Устройство позволяет заряжать аккумулятор емкостью около 100А/ч 12В от 2-х солнечных панелей 24В методом МРРТ.
MPPT — это один из способов использования ресурсов солнечной панели. Его основная особенность — повышение эффективности работы солнечной панели путём «вытягивания» максимального количества энергии за счет выбора определенного напряжения и тока.
Выбор этих параметров сводится к анализу вольт-амперной характеристики солнечной панели и определения при каком напряжении и потребляемом токе будет потребляться максимальная мощность. Именно так и расшифровывается аббревиатура MPPT – Maximum Power Point Tracking (слежение за точкой максимальной мощности). Контроллер следит за мощностью солнечной панели при увеличении тока. При определенном токе мощность начинает падать.
Контроллер должен зафиксировать это значение. Это и есть точка максимальной мощности МРРТ, при достижении которой контроллер должен прекратить сканирование мощности. Следующее сканирование происходит через 1 - 1,5 часа, когда солнце перемещается относительно солнечной панели.
Ниже приведена схема МРРТ контроллера 2-х солнечных панелей.
Солнечные панели SOL1 и SOL2 могут быть размещены по обе стороны крыши дома, как показано ниже
Когда солнце восходит с восточной стороны, панель SOL1 начинает заряжать аккумулятор. Каждые полтора часа происходит поиск точки максимальной мощности. Когда солнце начинает заходить на запад, включается панель SOL2 и через каждые потора часа происходит поиск МРРТ. После определения точки максимальной мощности MOSFET транзисторы Q1 - Q4 формируют импульсы частотой 10кГц для заряда аккумулятора. Ширина импульсов зависит от значения точки максимальной мощности.
Выходное напряжение панели SOL1 измеряется с помощью делителя напряжения R2, R3 и поступает на аналоговый вход А0 Ардуино Нано. Выходное напряжение панели SOL2 измеряется с помощью делителя напряжения R10, R11 и поступает на аналоговый вход А2 Ардуино Нано. Напряжение аккумулятора измеряется с помощью делителя R4,R5 и поступает на аналоговый вход А3 Ардуино. При достижении напряжения аккумулятора выше 14В зарядка прекращается. При разряде аккумулятора до 11.5В зарядка включается. Если солнце отсутствует и аккумулятор разряжается до 10,5В реле RL1 отключает нагрузку во избежании выхода аккумулятора из строя.
Ток панели SOL1 измеряется датчиком тока U1 путем измерения падения напряжения на резисторе R1. Выход датчика подключен к аналоговому входу А1 Ардуино. Ток панели SOL2 измеряется датчиком тока U2 путем измерения падения напряжения на резисторе R8. Выход датчика подключен к аналоговому входу А6 Ардуино. Мощность потребляемая от каждой панели вычиcляется по формуле P=UxI.
Индикация осуществляется с помощью 4-строчного 20-ти символьного LCD дисплея.
1-я строка - напряжение панели 1, ток панели 1, количество точек сканирования мощности панели 1
2-я строка - напряжение панели 2, ток панели 2, количество точек сканирования мощности панели 2
3-я строка - точки максимальной мощности панели 1 и 2 соответственно
4-я строка - температура, напряжение и ток заряда аккумулятора.
Температура аккумулятора измеряется с помощью аналогового датчика температуры LM35. Выход датчика подключен к аналоговому входу А7 Ардуино. При достижении температуры 60 ℃ зарядка аккумулятора отключается.
Микросхемы U1 - U3 и Ардуино питаются от заряжаемого аккумулятора через модуль понижающего DC-DC конвертера LM2596 с выходным напряжением 5В. Для запуска поиска точки максимальной мощности после включения устройства необходимо нажать кнопку SW1. После определения точки максимальной мощности панели 1 включается светодиод D3, после определения точки максимальной мощности панели 2 включается светодиод D4. Далее процесс определения точки максимальной мощности включаеттся автоматически каждые полтора часа. Если напряжение одной из панели ниже нормы или отсутствует подключение, включается соответственно светодиод D5 или D6. Подробнее на видео
Cкетч для Ардуино выполнен в программе визуального программирования FLPROG В программе можно установить минимальное и максимальное напряжение аккумулятора, минимальное напряжение солнечной панели, временной интервал включения МРРТ.
Перечень элементов, проект в FLPROG со скетчем для Ардуино, чертеж печатной платы в EagleCAD с герберфайлами для заказа, проект в Протеус с симуляцией в архиве
