Arduino jako MPPT regulator

[8milan8]

No, tak zatím jako dobrý kompromis vidím 150V/50A, což by mělo zvládnout 1kW (a něco navíc). No pěkné tedy... A teď to navrnout a zprovoznit.

Škoda jen, že doma tu 1kW v soláru nemám. Mám tu tak 4 panely 5V/0,5A. Ale aspoň bude na čem trénovat...

[rob.brno]

ACS758 je na tom dokonce ještě lépe, má udáno jen 0,1mohm - je to drát o 6mm2. Ale jak říkáš nemá možnost zařadit kond, podobně jak to měly slabší verze. Zrovna řeším ten RC člen, zkončil jsem na kombinaci 10u s 10k(tedy tau=100ms, snad bude tato hodnota vyhovovat), tady problém s vysokou impedancí myslím nenastane, protože ten kond je rovnou na vstupu mcu, takže by zde mohl fungovat jako "tvrdý" zdroj. Jen řeším jakou verzi sem dát toho kondu a nakonec jsem asi skončil u tantolového, který by mohl mít malý svodový proud.
Ale ani u odporového děliče 200k/10k připojeného na ADC vstup pro měření napětí aku jsem nezaznamenal větší problém s vysokou impedancí. Přesnost byla i tady +-1LSB.

Ty diferenciální zesilovače pro měření na shuntu jsme tady už probírali, já jsem zkončil na tom, že jsem nenašel zesilovač s nízkým nap.offsetem v rozumně pájitelném pouzdru.

[solárník]

10uF bych dal malou keramickou SMD kostičku, ta má asi nejlepší vlastnosti
Na LTC6102 se prodává pájecí malý tišťák jako redukce na DIL, s tím to jde pájet v rámci možností dobře. Hledej "MSOP8 to DIL". Mají to i u nás, možná v snailshopu.


Kdybys tím LTC ale chtěl něco dělat, tak se ozvi, protože se zapojení musí lehce upravit. ADC v Arduinech má totiž taky vstupní offset, který je nutné obejít úpravou zapojení. Jinak ti to bude měřit až od asi 100mA.

[rob.brno]

Hledal jsem kondy včera u GM, ale 10u v NEelyt verzi měli jen tantalové. Jaký konkrétně keramický SMD bys dal(nejlépe odkaz).

Ještě k těm vstupním impedancím u Atmegy - mám pocit, že tady je s vysokou impedancí problém jen u rychlých změn. U stabilních, v řádu stovek herzů by s tím problém být nemusel, ale nemám to ověřeno v praxi.

Jo ta úprava Arduina pro LTC by mě zajímala, jde asi o to to napětově posunout výš mimo "pásmo necitlivosti"?

[solárník]

Hledej na Farnellu, tam mají totiž i LTCčka
vhodný kond třeba tady:
http://cz.farnell.com/webapp/wcs/stores ... =110130370
LTCčko tady:
http://cz.farnell.com/webapp/wcs/stores ... st=ltc6102

typ s písmeny HV může měřit až do tuším 105 Voltů (V datasheetu je i úprava zapojení na měření vyšších napětí).

Vstupní impedance - v datasheetu je to popsáno tak, že pro rychlý AD převod se nesmí napětí na vnitřním vstupním kondenzátoru měnit v čase při čekání na spuštění převodu. Takže ano, čím rychlejší děje, tím hůř. Nejlepší je pořádně vyfiltrovat, jinak ti to stejně při pomalém vzorkování bude měřit kraviny (Nyquistův theorém).

LTC - pokud vezmeme doporučené zapojení z manuálu, tak pokud ponecháš nejvýhodnější velikost výstupního odporu na 4k7 (nebo 5k, při něm ještě nedochází k přetížení LTC při výstupu 5V), tak k němu v nejjednoduší úpravě stačí na horní stranu připojit 1MOhm odpor z +5V Arduina. To by mělo posunout nulu na 2LSB, od kterého už malá Arduina měří. Mega měří od 2-3LSB takže tam je to s odřenýma ušima, možná ještě lehce menší odpor.

