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一个具有MPPT功能的充电器

之前看见有人在其他坛子发了太阳能脉冲充电器。

今天在这发一个带有MPPT功能的充电器,请各位大大们,不要人身攻击,技术讨论任何时候都欢迎。

先说说以下电路图E是一定,r是一定的情况下,当负载R为多少时,R的功率最大?

初中的物理告诉我们,若要使得R的得到的功率最大,那必须使得R = r,也可以这说当R = R的时候,R获得的功率最大。

为何要MPPT

MPPT,对于行内的人来说,应该都明白,还有网上的论文之类的一大堆。在这里简单的解释一下,有不足之处请多多指教:

太阳能电池板在一定光照强度下,太阳能电池板存在一个最大功率输出点。我们可以把太阳能电池板看成是一个有内阻的电压源,太阳能电池板的内阻,会随着照射到太阳电池板的光照强度和太阳能电池板的温度变化。为了使得PV电池板输出的功率最大,我们需要最大功率跟踪。

下面说说整个设计:

功率部分使用的是BUCK电路。

  

BUCK电路的开关频率采用的是20K,红色方框内的电容必不可少,电容选取的大小直接影响到MPPT的效果,如果条件允许,两个电容都选取薄膜电容,若使用其他电容时候,应该注意电容的纹波电流的参数。此处电容选取有直接关系的是:后级BUCK电路 和太阳能电池板允许的纹波电压。

BUCK电路作用:起到一个阻抗变换作用,使的BUCK电路的输入阻抗近似的等于PV的内阻。从而达到追踪最大功率。

辅助电源部分: 可以有蓄电池供电,也可以由太阳能供电。

输出的是15V5V,一路隔离的15V用于BUCK电路的驱动。

采样部分:太阳能电池板电压电流,蓄电池电压采样。

今天的就到此,下次继续说软件怎实现MPPT和实际样机的一些照片。



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yousuoqiu
LV.2
2
2011-08-14 09:45
期待中。弱弱的问下,为什么红色方框中必须是两个电容呢,一个不行吗
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igoing
LV.1
3
2011-08-14 10:13
等待LZ继续
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2011-08-14 10:16
我就来坐坐地板吧。,
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IGBT2010
LV.8
5
2011-08-14 11:04
期待楼主的强帖!!!
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2011-08-14 14:51
@yousuoqiu
期待中。弱弱的问下,为什么红色方框中必须是两个电容呢,一个不行吗
用电解电容的话,必须加一个小无极性电容滤波。此处最好使用薄膜电容!
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2011-08-14 17:38
@belief0909
用电解电容的话,必须加一个小无极性电容滤波。此处最好使用薄膜电容!
用薄膜电容,得用多少个并?成本和体积可接受?
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2011-08-14 17:39
期待楼主的继续~
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2011-08-16 20:49
@高等数学
用薄膜电容,得用多少个并?成本和体积可接受?

使用薄膜电容的话,成本会比薄膜电容贵,相对来说寿命相对于电解电容会长一些。

电容的大小和太阳能电池板最大功率输出时允许的最大电压纹波,电容的纹波电流有关系。

现在的太阳能配套的产品基本的使用寿命要达到7年以上,使用电解的话。寿命不好控制

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

接着说说PVP-U,I-U曲线,由图中可知:

由图2,在最大功率点左边的时候,斜率大于0, 在右边的时候是小于0,在最大功率点的斜率等于0.

因为斜率存在正负值,我们可以利用此点算出斜率,让软件自适应的追踪最大功率。

 



 


以上流程图是MPPT追踪大概的流程:

1、以为MPPT的电压大概是在PV电压的0.8倍附近,采样到PV开路电压后,判断当前的PV电压是否大于0.8的PV开路电压,若小于则增加占空比,直到小于0.8倍的PV电压

2、计算P-U曲线的斜率,斜率加以缩放后变成步进值,与PWMPR(PWM占空比寄存器)相减。

3、判断三分钟定时是否到?若到了PWMPR自减,使PV输出功率出现抖动,自适应的再次追踪最大功率。此个抖动非常有必要,因为太阳的光照强度会随着时间而变化,也就是说最大功率点会变化,为了能更好的追到最大功率,需加抖动,抖动的时间可以适当的增大或减少,我在软件上写的是3分钟。

