Самодельный MPPT-контроллер для СБ

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

У меня очень много щелочных аккумуляторов, но использовать их внутри дома не рискую. Здесь и повышенное газообразование и возможность теплового разгона. Хотел сварить железный ящик рядом с домом и смонтировать банк из щелочи внутри него. Но все руки никак не дойдут.
Лично мое мнение - щелочные ламельные (серия НК-55) можно использовать в помещении но с хорошей вентиляцией, а все что со спечеными пластинами - только вне дома в негорючем месте. В кемпере думаю те же требования.
В репозитории прошивка
2019.01.16_MPPT_V2.0_temp.ino.with_bootloader.standard_Max-45V.hex
Ограничение напряжения выставлено на 45В.

 

Вы это только @wcreader-у не говорите!

 

Спасибо за прошивку и советы!

 

Всем привет. Завершился грандиозный проект по осваиванию WIFI пространства. Темных мест почти не осталось, а то что сделано, работает стабильно, долго и радует результатами.
Что было сделано...:
Доведен до ума интерфейс общения зарядника с ПК посредством RS232 протокола.
Написана программа приема, сохранения и анализа передаваемых данных через Serial port на ПК.
Изготовлен и испытан WiFi переходник на ESP8266 позволяющий принимать сообщения с контроллера и транслировать их в эфир.
Написаны средства приема этих данных из WiFi эфира и складирование их на Windows PС, в виде лога, формата CSV.
Написан своеобразный GUI ввиде вэб странички который позволяет отслеживать состояние контроллера в текущий момент.
Найдена и устранена накапливающаяся ошибка подсчета залитой и слитой емкости АКБ.
Начата работа по отрисовке односторонней финальной платы.
После завершения и теста отрисованной односторонней платы будет отрисована двусторонняя плата для заказа у производителей печатных плат. Планируется свободный доступ.
Реализована (пока в тесте) защита от обратного тока в СП. + защита от КЗ по входу СБ.
Переделана (пока в тесте) система управления выходом LOAD. Обеспечивающая гальваническую развязку и наличие защит выходных клемм от КЗ.
Финальная версия рисуется и вскоре будет доступна в репозитории.

Дальнейшее развитие невозможно из-за кончившейся памяти внутри контроллера. Грядет переход на ESP32.
Когда таковое событие случится - создам новую ветку этого формума.
Спасибо за что следите за темой.

 

Всем привет. Теперь контроллер автоматически переключает режимы работы в зависимости от выработки мощности СБ. При малой освещенности переходит в режим удержания напряжения солнечной батареи на 1,5В больше чем на аккумуляторе. При подходе напряжения АКБ к целевому переключается в режим DCDC контроллера для точного поддержания тока и напряжения. На лабораторном БП все работает отлично. Осталось дождаться сумеречной или пасмурной погоды чтобы проверить с реальными панелями.

На данный момент отрисована новая силовая и управляющие модули.
Добавлено меню включения/отключения модуля WIFI.
Теперь ночью нет обратного тока панелей.
Теперь выход LOAD с общим минусом.
Идет поузловая проверка и доводка финальной версии.

 

Советы- поработать на ярком Солнце с затенением части элементов- вплоть до полного затенения хотя бы одного; б. создать пасмурную погоду легко вспом. материалами...

 

Всем привет. К сожалению представленная выше схема потерпела полное фиаско. На протяжении одного пасмурного дня и двух ясных вечеров переход алгоритма Uсб = Uакб + 1,5В давал проигрыш в выработке нежели просто прямое подключение к панелям. Я сказал контроллеру чтобы он при выработке меньше 3Ватт переключался между ними с периодичностью раз в 6 секунд. На графиках это выглядит так.

Изменение напряжения добавки от 0,5В до 2В не сильно меняют ситуацию. Оставляю режим прямого подключения СБ к АКБ при низкой освещенности как основной.

 

Для формирования шим, используйте сумму выходов двух пи-регулятлров по току и напряжению, в эту же сумму добавьте МРРТ переменную, и все проблемы решатся разом. Когда МРРТ превысит напряжение или ток, пи-регулятор ее исправит. Точно так же ночью, когда тока мало, контур по напряжению начнет тянуть СП до АКБ автоматически. Только надо добавить условие, если выходной ток меньше 0.1 А -> МРР алгоритм прекращает поиск, МРР переменная фиксируется в последнем значении чтобы не мешать пи регуляторам. Еще остается проблема, когда контроллеров большечем одинили есть второй зарядник, тогда при зарядке акб выше уставки ркгулятора в контроллере, этот же самвй регулятор начинает повышать напряжен е акб до напряжения СП. Я пока решил это ограничив шим физически и поставил диод шоттки на входе, но пытался решать это через выходной ток, который для контроллера будет равный нулю. Но это может привести к перезаряду акб если нет никаких холостых потребителей. Т. к. ток на самом деле будет несколько больше чем нуль.

 

К своему стыду так и не разобрался с ПИД регулированием. Все что делал работало из рук вон плохо. Видимо просто настроить не получилось. Корректно по сей день работает только П-регулирование. Оно используется в PWM режиме и показывает отличные результаты в установившемся режиме. При резкоменяющихся нагрузках есть незначительная перерегуляция, но совершенно не критичная.

Если покажете как у вас в ПИ-регулирование заводятся три параметра - буду благодарен.

