切换到宽版
爱科技/爱创意/爱折腾/爱极致;技术知识分享平台,点击进入新版数码之家网站
  • 12197阅读
  • 17回复

[电源]改 HRD12008 模块为MPPT太阳能控制充电器(全球首创) [复制链接]

上一主题 下一主题
离线huaweiwx
 

发帖
1372
M币
2167
专家
65
粉丝
297
只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2015-04-27
在我的帖子:最简单的方法改HRD12008 模块为恒压恒流可调 http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1223540  中,巧妙地利用HA16114的死区电压控制端(软启动端)DB有控制最大占空比的的功能实现了 改模块的恒压恒流控制,如果我们有个太阳能板,利用该模块,也可方便地实现最大功率跟踪(MPPT);
一 原理简述:
       太阳能光伏板,可以看成是一个具有较大内阻的电源,因此开路时 电压最高电流为0,而短路时电流最大但电压为0;因此最大输出功率输出需要和负载的等效电阻匹配,其最大输出功率的电压电流就是最大功率点 MPP;但该点并不是固定的,对于特定的光伏板,既和受光的强度有关,也和环境温度有关;
       显然,光强取决于和太阳的相对位置,因此能随季节变化和一天的时间变化调整电池板的朝向,可以使光伏板获取最大的光照,但这必须相应的的机械及驱动伺服机构来完成,显然对于我们业余玩家玩玩小功率系统来说,既复杂投入也太多,不切合实际,因此大多采用固定安装方式,兼顾四季和一天的太阳变化,这部分就不在此深入讨论了。
      对于光强的变化,其最大功率点的变化如下:

可见,当光强降低时,最大电流也相应的降低,因此,最大功率点的电压因随之降低。对一块具体200W 24V多晶硅来说 对应上图 正常发电的的MPP电压约为 28V~36.5V。

    环境温度对光伏板的影响也是非常大的,其特性曲线为:

太阳能板面温度在0~60变化时,MPP点的电压变化约为41V~25V;

二、HRD12008 实现MPPT的原理:
        对于光照强度的跟踪, 在我这里巧妙地利用 HA16114 DB改变占空比来实现,而且DB控制电压范围(比值)基本涵盖 光照强度变化导致的MPP点电压变化比,对应公称电压36.5V,DB控制电压为 1.5V(最大占空比);此时关闭电压为1.1/1.5*36.5=26.7V  对应于28V DB电压为1.15V,因此我们可以简单地用DB来检测输入电压的分压,来控制HRD12008跟踪MPP。当输出输出不匹配时,如果输入电压降低,则导致DB电压降低,进而占空比降低,这样输出电流也降低,使输入电压得以提高,达到对MPP的跟踪,当光强增加时,DB增加,从而占空比增加,输出电流增加,输出功率加大。
      由于没有改变最大电流保护部分,所以最大电流不变。
       现在还剩下一个温度变化的跟踪,我们可以用个NTC负温度系数的热敏电阻对检测回路进行温度补偿,从而实现光伏板的MPPT,既不需要单片机,也不需要复杂的算法,对有想DIY光伏系统的朋友是否想试试?
      事实上除非是用单片机或含单片机的MPPT控制器,对于那些单芯片的IC,基本原理最简单的就是恒定输入电压,稍复杂一些的,补偿光强(光伏输出电流);还有就是进行温度补偿。我们利用HRD12008(几块钱一个),连个板子都不需要做。就达到了MPPT的大部分基本功能。
    
三、实际的电路图:

这是模块的改造原理图;原输出电压检测回路按我们设定的输出电压改造,这里按13.5V输出设定;DB端原接在2.5V基准电压的分压回路中,1.5V,现在需要拆除这个分压回路;

这是一个外部的实际接线图,输出电压分压回路中加了个可调电阻,可用来按需要调整实际的输出电压,脱开的DB端分压回路,通过R1 NTC R2 和W1组成输入检测;跟踪MPP;
这里R2  和 热敏电阻并联,再和R1串联,实现了温度补偿,原理是NTC 10K 在0 ~60度变化时,电阻变化为60k~3K,在W1调到2.55K时,DB端最大按1.5V计,这样温度补偿控制MPP点的电压变化范围为41~25V, 当光照降低,DB端电压相应降低可在 1.1/1.5=0.73 ,即 计算最大MPP点电压的100%~73%之间跟踪,实际上当DB超过1.5V,占空比可继续加大。
对于 输出电压,我们调整好W2控制在光强最大时的最高电压和最大电流,显然,MPPT相当于一个自动改变恒流值和恒压恒流可调电源。当输入最大功率可以超过输出时,由于ADJ的反馈控制,限制最大输出,从而保护电源及后面的用电器。当然,如果电瓶容量大、光伏板面积大,可以多个HRD12008并联使用扩大电流。此时可以合用一套输入输出电压采样和温度补偿电路。

四、改造接线:

和我前一个关于HRD12008帖子的改造方法相同,红X为拆除原件,蓝色线和原件为添加的器件。
由于资料不多,无法详细计算,但可以先将R1 R2用阻值稍大的电位器代替,在冬季和夏季的正午对其仔细调整到最大功率点上,以后换成固定电阻。完成微调。

详细的测试数据,需要经过几个月的测试,敬请耐心等候。

附注:我买的光伏板是200W两块 最大电压36.5V(配控制器充24V电瓶),但实际我的电瓶是个汽车上淘汰下来的12V电瓶,因此直接用12V控制器效率低下,用固定DCDC连接虽可提高一些,还是没有最佳匹配,虽然HRD12008效率只有85%左右,但仍然可以将原效率50%以下提高到80%左右,少化钱,收效大,具有最大性价比。


岛国公司开发 HA16114的时候,肯定没想到该IC竟然可以用来做MPPT控制器,也许这个IC已经不生产了,连HRD12008也停产了,但今天我赋予它新的生命。
HRD12008:肯定又要涨价了! 如果你想玩玩太阳能,可以先从这里开始,如果要玩太阳能,可以囤积几个,趁现在还便宜。

[ 此帖被huaweiwx在2015-04-27 01:39重新编辑 ]
本文内容包含图片或附件,获取更多资讯,请 登录 后查看;或者 注册 成为会员获得更多权限
本帖最近打赏记录:共12条打赏M币+36
12
离线阿甲

发帖
2449
M币
9491
专家
12
粉丝
54
只看该作者 1楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+3
离线rahubi

发帖
342
M币
3259
专家
-1
粉丝
22
只看该作者 2楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线fq967

发帖
293
M币
837
专家
1
粉丝
24
只看该作者 3楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线huaweiwx

发帖
1372
M币
2167
专家
65
粉丝
297
只看该作者 4楼 发表于: 2015-04-27
回 rahubi 的帖子
请登录后查看
离线yang77778888

发帖
631
M币
810
专家
27
粉丝
10
只看该作者 5楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线ccmqjzl

发帖
308
M币
522
专家
0
粉丝
2
只看该作者 6楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线72hour

发帖
438
M币
4380
专家
5
粉丝
30
只看该作者 7楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线barve

发帖
4938
M币
9252
专家
3
粉丝
134
只看该作者 8楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
本帖最近打赏记录:共1条打赏M币+2
离线hellodoraemo

发帖
10310
M币
11286
专家
61
粉丝
224
只看该作者 9楼 发表于: 2015-04-27
请登录后查看
快速回复
限80 字节
“新手上路”发帖需审核后才能显示(请认真发帖),达到数码9级后取消此限制
 
上一个 下一个