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wenda201
LV.2
11
2011-10-02 15:23
@belief0909
接着说说PV的P-U,I-U曲线,由图中可知:由图2,在最大功率点左边的时候,斜率大于0, 在右边的时候是小于0,在最大功率点的斜率等于0.因为斜率存在正负值,我们可以利用此点算出斜率,让软件自适应的追踪最大功率。[图片] [图片] 以上流程图是MPPT追踪大概的流程:1、以为MPPT的电压大概是在PV电压的0.8倍附近,采样到PV开路电压后,判断当前的PV电压是否大于0.8的PV开路电压,若小于则增加占空比,直到小于0.8倍的PV电压2、计算P-U曲线的斜率,斜率加以缩放后变成步进值,与PWMPR(PWM占空比寄存器)相减。3、判断三分钟定时是否到?若到了PWMPR自减,使PV输出功率出现抖动,自适应的再次追踪最大功率。此个抖动非常有必要,因为太阳的光照强度会随着时间而变化,也就是说最大功率点会变化,为了能更好的追到最大功率,需加抖动,抖动的时间可以适当的增大或减少,我在软件上写的是3分钟。

楼主:你好!最近也在做MPPT的逆变的毕业设计,看了楼主发的资料很受启发!你用的是固定电压法!不知道楼主,研究过扰动法么!还有靠近PV的那个薄膜电容值的的大小怎么选择!buck的电路驱动用的什么,pwm的频率是多少!采样电流电压后,如果不是最大功率点P(MPP),需要改变pwm的占空比,那改变的步进是怎么确定的呀!谢谢了!

刚刚开始,也看了很多资料,大部分都是讲原理的,没有一点实际的!所以没有头绪!希望楼主给指点一下!谢谢了!我的QQ 710923684

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hjl2832
LV.3
12
2011-10-09 15:38
@wenda201
楼主:你好!最近也在做MPPT的逆变的毕业设计,看了楼主发的资料很受启发!你用的是固定电压法!不知道楼主,研究过扰动法么!还有靠近PV的那个薄膜电容值的的大小怎么选择!buck的电路驱动用的什么,pwm的频率是多少!采样电流电压后,如果不是最大功率点P(MPP),需要改变pwm的占空比,那改变的步进是怎么确定的呀!谢谢了!刚刚开始,也看了很多资料,大部分都是讲原理的,没有一点实际的!所以没有头绪!希望楼主给指点一下!谢谢了!我的QQ710923684

他说的这个不就是抖动干扰法吗?期待楼主继续往下讲。

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belief0909
LV.3
13
2011-10-19 09:27
@wenda201
楼主:你好!最近也在做MPPT的逆变的毕业设计,看了楼主发的资料很受启发!你用的是固定电压法!不知道楼主,研究过扰动法么!还有靠近PV的那个薄膜电容值的的大小怎么选择!buck的电路驱动用的什么,pwm的频率是多少!采样电流电压后,如果不是最大功率点P(MPP),需要改变pwm的占空比,那改变的步进是怎么确定的呀!谢谢了!刚刚开始,也看了很多资料,大部分都是讲原理的,没有一点实际的!所以没有头绪!希望楼主给指点一下!谢谢了!我的QQ710923684
我用的就是扰动法.此种方法只限于MPPT功能的充电器,那个薄膜电容的选取,得根据你的电路来选择,主要是纹波电压,电流。BUCK电路的驱动频率是20K,因为MOS的Ciss比较大频率不敢再大。改变占空比,就是改变PV的输出功率。
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lixiao206
LV.2
14
2011-10-22 22:07

此方案需要实现MPPT有点困难,我们公司是做太阳能控制器的,对MPPT比较有研究,MPPT对应功率最大点的电压,不一定能给蓄电池充电最大,此系统应该分两部分,太阳能跟随一部分,蓄电池充电一部分,蓄电池充电时电压越高越快,所有,就需要一个DC(太阳能跟随电压)转换蓄电池充电电压。如果楼主是研究型的,可以找我沟通下,希望可以给你提供点实际经验。哈哈!!!

