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一個具有MPPT功能的充電器

之前看見有人在其他壇子發(fā)了太陽能脈沖充電器。

今天在這發(fā)一個帶有MPPT功能的充電器，請各位大大們，不要人身攻擊，技術(shù)討論任何時候都?xì)g迎。

先說說以下電路圖E是一定，r是一定的情況下，當(dāng)負(fù)載R為多少時，R的功率最大？

初中的物理告訴我們，若要使得R的得到的功率最大，那必須使得R = r，也可以這說當(dāng)R = R的時候，R獲得的功率最大。

為何要MPPT？

MPPT,對于行內(nèi)的人來說，應(yīng)該都明白，還有網(wǎng)上的論文之類的一大堆。在這里簡單的解釋一下，有不足之處請多多指教：

太陽能電池板在一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池板存在一個最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽能電池板看成是一個有內(nèi)阻的電壓源，太陽能電池板的內(nèi)阻，會隨著照射到太陽電池板的光照強(qiáng)度和太陽能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大，我們需要最大功率跟蹤。

下面說說整個設(shè)計：

功率部分使用的是BUCK電路。

  

BUCK電路的開關(guān)頻率采用的是20K，紅色方框內(nèi)的電容必不可少，電容選取的大小直接影響到MPPT的效果，如果條件允許，兩個電容都選取薄膜電容，若使用其他電容時候，應(yīng)該注意電容的紋波電流的參數(shù)。此處電容選取有直接關(guān)系的是：后級BUCK電路 和太陽能電池板允許的紋波電壓。

BUCK電路作用：起到一個阻抗變換作用，使的BUCK電路的輸入阻抗近似的等于PV的內(nèi)阻。從而達(dá)到追蹤最大功率。

輔助電源部分： 可以有蓄電池供電，也可以由太陽能供電。

輸出的是15V，5V,一路隔離的15V用于BUCK電路的驅(qū)動。

采樣部分：太陽能電池板電壓電流，蓄電池電壓采樣。

今天的就到此，下次繼續(xù)說軟件怎實(shí)現(xiàn)MPPT和實(shí)際樣機(jī)的一些照片。



全部回復(fù)(17)
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yousuoqiu
LV.2
2
2011-08-14 09:45
期待中。弱弱的問下，為什么紅色方框中必須是兩個電容呢，一個不行嗎
0
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igoing
LV.1
3
2011-08-14 10:13
等待LZ繼續(xù)
0
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2011-08-14 10:16
我就來坐坐地板吧。，
0
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IGBT2010
LV.8
5
2011-08-14 11:04
期待樓主的強(qiáng)帖！！！
0
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2011-08-14 14:51
@yousuoqiu
期待中。弱弱的問下，為什么紅色方框中必須是兩個電容呢，一個不行嗎
用電解電容的話，必須加一個小無極性電容濾波。此處最好使用薄膜電容！
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2011-08-14 17:38
@belief0909
用電解電容的話，必須加一個小無極性電容濾波。此處最好使用薄膜電容！
用薄膜電容，得用多少個并？成本和體積可接受？
0
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2011-08-14 17:39
期待樓主的繼續(xù)~
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2011-08-16 20:49
@高等數(shù)學(xué)
用薄膜電容，得用多少個并？成本和體積可接受？

使用薄膜電容的話，成本會比薄膜電容貴，相對來說壽命相對于電解電容會長一些。

電容的大小和太陽能電池板最大功率輸出時允許的最大電壓紋波，電容的紋波電流有關(guān)系。

現(xiàn)在的太陽能配套的產(chǎn)品基本的使用壽命要達(dá)到7年以上，使用電解的話。壽命不好控制

0
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belief0909
LV.3
10
2011-08-16 23:03

接著說說PV的P-U,I-U曲線，由圖中可知：

由圖2，在最大功率點(diǎn)左邊的時候，斜率大于0, 在右邊的時候是小于0，在最大功率點(diǎn)的斜率等于0.

因?yàn)樾甭蚀嬖谡?fù)值，我們可以利用此點(diǎn)算出斜率，讓軟件自適應(yīng)的追蹤最大功率。

 



 


以上流程圖是MPPT追蹤大概的流程:

1、以為MPPT的電壓大概是在PV電壓的0.8倍附近，采樣到PV開路電壓后，判斷當(dāng)前的PV電壓是否大于0.8的PV開路電壓，若小于則增加占空比，直到小于0.8倍的PV電壓

2、計算P-U曲線的斜率，斜率加以縮放后變成步進(jìn)值，與PWMPR（PWM占空比寄存器）相減。

3、判斷三分鐘定時是否到？若到了PWMPR自減，使PV輸出功率出現(xiàn)抖動，自適應(yīng)的再次追蹤最大功率。此個抖動非常有必要，因?yàn)樘柕墓庹諒?qiáng)度會隨著時間而變化，也就是說最大功率點(diǎn)會變化，為了能更好的追到最大功率，需加抖動，抖動的時間可以適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p少，我在軟件上寫的是3分鐘。

