Hvordan virker styrekredsløbet? (Solcelleregulator med MPPT)

Jeg har fundet en solcelleregulator med MPPT, som jeg ønsker at modificere.

Men jeg har brug for at vide, hvordan den virker, for at kunne skifte SMPS-systemet ud.

S2 og S3 udgør en oscillator (ca. 100 Hz).

Det er kredsløbet med S1 og IC1-C jeg ikke forstår. Hvordan dimensioneres C1, C2, C3, "1kOhm" og "100pF" ?

R1 og R2 er der vist formler for, til højre for IC3 (SMPS IC). De 100kOhm er en indre modstand til Vout i ICen IC3. De 0,8V er en indre spændingsreference.

-

Kredsløbet vises i denne side:

W Stephen Woodward, Solar-array controller needs no multiplier to maximize power.
Relying on the logarithmic behavior of transistor junctions to calculate power, this controller operates a photovoltaic array at its maximum power point:
https://www.boatdesign.net/attachments/solar-arr ay-controller-pdf.31909/
backup:
https://web.archive.org/web/20210618002959/https ://www.boatdesign.net/attachments/solar- array-controller-pdf.31909/
(kredsløbet ved solcellen er faktisk en analog multiplier)

-

Denne Cuk-konverter ønskes anvendt i stedet, i modificeret form, fordi den burde lave mindre støj på indgang og udgang. Jeg vil dog ikke anvende hexsense, men istedet en BC547, som tillader måling af Vdson:

Brug UCC3803 istedet for CS3842.
A 70W boost-buck (cuk) converter using hexsense current mode control:
http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-9 62.pdf
https://web.archive.org/web/20120509205550/http: //www.irf.com/technical-info/appnotes/an -962.pdf

Strømmen Ipeak/Isense ønskes måles via Vdson og en BC547 og tre modstande - vist i dette kredsløb:

https://web.archive.org/web/20170223142355/http: //www.bobblick.com/techref/projects/mp3b ook/mp3book2/mp3book2.html
Måling af Ipeak over Vdson - her nævnes BC547 med R3, R4, R5:
https://web.archive.org/web/20220315132748/https ://dren.dk/carpower.html

Svar til #1:
Effektivitetskurven af solcellen har et maksimumpunkt som vi ønsker at
ramme, så vi vil styre controlleren (IC3) så strømmen bliver optimal.
lad os kalde kurvefaconen en høstak. Hvis vi modulerer solcellens
output via c2, vil vi bevæge os en lille smule op og ned af høstakken.
Hvis vi er på den lave side af høstakken vil vi få et bedre resultat når vi
tilføjer spænding. Omvendt får vi et dårligere resultat hvis vi ligger over
høstakkens top.
Kredsløbet vist med blå baggrund måler den samlede effekt fra
solcellen og modulationen, og da IC2 switcher når der tilføjes
modulation, vil spændingen på pin 3 af IC2 stige og falde afhængig af
hvilken side af høstakken vi ligger. Denne spænding bruger vi til at
regulere belastningen. Er vi forlangt oppe regulerer vi ned - og for
langt nede regulerer vi op. For at undgå at 'ræce' op og ned omkring
toppunktet, integreres reguleringsspændingen med IC1c.

Svar til #1:
Som #2 skriver, så virker IC1-C som integrator i tilbagekoblingssløjfen. For at kunne dimensionere den skal du kende åben-sløjfe-frekvens/fasekarakteristikken for systemet. Enhver lærebog i servoteknik bør beskrive dette.

Min yndlingslekture om regulering er Robert A. Pease's "What's All This P-I-D Stuff, Anyhow?" https://www.electronicdesign.com/technologies/an alog/article/21799232/whats-all-this-pid -stuff-anyhow

Bob Pease var en fantastisk analog-a-holic med en omfattende produktion af artikler og design af nogle af de kendteste IC'er bag sig. Han blev desværre dræbt i en bilulykke for nogle år siden. Læs evt. videre på https://en.wikipedia.org/wiki/Bob_Pease . RIP Bob!

73, OZ7S Sven

Svar til #2 og #3:

Tak for svar.

-

Lettere sarkastisk :-) PID-styringen kan også justeres uden en PhD:

https://www.wescottdesign.com/articles/pid/pidWi thoutAPhd.pdf
backup:
https://web.archive.org/web/20220418020634/https ://www.wescottdesign.com/articles/pid/pi dWithoutAPhd.pdf
Citat: "...
Author’s Note:
This paper teaches you how to implement control systems without resort to much mathematics. While the techniques shown here will work in a great many cases, in a great many cases they will not. In those cases I recommend that you study control theory starting with my book, Applied Control Theory for Embedded Systems by Tim Wescott [Wes06], or that you find a qualified consultant.
..."

Fundet via:
https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

-

Der findes også en MPPT som styres af strømmen til en akkumulator, men samtidig kun op til en max spænding. For fastholdt udgangspænding skal man "blot" maksimere strømmen til akkumulatoren:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/74140 /2IFD_MPPT_.pdf
backup:
https://web.archive.org/web/20170806053138/https ://www.mikrocontroller.net/attachment/74 140/2IFD_MPPT_.pdf

Hvad er R5 på 2Mohm godt for?

R3 og R4 giver mening - det synes jeg ikke R5 gør.

Hvorfor er der her to integratorer (A1 og A2)? A2 burde være nok? Med andre ord - hvad er A1 godt for?

Vi ser bort fra A1 180 grader fasevendingen - kan (formentlig) erstattes med 180 grader fasevendingen til S3 50Hz signalet. Læg C3(via en modstand på fx 1kohm) ene ende mellem ben 6(A2) - og C3's anden ende til LTC1149-stel?

MPPT-kredsløbet benytter megaohm modstande i stedet for kondensatorer - hvorfor? (sammenlignet med #1 MPPT)

Tentativt gæt: Kan jeg erstatte megaohm modstandene i dette indlægs MPPT-kredsløb (2IFD_MPPT_.pdf) med kondensatorernes tilsvarende reaktans (ved 50 Hertz)? Så er der ingen DC-kobling?

20Mohm svarer til ca. 160pF@50Hz
2,4 Mohm svarer til ca. 1,3nF@50Hz
2 Mohm svarer til ca. 1,6nF@50Hz

(Jeg kan ikke "lide" megaohm modstande - der skal ikke meget lækstrøm til, før det "sejler" den forkerte vej... På den anden side vil kondensatorene også have en høj reaktans...dvs sikkert ligeså dårligt...hans mål er lavt energitab; derfor de store modstande)

-

Begge MPPT benytter "Hill-Climbing/Perturb and Observe" MPPT (det som Erik beskriver):
https://web.archive.org/web/20070417202607/http: //energy.ece.uiuc.edu/chapman/papers/EC% 202006%20in%20press.pdf

Svar til #4:
Forfatteren nævner ikke R5 eller dens funktion. Det er noget med feedback til integratorsløjfen omkring A1 og A2; men det har du nok allerede selv set.

Prøv at skrive til forfatteren og spørg, hvad R5 gør godt for. Artiklen er godt nok ca. 25 år gammel, men måske kan han støves op alligevel...

Impedansniveauet er ganske rigtig højt. Det er af hensyn til effektiviteten, som forfatteren skriver.

73, OZ7S Sven

Svar til #5:

Hej Sven

Tak for svar.

Det vil jeg prøve.