經(jīng)過數(shù)月的準(zhǔn)備和研發(fā),重要從為數(shù)不多的空閑時(shí)間里頭做出這個(gè)非常具有實(shí)際意義的產(chǎn)品了。在這里真的要非常感謝一直幫我的哥們,幫我完成了這個(gè)的DSP純數(shù)字化的操作了。
這是一個(gè)具有真正意義的MPPT充電裝置,而不是現(xiàn)在國內(nèi)流行的那種幾個(gè)MOSFET組成的開關(guān)也叫MPPT那種假貨,這個(gè)機(jī)器可以大幅度提高太陽能電池板輸出到電池的充電效率。完全擺脫了太陽能電池的工作電壓與電池電壓不匹配的局限,可以隨心所欲的組合太陽能電池板和電池的電壓匹配問題,而不需要考慮太多工作電壓,更加不用擔(dān)心充電效率的問題了。
這個(gè)產(chǎn)品的強(qiáng)大的功能特性如下:
1,無需人管理,上電會(huì)自動(dòng)執(zhí)行MPPT相關(guān)的所有算法與動(dòng)作。
2,具備防止反向漏電,避免從電池端漏電到PV板。
3,充電過程無需人為參與,全部安裝事先預(yù)定的參數(shù)執(zhí)行,比如最大電流,最高截止電壓,浮充電壓。
4,多重的充電管理特性,如果電池電量充滿,一直會(huì)工作于保持電池最佳待命狀態(tài),只等負(fù)載連上。
5,支持電池端負(fù)載突發(fā)模式,負(fù)載接入電池后,機(jī)器會(huì)自動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài),以MPPT的方式聯(lián)合電池共同給負(fù)載提供電能,而不是采取低效的太陽能直接供電或者邊充電邊放電的模式,這樣大的提升電池的使用壽命。
6,簡(jiǎn)化太陽能PV板的連線,無損失的高效充電,比如我要充12V電池,但是為了簡(jiǎn)化布線,又有多組太陽能電池板,肯定會(huì)采用串聯(lián)的方式,串聯(lián)之后板子的工作電壓也會(huì)提升,此時(shí)如果直接充電,會(huì)有至少50%以上的功率浪費(fèi)了,有了MPPT控制器,就算是72V的PV工作電壓,去充電12V蓄電池,都不會(huì)有任何問題。MPPT會(huì)自動(dòng)平衡PV到電池之間的阻抗。
7,采用極高的PWM調(diào)制,保證系統(tǒng)最精簡(jiǎn)與最小巧,提升可靠性。
8,DC-DC級(jí)的最大轉(zhuǎn)換效率為98%.
9,MPPT搜索精度最高支持99%。
10,采用LCD屏幕顯示當(dāng)前參數(shù),基本可以不要外用表了。
11,后續(xù)采用多相交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu),最大支持4相供電充電,大幅提升功率等級(jí),以后再大的電流都不怕了。
下面有些人對(duì)此表示懷疑,咱舉一個(gè)非常有代表性的例子,這是在測(cè)試中都可以測(cè)試出來的。
一片230W左右的太陽能電池板,給一個(gè)12V電池充電,太陽能板的工作電壓是36V,36V是這種標(biāo)準(zhǔn)太陽能板的工作電壓,這是沒有辦法改變的,因?yàn)檫@涉及到板子的生產(chǎn)和排片的過程。
好了,問題來了,按照通常的做法,我不接控制器給電池充電。如下圖所示,大多數(shù)人理解,這直接充電,效率肯定最高。
230W太陽能板的技術(shù)參數(shù)為:
Pmax=230W;
Voc=44V;
Vmp=36V
Imp=6.4A
好了,我們?cè)倏纯刺柲馨宓墓ぷ髑闆r,
當(dāng)太陽能電池在理想的工作的條件下,接入蓄電池進(jìn)行充電,如圖1所示。
當(dāng)此時(shí)蓄電池電壓為12V情況下,此時(shí)太陽能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗
位,也同時(shí)為12V,而太陽能電池板的工作電流在光照理想的情況下,最大為
6.4A,此時(shí)我們可以計(jì)算出此時(shí)真正的太陽能電池輸出的有效功率為:
Pout=12*6.4=76.8W;看看此時(shí)還是在理想情況下,230W的板子變成了76.8W。實(shí)際使用還會(huì)更加低下。
從以上情況可以看出,雖然太陽能電池板具備了自身輸出最大功率的條件,但是由于外
部負(fù)載的關(guān)系,限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來解決這一問題。
好了,如果接入MPPT的情況是什么樣子呢?