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wenda201
LV.2
11
2011-10-02 15:23
@belief0909
接著說說PV的P-U,I-U曲線，由圖中可知：由圖2，在最大功率點(diǎn)左邊的時候，斜率大于0, 在右邊的時候是小于0，在最大功率點(diǎn)的斜率等于0.因?yàn)樾甭蚀嬖谡?fù)值，我們可以利用此點(diǎn)算出斜率，讓軟件自適應(yīng)的追蹤最大功率。[圖片] [圖片] 以上流程圖是MPPT追蹤大概的流程:1、以為MPPT的電壓大概是在PV電壓的0.8倍附近，采樣到PV開路電壓后，判斷當(dāng)前的PV電壓是否大于0.8的PV開路電壓，若小于則增加占空比，直到小于0.8倍的PV電壓2、計算P-U曲線的斜率，斜率加以縮放后變成步進(jìn)值，與PWMPR（PWM占空比寄存器）相減。3、判斷三分鐘定時是否到？若到了PWMPR自減，使PV輸出功率出現(xiàn)抖動，自適應(yīng)的再次追蹤最大功率。此個抖動非常有必要，因?yàn)樘柕墓庹諒?qiáng)度會隨著時間而變化，也就是說最大功率點(diǎn)會變化，為了能更好的追到最大功率，需加抖動，抖動的時間可以適當(dāng)?shù)脑龃蠡驕p少，我在軟件上寫的是3分鐘。

樓主：你好！最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計，看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)！你用的是固定電壓法！不知道樓主，研究過擾動法么!還有靠近PV的那個薄膜電容值的的大小怎么選擇！buck的電路驅(qū)動用的什么，pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后，如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP)，需要改變pwm的占空比，那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀！謝謝了！

剛剛開始，也看了很多資料，大部分都是講原理的，沒有一點(diǎn)實(shí)際的！所以沒有頭緒！希望樓主給指點(diǎn)一下！謝謝了！我的QQ 710923684

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hjl2832
LV.3
12
2011-10-09 15:38
@wenda201
樓主：你好！最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計，看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)！你用的是固定電壓法！不知道樓主，研究過擾動法么!還有靠近PV的那個薄膜電容值的的大小怎么選擇！buck的電路驅(qū)動用的什么，pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后，如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP)，需要改變pwm的占空比，那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀！謝謝了！剛剛開始，也看了很多資料，大部分都是講原理的，沒有一點(diǎn)實(shí)際的！所以沒有頭緒！希望樓主給指點(diǎn)一下！謝謝了！我的QQ710923684

他說的這個不就是抖動干擾法嗎？期待樓主繼續(xù)往下講。

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belief0909
LV.3
13
2011-10-19 09:27
@wenda201
樓主：你好！最近也在做MPPT的逆變的畢業(yè)設(shè)計，看了樓主發(fā)的資料很受啟發(fā)！你用的是固定電壓法！不知道樓主，研究過擾動法么!還有靠近PV的那個薄膜電容值的的大小怎么選擇！buck的電路驅(qū)動用的什么，pwm的頻率是多少!采樣電流電壓后，如果不是最大功率點(diǎn)P(MPP)，需要改變pwm的占空比，那改變的步進(jìn)是怎么確定的呀！謝謝了！剛剛開始，也看了很多資料，大部分都是講原理的，沒有一點(diǎn)實(shí)際的！所以沒有頭緒！希望樓主給指點(diǎn)一下！謝謝了！我的QQ710923684
我用的就是擾動法.此種方法只限于MPPT功能的充電器，那個薄膜電容的選取，得根據(jù)你的電路來選擇，主要是紋波電壓，電流。BUCK電路的驅(qū)動頻率是20K，因?yàn)镸OS的Ciss比較大頻率不敢再大。改變占空比，就是改變PV的輸出功率。
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lixiao206
LV.2
14
2011-10-22 22:07

此方案需要實(shí)現(xiàn)MPPT有點(diǎn)困難，我們公司是做太陽能控制器的，對MPPT比較有研究，MPPT對應(yīng)功率最大點(diǎn)的電壓，不一定能給蓄電池充電最大，此系統(tǒng)應(yīng)該分兩部分，太陽能跟隨一部分，蓄電池充電一部分，蓄電池充電時電壓越高越快，所有，就需要一個DC（太陽能跟隨電壓）轉(zhuǎn)換蓄電池充電電壓。如果樓主是研究型的，可以找我溝通下，希望可以給你提供點(diǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。哈哈?。。?/p>

