Caída de voltaje en la célula solar MPPT

Question

Estoy tratando de construir mi propio MPP Tracker en la Célula Solar, he aquí mis esquemas Explicación :

• PA6, PB0, PB1, PB2,PA3 : Pin de e/S
• PA 7 : PWM Pin
• PA4 : se Utiliza para medir el voltaje
• PA0 y PA1 : Diferencial de ADC para medir la corriente

El problema con este circuito es, la caída de tensión en la célula solar es muy grande (alrededor de 2V 5V de la célula solar). Estoy seguro de que no hay ningún problema con la célula solar, ya que funciona perfectamente utilizando MPP tracker comercial módulo. He intentado cambiar el transistor varias veces, y también el cambio en un P canal de zanja mosfet PMV65XP, que es el mismo transistor utilizado por el módulo comercial (me tomó 1 mes para conseguirlo).
Así que mi pregunta es, ¿qué hice mal? Mi suposición es que estoy usando mal tipos de diodo. Si sí, ¿qué diodo que debo usar? o tal vez hice algo mal con este arreglo?

La célula solar de salida es en GND y VCC, utilizadas para el suministro de MCU y de carga Aquí está uno de los resultado de la prueba :

La Célula Solar de la V-circuito abierto : 4.91 V - 0 ma
Resistencia a la carga : 220 ohmios (no capacitiva)

El uso comercial del módulo :
V y a en la célula solar : 4.20 V, 40mA
V y a en MPP de salida : 3.00 V, 45mA

El uso de mi módulo :
V y a en la célula solar : 2.60 V, 42mA
V y a en MPP de salida : 2.38 V, 37mA

He probado a cambiar los diodos de Recuperación Rápida de diodo FR104 en diodo de Conmutación 1N148, pero todavía no hay ningún cambio significativo

Sólo para obtener información, en primer lugar, también dudo que mi algoritmo y el código, por eso he puesto un potenciómetro (en PA3), por lo que puede ajustar manualmente el PWM (funciona en la 15kHz). Y como para @Maximus sugerencia, aquí está la gráfica (la mía está en el lado izquierdo, y el comercial en la derecha):
Los datos del gráfico es tomado por el cambio de ciclo de trabajo del PWM por el 10% y observar el voltaje y la corriente de la célula solar de salida (VCC) y MPP de salida (J1 en el circuito). Y aquí es algunos de los PWM de salida según lo sugerido por @laptop2d:
Parece que el Vpp de la señal PWM es mayor, junto con el Voltaje de la célula solar (que se utiliza como fuente VCC de la uC)

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Estos es el PV características:

Answer 1

El poder de la MCU directamente a partir de células solares, que tienen muy bajos niveles de potencia de casi abajo de las condiciones de trabajo de un MCU y por lo tanto creo que el comercial se preocupa por MCU las funciones de ahorro de energía, no.

Attiny Mcu tienen funciones de ahorro de energía. Aquí usted puede leer acerca de los modos de suspensión de ATTiny85.

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Leer "gestión de la energía y de los modos de suspensión" en el attiny85 hoja de datos. Primero pruebe con el modo de inactividad, que el PWM de trabajo. Usted puede despertarlo por PWM de interrupción y hacer los cálculos en cada ciclo y volverse inactivo, o puede ser con un ritmo más lento del temporizador de interrupción, permiten realizar cálculos en cada 4-5 paso de los principales PWM. Si no es suficiente, el verdadero sueño el modo de hacerlo. Pero PWM no trabajo allí. Usted tendrá que poner en práctica con temporizador de vigilancia de las interrupciones.

Answer 2

Todo el sistema se deben comprobar y usted necesita tener una comprensión de cada parte. No puede ser solo los componentes que están teniendo un problema. Desde el aspecto de su poder números puedes tener dos problemas (suponiendo que estaban utilizando algún tipo de constante fuente de luz para su prueba, si no mediante una constante fuente de luz que usted puede desear ir a ver a un psicólogo). Yo también voy a suponer que el comercial de instalación es cercana a la óptima potencia de pico de punto de su celular.

1. El diseño del circuito es, probablemente, al no encontrar el punto óptimo de potencia debido a que el voltaje de número (2.6 V, a) no está cerca del punto óptimo para la célula y se dibuja menos energía (109mW vs 168mW comercial de la instalación)

2. El diseño del circuito se queme demasiado poder. Fuera de la 109mW que su circuito, hizo llegar, consumido 24mW que es ~23% de su potencia va en el 77% de eficiencia. El circuito puede ser mejor que eso, convertidores DC a DC de obtener más de 90% de eficiencia en estos días.

Sugerencias sobre dónde ir desde aquí:

1. Vet su algoritmo MPPT, esto puede ser difícil. Asegúrese de saber cómo funcionan. También existen diferentes algoritmos y algunas son más eficientes que otros. Otra cosa que usted probablemente querrá hacer es encontrar algún tipo de software de simulación para tener algo con que comparar. LT especia podría ser utilizado y es gratis, y puede ser finagled para hacer casi cualquier tipo de simulación. Lo he utilizado para MPPT algoritmo de simulaciones antes. A veces usted tiene que ser creativo y el uso de Laplace, B-fuentes y comparadores para obtener resultados, pero se puede hacer. Incluso las células solares pueden ser simulados en especias. Yo me tire un enchufe para simulink demasiado, pero que es más difícil de acceder.