[brumlaj]

....... ale 10u v NEelyt verzi měli jen tantalové.

Nerad bych Tě zklamal, ale obávám se, že i ten tantalový kond je elektrolytický kondenzátor. Inu osud.

[kodl69]

tahle věc mě celkem zaujala, akorát nějak nevím proč je tam ten první fet směrem od panelu, co má za funkci?
Snímání proudu by možná taky šlo řešit odporem v mínusové větvi, prostě by - panelů bylo spojeno na zem přes pár miliohm bočníku a ne přímo, bez problémů s napětím a pod. Pokud by regulátor měl zpracovávat výrazně vyšší napětí než je baterie, asi by byla vhodná topologie ála atx zdroj (možná včetně tl494) a jenom měřit vstupní proud a napětí a regulovat to zpětnou vazbou do tl494.
Toho pájení ltc v smd provedení bych se nebál, není to problém, pár desek s takhle velkými io už jsem dělal přežehlením, zapájet to přetavením taky není problém.

[solárník]

tahle věc mě celkem zaujala, akorát nějak nevím proč je tam ten první fet směrem od panelu, co má za funkci?

Odpojuje panely v noci, nebo jinak - když měnič neběží, tak to odpojí panely.

On ten jejich web teď nějak neběží, nemůžu se tam dostat, ale mám to schéma někde stažené, najdu ho.

HLAVNĚ POZOR - kdybyste s tím někdo experimentoval, tak si dejte při ladění na výstup (mezi spojnici R6 a C3) diodu !!! Jinak až budete nahrávat do Arduina kód a náhodou se vám program zastaví když bude Q3 sepnutý, tak zažijete pěkný ohýnek

[8milan8]

No, mě by zajímalo, jestli je moudré používat ACS758 a jemu podobné k měření proudu v DC/DC měniči. Protože když to vezmu, tak je tam výhoda, že člověk nemusí řešit žádné napěťové problémy jako u shunt odporů. A i u toho shuntu se vyplatí (jak tu píšete) koupit nějaký pořádný IC k tomu a ten také stojí min 100Kč. Já v tom problém nevidím, co ostatní? Přišlo by mi to naopak jako zajímavé řešení, protože většina zapojení co jsem viděl používá shunt. Jen je právě otázka, jestli to nedělají, protože ví proč...

[solárník]

V měniči není možné použít magnetický hallův senzor na měření proudu. Cívka měniče vytváří takové magnetické pole, že by se zbláznil. Navíc je to drahé a citlivé i na vnější magnetické pole, včetně zemského. Ve většině případů se pouze měří napětí na odporu a to (jak je dnes běžné všude) z čistě ekonomických důvodů bez specializovaného obvodu jen s nějakým operákem. Ono to sice pak neměří až od nuly a moc přesně a lineárně, ale to ani není pro potřeby zařízení potřeba. Takže jde "jen" o peníze. DC/DC měnič jediné co potřebuje, je vědět, že bylo dosaženo jmenovitého proudu. Nic víc.

Na druhou stranu díky za to. Pouhou změnou jednoho řídícího odporu můžeme změnit výkon měniče, nebo zvýšit proud automatické spínané nabíječky, pokud zajistíme dobré chlazení.

[8milan8]

V měniči není možné použít magnetický hallův senzor na měření proudu. Cívka vytváří takové magnetické pole, že by se zbláznil. Navíc je to drahé a citlivé i na vnější magnetické pole, včetně zemského. Ve většině případů se pouze měří napětí na odporu a to (jak je dnes běžné všude) z čistě ekonomických důvodů bez specializovaného obvodu jen s nějakým operákem. Ono to sice pak neměří až od nuly a moc přesně a lineárně, ale to ani není pro potřeby zařízení potřeba. Takže jde "jen" o peníze. DC/DC měnič jediné co potřebuje, je vědět, že bylo dosaženo jmenovitého proudu. Nic víc.