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2011-10-29 23:46
@lixiao206
此方案需要實(shí)現(xiàn)MPPT有點(diǎn)困難，我們公司是做太陽能控制器的，對MPPT比較有研究，MPPT對應(yīng)功率最大點(diǎn)的電壓，不一定能給蓄電池充電最大，此系統(tǒng)應(yīng)該分兩部分，太陽能跟隨一部分，蓄電池充電一部分，蓄電池充電時電壓越高越快，所有，就需要一個DC（太陽能跟隨電壓）轉(zhuǎn)換蓄電池充電電壓。如果樓主是研究型的，可以找我溝通下，希望可以給你提供點(diǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。哈哈！??！

14樓的大蝦你好，很想和你交流一下，我理解的MPPT是這樣的，一般PV板的開路電壓是45V，如果輸出40V時達(dá)到最大功率，但要是用這個電壓給24V系統(tǒng)的電池充電，雖然PV板的效率得到了最大利用，但仿佛是沒有考慮到電池能承受的充電電壓的問題，從電池的壽命來考慮，MPPT和電池壽命像是相排斥的呢？

不知道我的理解是否正確，請各位多多拍磚

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2012-07-21 00:34

個人覺得你說的這句話有些問題：“太陽能電池板在一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池板存在一個最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽能電池板看成是一個有內(nèi)阻的電壓源，太陽能電池板的內(nèi)阻，會隨著照射到太陽電池板的光照強(qiáng)度和太陽能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大，我們需要最大功率跟蹤。”

既然最開始就說光照強(qiáng)度一定，到后面又說光照強(qiáng)度變化，你不覺得矛盾嗎？我個人認(rèn)為，在光照強(qiáng)度一定的情況下，電源E恒定了，內(nèi)阻r也就確定了，但是此時負(fù)載電阻R，是不是等于內(nèi)阻呢？通常情況下，沒那么巧合一定會相等，所以我們才要做mppt，正是通過了mppt，才會使得我們的負(fù)載電阻R=r。我個人覺得這個才是最大功率點(diǎn)跟蹤的本質(zhì)，就是使得等效負(fù)載電阻R與電源內(nèi)阻相等！

當(dāng)然，當(dāng)環(huán)境條件變換的時候，內(nèi)阻r也會變換，那么前面一次我們通過mppt算法得到的負(fù)載等效電阻R就不會等于環(huán)境變化后的內(nèi)阻r了，那么在這個環(huán)境下，我們又要使用mppt，改變我們的等效負(fù)載R，使得我們的負(fù)載電阻R=r，最終實(shí)現(xiàn)mppt！

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2012-07-21 00:38

另外，我想請教下，輸入電容Cpv是怎么計算的？求解.......

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belief0909
LV.3
18
2012-08-02 14:08
@節(jié)能者
個人覺得你說的這句話有些問題：“太陽能電池板在一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池板存在一個最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽能電池板看成是一個有內(nèi)阻的電壓源，太陽能電池板的內(nèi)阻，會隨著照射到太陽電池板的光照強(qiáng)度和太陽能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大，我們需要最大功率跟蹤?！奔热蛔铋_始就說光照強(qiáng)度一定，到后面又說光照強(qiáng)度變化，你不覺得矛盾嗎？我個人認(rèn)為，在光照強(qiáng)度一定的情況下，電源E恒定了，內(nèi)阻r也就確定了，但是此時負(fù)載電阻R，是不是等于內(nèi)阻呢？通常情況下，沒那么巧合一定會相等，所以我們才要做mppt，正是通過了mppt，才會使得我們的負(fù)載電阻R=r。我個人覺得這個才是最大功率點(diǎn)跟蹤的本質(zhì)，就是使得等效負(fù)載電阻R與電源內(nèi)阻相等！當(dāng)然，當(dāng)環(huán)境條件變換的時候，內(nèi)阻r也會變換，那么前面一次我們通過mppt算法得到的負(fù)載等效電阻R就不會等于環(huán)境變化后的內(nèi)阻r了，那么在這個環(huán)境下，我們又要使用mppt，改變我們的等效負(fù)載R，使得我們的負(fù)載電阻R=r，最終實(shí)現(xiàn)mppt！

----個人覺得你說的這句話有些問題：“太陽能電池板在一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池板存在一個最大功率輸出點(diǎn)。我們可以把太陽能電池板看成是一個有內(nèi)阻的電壓源，太陽能電池板的內(nèi)阻，會隨著照射到太陽電池板的光照強(qiáng)度和太陽能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大，我們需要最大功率跟蹤?！?----

我說的話明明是兩句話，不知你為何就理解成一句?！?/span>太陽能電池板在一定光照強(qiáng)度下，太陽能電池板存在一個最大功率輸出點(diǎn)?！?這樣一句話有問題？？？？、

“我們可以把太陽能電池板看成是一個有內(nèi)阻的電壓源，太陽能電池板的內(nèi)阻，會隨著照射到太陽電池板的光照強(qiáng)度和太陽能電池板的溫度變化。為了使得PV電池板輸出的功率最大，我們需要最大功率跟蹤?！边@樣的一句有問題？？？？？

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