凳,地下室都木有!

先顶起来!

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2014-08-17 17:21
@merryearnest
太快了吧,沙发,板凳,地下室都木有!先顶起来!

大神光临,蓬荜生辉啊!我只是跟你屁股后面走了啊!

为何你们都带了一个图像走呢,这是干嘛用的。

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zzss
LV.4
14
2014-08-17 17:27
@lizlk
你的ID后面有个图片,头条帝,这是什么情况?
这个就是因为太喜欢MPPT了  电源网为奖励烧友 娜娜姐发的  所以又来顶张工的MPPT 向张工前辈学习哈
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tianyao9393
LV.5
15
2014-08-17 17:29
@lizlk
[图片]大神光临,蓬荜生辉啊!我只是跟你屁股后面走了啊!为何你们都带了一个图像走呢,这是干嘛用的。
此MPPT看起来很爽!总感觉这货是现在淘宝那些达不到的水平,所向披靡!!!留下个脚步,呵呵!赶紧弄出来发货大把人等着
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沦落
LV.5
16
2014-08-17 17:29
原来顶大师级的贴能升官(^_^)再顶一次
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2014-08-17 17:56
@tianyao9393
此MPPT看起来很爽!总感觉这货是现在淘宝那些达不到的水平,所向披靡!!!留下个脚步,呵呵!赶紧弄出来发货大把人等着[图片]
谢谢老兄支持!
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2014-08-17 17:57
@沦落
原来顶大师级的贴能升官(^_^)再顶一次
得搞几个做个免费试用版啊!
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uuniao
LV.5
19
2014-08-17 18:00
沙发,板凳都没有了……
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HNZJZ
LV.4
20
2014-08-17 18:01
@lizlk
得搞几个做个免费试用版啊!
俺来报个名。
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asdk2030
LV.2
21
2014-08-17 18:09
很强很暴力
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2014-08-17 18:13
@uuniao
沙发,板凳都没有了……
灵魂工程师来了,鼓掌欢迎!
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chenshixing
LV.5
23
2014-08-17 18:15
@lizlk
得搞几个做个免费试用版啊!
张总的帖必须要顶!看上去用料十足!我要说的是 后果致富!嘿嘿嘿!得不到试用名额!未免有点可惜!!!
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chenshixing
LV.5
24
2014-08-17 18:20
@lizlk
灵魂工程师来了,鼓掌欢迎![图片]
顶上!呢旧嘢估计要卖到五至六旧水!!!
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jcyxt2011
LV.4
25
2014-08-17 18:49
老大的4代总算出来了,这个必须顶
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2014-08-17 20:53
@lizlk
[图片]大神光临,蓬荜生辉啊!我只是跟你屁股后面走了啊!为何你们都带了一个图像走呢,这是干嘛用的。

太客气,太谦虚了,呵呵。

设计一款产品,不断的技术进步都是真心的不容易,有新神器出来当然要全力顶起来。

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邓真兵
LV.6
27
2014-08-17 21:05
@jcyxt2011
老大的4代总算出来了,这个必须顶

张工的MPPT的终结版出来了,必须要顶

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2014-08-17 21:12
@邓真兵
张工的MPPT的终结版出来了,必须要顶
哈哈,这个是MPPT最终版了,同步整流加多相位控制,这是我的理想了。
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2014-08-17 21:13
@jcyxt2011
老大的4代总算出来了,这个必须顶

过几天,做好免费试用版,给你发个玩玩

哈哈。你的板子功率大,试试同步整流的MPPT效果如何。

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2014-08-17 21:26
先高亮了~明儿娜娜姐给上头条儿。头条帝的勋章也一并奉上。
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廖远方
LV.9
31
2014-08-17 21:29
漂亮的东西就是惹火.顶一个.
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