Na druhou stranu díky za to. Pouhou změnou řídícího odporu můžeme změnit výkon měniče, nebo zvýšit proud automatické spínané nabíječky, pokud zajistíme dobré chlazení.

Jo jo, chtěl jsem si sám odpovědět, ale počkal jsem, jestli mi to někdo potvrdí. A také se tak stalo.

Je mi to jasné. Prostě měření na odporu je asi pro tohle použití to nejlepší. No, jdu se zamýšlet.

[rob.brno]

8milan8:
K tomu IC je potřeba koupit i ten shunt(použití obyč. cu drát má nevýhodu teplotní nestability), na kterém vzniká větší úbytek napětí a tak i ztráty. Jak už bylo uvedeno ACS má jen 0,1mohm, takže při 100A je na něm ztráta 1W, na shuntu 1mohm to dělá už 10W.
Zase, ale ACS má větší nepřesnost při nižších proudech, kde je problém s tou "plovoucí" nulou.
Asi to chce zkusit a podle spokojenosti s výsledkem používat tu či onu variantu.

solarnik:
díky, našel jsem na ebay redukci v ceně kolem 2kč/ks: http://www.ebay.com/itm/20pcs-SOP8-SO8- ... 704wt_1006

brum.:
Jo tušil jsem to, s tantalem se musí zachovat polarita. Mám tak nějak zafixováno, že tantaly netrpí neduhy klasických elytů(vysychání a velký zbytkový proud) a o to mi šlo.

[tomas]

ale rvát to do 48V baterek (nedej bože 24V) je vlastně blbost, protože pak porostou i celkem hodně ztráty

Přesně tak. Celkové napětí solárního pole by mělo být lehce vyšší, než cílové napětí, aby byla účinnost maximální. Tedy pro akumulátorové ostrovy nízké a pro střídačové instalace vysoké. Na druhé straně se při nízkém napětí pole zvyšují ztráty ve vodičích, takže je vždy potřeba udělat určitý kompromis. Nicméně dělat napětí pole 1000V pro ostrovní baterkovou instalaci je opravdu blbost s obrovskými ztrátami v převodu.

Já jsem ale nepsal o "ubohé" baterce na 48V ale o baterce 300-400V jako např. v elektromobilech, tak ještě jednou: http://files.wizkid057.com/teslapack/20 ... .08.42.jpg
Tam už dávno pochopili že než 300A a 48V tak je daleko lepší 48A a 300V. Balancovací proudy jsou menší a střídač je také jednodušší a účinnější.
Já bych tedy raději koupil více článků akumulátoru než drahý měnič který musí měnit nejen průběh napětí ale i jeho velikost. Střídač z 320 - 400Vdc na 230Vac je celkem jednoduchý a levný, případně se dají použít frekvenční měniče napájené do stejnosměrného meziobvodu. Při 500V akumulátoru se dá vytvořit i 3x400Vac pro motory.
Peníze bych se snažil co nejvíc investovat do instalovaného výkonu (např. panely) a do akumulační kapacity, peníze investované do měničů považuji za "ztracené". To se do soběstačnosti nepočítá, tam je nejdůležitější účinný a výkoný zdroj a akumulační kapacita.

Takový regulátor by se dal použít i bez akumulátoru pro topná tělesa v bojlerech. Skutečné MPPT na rozdíl od regulátoru pana Oplockého. Na výstup stačí přidat modul střídače, spodní polovina tohoto zapojení:
http://danyk.cz/menic230_6.html
a šup s tím do klasického bojleru.

Navíc tyto MPPT sledovače se vstupem 400-1000V a výstupem cca 350V principiálně existují jako součást většiny síťových střídačů a účinnost se tam dosahuje přes 90%. Takže si myslím že není až tak moc pravda "Celkové napětí solárního pole by mělo být lehce vyšší, než cílové napětí". Maximum účinnosti mají kolem 700V. Jenže naprázdno mají panely třeba až 900V a proto je vhodný rozsah až do 1000V a to musí vstup regulátoru snést. Je jasné že při 1000V bude účinnost menší než při 700V.