如果采用MPPT控制器來匹配太陽能電池和蓄電池之間的阻抗,使太
陽能電池板的輸出功率逼近Pmax,由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系,設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換
級(jí)效率為98%,忽略MPPT跟蹤效率,此時(shí)太陽能電池的輸出功率為:
Psout=36*6.4A≈230W;
?MPPT輸出功率為:
PDC out=12*19.1A*98%≈224W; 天哪,這個(gè)19.1A是怎么來的呢?太陽能板最大電流都輸出不了19.1A,為何MPPT輸出了
19.1A,這是因?yàn)镸PPT將太陽能板6.4A對(duì)應(yīng)的36V工作電壓,轉(zhuǎn)化成了12V 對(duì)應(yīng)的19.1A的電流。
這就是MPPT的優(yōu)勢(shì)所在。
? 采用MPPT,蓄電池電壓不在鉗位太陽能電池電壓,所以讓太陽能電池板能夠
輸出最大功率通過DC-DC變換,使蓄電池獲得最高的充電功率所對(duì)應(yīng)的電流和
電壓。這一方式可以大大提高充電效率和最高利用太陽能電池發(fā)電,比直接接
入蓄電池充電的方式可以提高30-40%以上的效率,在這種電壓相差比較大,然后工程中實(shí)際會(huì)出現(xiàn)的案例效率提升更加明顯。
也許有人會(huì)說,你犯傻,用36V的板子給12V電池充電,其實(shí)36V單片組件是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品,如果用18V的標(biāo)準(zhǔn)組件也是同樣的道理。
看以下示例:
太陽能電池部分基本參數(shù)為:這是100W的標(biāo)準(zhǔn)組件的參數(shù)。
Pmax=100W;
Voc=23V;
Vmp=18V
Imp=5.6A
蓄電池基本參數(shù):
電壓:DC12V
容量:100AH
當(dāng)太陽能電池在理想的工作的條件下,接入蓄電池進(jìn)行充電,如圖1所示。
當(dāng)此時(shí)蓄電池電壓為11V情況下,此時(shí)太陽能電池板工作電壓被蓄電池電壓鉗
位,也同時(shí)為11V,而太陽能電池板的工作電流在光照理想的情況下,最大為
5.6A,此時(shí)我們可以計(jì)算出此時(shí)真正的太陽能電池輸出的有效功率為:
Pout=11*5.6=61.6W;
如果隨著充電時(shí)間延長,蓄電池電壓變成12V,此時(shí)輸出的有效功率為:
Pout=12*5.6=67.2W;
從以上情況可以看出,雖然太陽能電池板具備了自身輸出最大功率的條件,但是由于外
部負(fù)載的關(guān)系,限制了這種特性的輸出。所以我們必須引入MPPT裝置來解決這一問題。
采用MPPT控制器來匹配太陽能電池和蓄電池之間的阻抗,使太
陽能電池板的輸出功率逼近Pmax,由于改變了輸入輸出之間的關(guān)系,設(shè)MPPT轉(zhuǎn)換
級(jí)效率為98%,忽略MPPT跟蹤效率,此時(shí)太陽能電池的輸出功率為:
Psout=18*5.6A≈100W;
?MPPT輸出功率為:
PDC out=12*8.3A*98%≈98W;這個(gè)8.3A就是MPPT控制器充電給蓄電池電流,這是因?yàn)镸PPT將太陽能板5.6A對(duì)應(yīng)的18V工作電壓,轉(zhuǎn)化成了12V 對(duì)應(yīng)的8.3A的電流。
這就是MPPT的優(yōu)勢(shì)所在。
以上所有試驗(yàn)都是真實(shí)驗(yàn)證過的,我只是舉例說明以下,真實(shí)的電流值是隨著太陽的變化而變化,太陽能板的真實(shí)輸出功率是無時(shí)無刻都在變化的,單純的去匹配電壓是會(huì)嚴(yán)重影響效率。否則并網(wǎng)逆變器為何一定要MPPT跟蹤呢?這個(gè)同樣不例外
樓下有人對(duì)此有疑問,覺得不好,可以使用你們的方法,來和我這個(gè)機(jī)器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),看看是誰的充電電流會(huì)大一些。可能有人會(huì)說,我多增加太陽能板不是更加好嗎?可是太陽能板你不要錢呀,MPPT多少錢,電池板多少錢,一片100W的板子,你能加多大的板子去配合原來的板子呢?加1W嗎?還是10W?這些就是不開竅的天馬行空的想法。
開始上圖,敬請(qǐng)期待。
體積很小,采用了DSP,不是單片機(jī)哦,電路也是超級(jí)簡(jiǎn)單,大幅提升充電效率,如果有人對(duì)此有疑問,歡迎拿一個(gè)現(xiàn)在通常市面上的東西,對(duì)比測(cè)試一下。看看到底MPPT提升了多大的充電電流吧。
對(duì)此電路有懷疑的人士,本人暫時(shí)不會(huì)公布相關(guān)電路圖。請(qǐng)不要冷嘲熱諷,那樣只會(huì)讓人覺得惡心。
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原文標(biāo)題:新一代太陽能MPPT控制器
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