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2011-10-29 23:46
@lixiao206
此方案需要实现MPPT有点困难,我们公司是做太阳能控制器的,对MPPT比较有研究,MPPT对应功率最大点的电压,不一定能给蓄电池充电最大,此系统应该分两部分,太阳能跟随一部分,蓄电池充电一部分,蓄电池充电时电压越高越快,所有,就需要一个DC(太阳能跟随电压)转换蓄电池充电电压。如果楼主是研究型的,可以找我沟通下,希望可以给你提供点实际经验。哈哈!!!

14楼的大虾你好,很想和你交流一下,我理解的MPPT是这样的,一般PV板的开路电压是45V,如果输出40V时达到最大功率,但要是用这个电压给24V系统的电池充电,虽然PV板的效率得到了最大利用,但仿佛是没有考虑到电池能承受的充电电压的问题,从电池的寿命来考虑,MPPT和电池寿命像是相排斥的呢?

不知道我的理解是否正确,请各位多多拍砖

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节能者
LV.1
16
2012-07-21 00:34

个人觉得你说的这句话有些问题:“太阳能电池板在一定光照强度下,太阳能电池板存在一个最大功率输出点。我们可以把太阳能电池板看成是一个有内阻的电压源,太阳能电池板的内阻,会随着照射到太阳电池板的光照强度和太阳能电池板的温度变化。为了使得PV电池板输出的功率最大,我们需要最大功率跟踪。”

既然最开始就说光照强度一定,到后面又说光照强度变化,你不觉得矛盾吗?我个人认为,在光照强度一定的情况下,电源E恒定了,内阻r也就确定了,但是此时负载电阻R,是不是等于内阻呢?通常情况下,没那么巧合一定会相等,所以我们才要做mppt,正是通过了mppt,才会使得我们的负载电阻R=r。我个人觉得这个才是最大功率点跟踪的本质,就是使得等效负载电阻R与电源内阻相等!

当然,当环境条件变换的时候,内阻r也会变换,那么前面一次我们通过mppt算法得到的负载等效电阻R就不会等于环境变化后的内阻r了,那么在这个环境下,我们又要使用mppt,改变我们的等效负载R,使得我们的负载电阻R=r,最终实现mppt!

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节能者
LV.1
17
2012-07-21 00:38

另外,我想请教下,输入电容Cpv是怎么计算的?求解.......

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belief0909
LV.3
18
2012-08-02 14:08
@节能者
个人觉得你说的这句话有些问题:“太阳能电池板在一定光照强度下,太阳能电池板存在一个最大功率输出点。我们可以把太阳能电池板看成是一个有内阻的电压源,太阳能电池板的内阻,会随着照射到太阳电池板的光照强度和太阳能电池板的温度变化。为了使得PV电池板输出的功率最大,我们需要最大功率跟踪。”既然最开始就说光照强度一定,到后面又说光照强度变化,你不觉得矛盾吗?我个人认为,在光照强度一定的情况下,电源E恒定了,内阻r也就确定了,但是此时负载电阻R,是不是等于内阻呢?通常情况下,没那么巧合一定会相等,所以我们才要做mppt,正是通过了mppt,才会使得我们的负载电阻R=r。我个人觉得这个才是最大功率点跟踪的本质,就是使得等效负载电阻R与电源内阻相等!当然,当环境条件变换的时候,内阻r也会变换,那么前面一次我们通过mppt算法得到的负载等效电阻R就不会等于环境变化后的内阻r了,那么在这个环境下,我们又要使用mppt,改变我们的等效负载R,使得我们的负载电阻R=r,最终实现mppt!

----个人觉得你说的这句话有些问题:“太阳能电池板在一定光照强度下,太阳能电池板存在一个最大功率输出点。我们可以把太阳能电池板看成是一个有内阻的电压源,太阳能电池板的内阻,会随着照射到太阳电池板的光照强度和太阳能电池板的温度变化。为了使得PV电池板输出的功率最大,我们需要最大功率跟踪。”-----

我说的话明明是两句话,不知你为何就理解成一句。“太阳能电池板在一定光照强度下,太阳能电池板存在一个最大功率输出点。” 这样一句话有问题????、

“我们可以把太阳能电池板看成是一个有内阻的电压源,太阳能电池板的内阻,会随着照射到太阳电池板的光照强度和太阳能电池板的温度变化。为了使得PV电池板输出的功率最大,我们需要最大功率跟踪。”这样的一句有问题?????

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