2. Averiguar donde la potencia se quemó en su circuito. Esto se puede hacer con un ámbito de aplicación mediante la revisión de cada componente (como un diferencial de voltaje con dos sondas a través de cada componente) un cálculo de la potencia puede ser hecho por la FET, el inductor y el capacitor. Asegúrese de entender cómo buck convertidores de trabajo. Sospecho que la forma de onda PWM deba ser optimizado, con respecto a su condensador y el inductor de valores. (Espero que tengas un osciloscopio). Especias también podría ser una gran manera de encontrar los problemas de energía. Simular el convertidor DC a DC con componentes de spice, ver donde el consumo de energía es en cada componente. Luego compare sus formas de onda con el mundo real y nota las diferencias.

Lo que están construyendo es complejo, es necesario comprender cada pieza y asegúrese de que funciona mediante el diseño de las cosas primero (con el dinero de ecuaciones y asegurarse de que todo sale bien) y, a continuación, prueba y verificación de la corrección. Si no vas a estar persiguiendo a problemas como los componentes cuando el conjunto del sistema tiene un problema. También el uso de la energía para su ventaja, el cálculo de la potencia puede ir una manera larga.

Answer 3

Parece que inicialmente utiliza otro transistor, pero ahora se ha reemplazado con el mismo. Sin embargo, no dijo nada acerca de la eliminación de R12? El punto es que si el circuito no es idéntica a la de comercial módulo, entonces usted no debe esperar para realizar gusta.
Una vez que usted tiene el hardware idéntico, entonces la única posibilidad es la programación de la MCU, así que si usted todavía tiene problemas, es porque no estás usando el mismo o equivalente algoritmo.

Answer 4

Esta no es la respuesta que está esperando , pero esencial conocer para entender por qué su diseño fallado. Siempre empezar con especificaciones como estas curvas antes de comenzar el diseño, de lo contrario, el fracaso es inevitable.

La línea de Carga de la PV en la máxima potencia es el lugar geométrico de los puntos de operación. El LED de carga de 20 ma puede ser abrumador de la capacidad de sus células, haciendo que el controlador ineficaz.

Hay 3 variables significativas;

• la capacidad de potencia de la matriz FOTOVOLTAICA V,I
• la temperatura ambiente
• el solar de la energía de entrada / sq-m o en [W/m] a 25'C o equivalente de medición

[] []3

La eficiencia de las variables en todos los PV.

Para la investigación futura

Una vez que defina Voc Isc o Pmax y el Pin, luego de que un diseño puede comenzar. El objetivo para la máxima transferencia de potencia se puede definir como la coincidencia de la impedancia de la curva vs T [C], Pin (solar) y la Faneca max. entiendo que es una tensión limitada de la fuente de corriente con una carga no lineal de la línea. Si se puede simular la línea de carga con todas las variables, a continuación, puede hacer que se desempeñan tan bien como el comercial con una MUCHO más simple circuito. (como el PV simulador)

Answer 5

He hecho el proyecto con Atmega328p (Uso de atmel studio y C nativos de código. Arduino API son muy lentos para su proyecto)

De todos modos, me tuvieron resultados similares a la tuya en primera. Aquí es cómo solucionarlo:

• Muy importante: los condensadores de Entrada en el módulo. Si usted no tiene los condensadores de entrada (para el sistema, me gustaría recomendar ~1000-~10000 uF rango) cuando el interruptor de encendido y apagado que el mosfet, usted estará manejando en toda la VI curva del panel solar y si su microcontroladores velocidad a entender que el swing y la reacción es más lenta que la VI velocidad de swing, usted nunca va a coger el MPP. Una solución a esto es utilizar un más rápido microcontrolador y escribir mejor código en C y ensamblador. Esto es difícil. Otra solución es el uso de grandes condensadores de entrada! Lo que hacen es esencialmente menor que la VI girar a un nivel que el microcontrolador puede entender y reaccionar lo suficientemente rápido. Recuerde, esto es importante ya que si no se soluciona este problema, el proyecto nunca trabajo. Para entender y evaluar la VI swing, sólo tiene que escribir el código para el PWM de ciclo de trabajo de 0 a 100 y ver cómo la tensión de entrada del módulo cambios. Si usted ve un montón de armónicos (subidas y bajadas de una.k.un voltaje de columpios) esto significa que se necesita más grandes condensadores.

• Otra cuestión importante: ¿los paneles solares que abastecen directamente ATTiny poder? Si ese es el caso, cuando el PWM el panel solar, usted puede conseguir un LVD en attiny. Primera alimentar el microcontrolador de una buena fuente. Analizar los resultados y el algoritmo. A continuación, intente de alimentación es mediante el panel solar y ver cómo van las cosas desde allí. Porque con su configuración actual, tal vez el microcontrolador está cerrando por sí mismo? (Proporcionar osilloscope de datos si puede).

• ¿Qué hace su microcontrolador ver (como en voltaje) en su entrada y salidas? Enviar al PC y observar. Si puedes, por favor envíenos una copia. (Vas a necesitar un ciclo de trabajo de vs voltaje/corriente gráfico en la entrada y la salida). Su única controllabe parámetro es el PWM dutcy ciclo. Así, la trama es.

Con más datos, se puede adress su solución mejor.

Buena suerte