[solárník]

použití obyč. cu drát má nevýhodu teplotní nestability

není to tak hrozné. Dával jsem paralelně k Pololu 0-30A 11 a kousek cm měděného drátu o průměru 0,6mm jako bočník, který se měl pohybovat okolo 2 mOhmů pro rozšíření rozsahu na 0-50A. Pak jsem to kalibroval v sérii se samotným původním Pololulkem a sedí to naprosto přesně (graf je průhledný, doporučuji tmavé pozadí):

[tomas]

tahle věc mě celkem zaujala, akorát nějak nevím proč je tam ten první fet směrem od panelu, co má za funkci?

Ten první fet M1 od panelu plní funkci diody s nízkým úbytkem napětí, aby proud netekl zpět do panelu. Podobně je to i zde ale bez MPPT fet Q2:
http://pandatron.cz/?2844&solarni_regul ... _ucinnosti

Tady je velice profesionálně vypadají MPPT regulátor (s dvoufázovým?) buck boost měničem (zvyšuje i snižuje):
https://static.hackaday.io/images/51969 ... 252079.JPG
http://hackaday.io/project/1981-solar-energy-generator
dokumentace je tady:
https://nathaniel-verlee.squarespace.com/downloads

Snímání proudu by možná taky šlo řešit odporem v mínusové větvi, prostě by - panelů bylo spojeno na zem přes pár miliohm bočníku a ne přímo, bez problémů s napětím a pod.

Většinou je minusová svorka baterie i panelů společná na stejném potenciálu a někdy se i zemní. Měření na mínus pólu tedy raději ne.

Pokud by regulátor měl zpracovávat výrazně vyšší napětí než je baterie, asi by byla vhodná topologie ála atx zdroj (možná včetně tl494) a jenom měřit vstupní proud a napětí a regulovat to zpětnou vazbou do tl494.

Z PC zdroje by se dal udělat galvanicky oddělený regulátor se vstupem do 370V, výstup 12V (24V), ale účinnost těchto zdrojů je mizerná kvůli nutnosti galvanického oddělení.

[kodl69]

toto je linearita, ne teplotní závislost, to by chtělo při teplotách 10-80st, to budou asi reálné možné teploty při provozu
http://cs.wikipedia.org/wiki/Teplotn%C3 ... 9ho_odporu
a to je prosím rozdíl odporu 28 procent, u konstantanu 0,35 procenta, jestli sem se nespletl... na ebay je bočníků nepřeberně za pár peněz a pilkou se dají dost dobře doladit .

[kodl69]

Většinou je minusová svorka baterie i panelů společná na stejném potenciálu a někdy se i zemní. Měření na mínus pólu tedy raději ne.

- takže midnite má bočník v mínus pólu aku - a celkem to všem funguje, o úbytek napětí na bočníku 750A/75mV bych neměl obavy, možná při přímém zásahu bleskem, ale to už asi bude jedno.

[8milan8]

A jak odporem měřit proud na kladném pólu,když tam je 150V a chci to měřit arduinem?

[tomas]

kodl69
Ten externí bočník pro měření kapacity akumulátoru možná, ale měření proudu pro regulaci regulátoru je na kladné svorce, jak na vstupní tak výstupní. Midnite stačí pro funkčnost pouze jeden minusový drát. A s měřením na záporném pólu by to s jedním záporným vodičem nefungovalo. Záporný pól je v mém případě uzemněn kvůli eliminaci PID efektu:
http://oze.tzb-info.cz/fotovoltaika/122 ... eho-stresu

[tomas]

A jak odporem měřit proud na kladném pólu,když tam je 150V a chci to měřit arduinem?

Tady to řeší pomocí ACS722 na straně 2:
https://nathaniel-verlee.squarespace.co ... 10-SCH.pdf
Nebo izolační zesilovač?