Для максимального энергосбережения отслеживаю разницу напряжений на СБ и АКБ. При отрицательной - тушу ШИМ полностью, чтобы не таскать затворы попусту. Экономлю 40-70 мА на динамических потерях и питании вольтодобавки верхних ключей.

Мне эта проблема не понятна. Видимо потому что у меня все попроще. Контроллер знает, что снижение потребления мощности от СБ возможно только лишь в трех случаях - если ШИМ выскочил из ТММ вниз, если уровень инсоляции снизился до минимума и если АКБ заряжены под завязку и срабатывает ограничение CCCV. Во всех этих случаях перевод в PWM режим по принципу
PWM = PWM+1;
if (Ibat>IbatLim | Ubat>UbatLim){
PWM = PWM-2;
}
решает все эти проблемы идеально. В случае с проскоком ШИМа вниз - выводит обратно на уровень выработки и переключает в MPPT. В случае с полным зарядом АКБ - начинает очень точно держать напряжение и ток. Было предположение что при малой инсоляции можно будет снять больше тока за счет преобразования несколько повышенного входного напряжения, но оно не подтвердилось.
MPPT у меня работает по классическому алгоритму от TI

 

Выполнять каждую миллисекунду:
{

/MAIN PID

erramp=output_current_sm-20; /усилитель ошибки по току (в амперах).
climit=climit+(erramp); /PID интегралка по току
if (climit<0) climit=0;
if (climit>2000) climit=2000;

erramp_v=out_voltage_sm-charge_voltage; /усилитель ошибки по напряжению (вольт)
vlimit=vlimit+(erramp_v); /PID интегралка по напряжению
if (vlimit<0) vlimit=0;
if (vlimit>2000) vlimit=2000;

if (main_pwm<101) mppt_step+;
if (main_pwm>1299) mppt_step-;
if (manual_step>2000) manual_step=2000;
if (manual_step<0) manual_step=0;
if (mppt_step>601) mppt_step=601;
if (mppt_step<-601) mppt_step=-601;
if (output_current_sm<0.01)&&(inp_voltage_sm>40) vlimit-; ./защита от внешнего перенапряжения (другой зарядник)

main_pwm=manual_step+(int16_t) mppt_step+(int16_t)(climit+(erramp)+(int16_t)(vlimit+(erramp_v);

if (output_current_sm<0.01) mppt_step-; /подтягиваем ТММ к батарее ночью.

}

manual_step - ручное задание начала поиска, паспортная ТММ батареи, либо просто нуль (можно исключить когда алгоритм отлажен, на данный момент задан нуль)
Переменные с индексом sm - smoothed. После цифровой фильтрации.
П-составляющая это erramp добавленный в выходную сумму.
ШИМ 2000 точек 24 кГц.
Все сделано на float.
Точность удержания напряжения до сотых долей вне зависимости от нагрузки. Интегралка на флоате дорабатывает точно.
Проц stm32f030 48 мгц

 

У меня силовая часть это IR2104 и полумост., поэтому при неудачном значении ШИМ возможно обратное преобразование, повышает напряжение с АКБ и гонит обратно в СП. Поэтому в коде сделаны защиты от этого. КПд конечно хороший у синхронного выпрямления, но двунаправленность преобразования создает проблемы. Конечно если вместо нижнего ключа поставить просто диод шоттки код можно в половину сократить.
В коде есть место где при экстремальном превышении на входе просто отрубается сам драйвер и глушит ключи наглухо, это на случай когда пид не успевает вдруг Так же стоит 100В варистор по входу. На всякий случай.
Ну и сам ШИМ ограничил значением, чтобы больше 80 вольт не вдувало на вход ни при каких отклонениях. Жаль порты на контроллере закончились. раз уж я добавил диод шоттки на входе, можно мерить напряжение СП отдельно от преобразователя. Но пока острой необходимости нет, и так все отлично работает. 7 сегментный индикатор половину ног скушал

 

Я думал попозже добавить синхронный ключ, и в скетче бы почти ничего не поменялось бы наверное, за исключением того что включался бы он начиная с 20-40 ватт выработки. В остальное время его бы подпирала шотка. КПД бы остался на уровне, за то с обратнотоком при малом Кзап не было бы проблем. У меня пару раз нижний ключ хлопнул, после этого я перехотел синхронный транзисторный диод.

 

У меня шим ограничен 100-1300 точекиэ из 2000, это уде хорошо помогает от хлопкоы, кросе этого в while добавлены строки мгновенной отсчечки по перенапряжению входа (блокировать вход sd на драйвере) + пи-регуляторы и в сумме это решило проблему, ща исключением холостого хода ночью 90 мА. Был бы свободный порт, я бы мог отдельно мерить напряжение СП и глушить шим. При этом перекмнуть вход с преоьразователя на СП я не могу т. к. этот параметртнужен для других защит. Если подключить i2c дисплей, нога для этого освободится. Но пока переделку не планирую, я на 4 значном индикаторе и так вижу все что надо, мощность, киловатт-часы, вольты вход-выход, амперы заряда. Достаточно. Лучшее враг хорошего) на все времени не хватит.

 

Делаю еще один контроллер на 10А, с функцией сброса излишков на бойлер. Этот для СП ориентированной на запад.
После испытаний внесу изменения в первый контроллер.

 

А где и какая индуктивность у Вас используется? Какова общаяя ёмкость пленки?