Arduino jako MPPT regulator

[lwq]

Ahoj,

hledal sem po foru, zda tu neni vlakno o Arduinu jako MPPT regulatoru anejakou tu zminku sem sice nasel, ale nic celistveho.

Tedy jde o overeny, funkcni regulator na vyse uvedene bazi, jenz lze najit na http://www.timnolan.com/index.php?page= ... ar-charger

Co sem koukal do zapojeni, tak je to postaveny po 12V system a max. 30A. Rad bych to ale adaptoval na 48V system s proudy alespon 60A ... Zatim sem zjistil, ze to bude urcite chtit zmenu tech ridicich MOSFETu za vykonejsi, kondenzatory tam hodit kvalitni s pevnym dielektrikem a na vyssi napeti. Dale radu dalsich obvodovych uprav (snad jen soucastky, polohy), na to sem jeste nemel cas. Mohl byste na to nekdo zkusenejsi mrknout, zda ma cenu s za timto vubec pidit a nebo to chce uplne jine zapojeni ?

Hodil bych tam tento MOSFET ... http://cz.farnell.com/international-rec ... dp/1865597

Doufam, ze tohle vlakno pomuze predevsim ostatnim, ... Ne vzdy je nutny seriove vyrabeny MPPT regulator ...

[Lui]

Ahoj lwq.

Ja mám postavené toto http://www.filutovadilna.cz/z-vasi-diln ... -regulator
síce len ako vrabčie hniezdo ..... ...ale funguje to....
Samozrejme mám ho prerobený na 48V za pomoci kolegu Profa z tej stránky....
Je to vlastne analógové MPPT,tento čo mi vyvinul Profa zvládne ovládať 1080W panelov,viac nie,chcelo by to ďalšie dolaďovanie...
Ak Ťa zapojenie zaujíma,napíš a upresním detaily okolo zapojenia....
A samozrejme účinnosť určite nemá takú ako to v tom odkaze,ale mne bohate stačí,že vidím prúd z panelov cca 18A a do batérky ide cca 23A....
No a čo je hlavnou prioritou u mňa dá sa to postaviť prakticky zadarmo,stačí rozobrať pár PC zdrojov treba do toho hlavne 4 toroidy,ale v zdrojoch sú len po jednom.... plus príslušný MOSFET som našiel v pokazenom APC zdroji...

[tomas]

Ahoj LUI,
ten regulátor nemá funkci MPPT, ale je to jen DC/DC měnič. Ale myslím že by nebyl velký problém tam doplnit i MPPT.

[Lui]

Vlastne máš pravdu.... ...je to len DC/DC menič s regulátorom....

[lwq]

LUI: jo to sem cetl, studoval JA sem spis pro uCPU zalezitosti nez analog, ktery nemam poradne jak ladit, osciloskop porad nemam ... Programovani mi nedela zadnej problem a hlavne tam je i nejaky ten monitoring lehce realizovatelny ... Ale uznavam, ze DC/DC menic z vyrazenych ATX zdroju je mazec, uz jen z ekologickyho hlediska a hlavne taky protoze je to absolutne bezudrzbove po zapojeni, protoze klasickej analog Mas k tomu tvymu nejaky statistiky, co tim tece, jak se to hreje a tak ?

[Lui]

Mas k tomu tvymu nejaky statistiky, co tim tece, jak se to hreje a tak ?

No maximálne to vydrží zhruba tých 22-24A ale tu sa už začína hriat FET....ale možno by stačil len večší chladič....ale keďže u mňa je relatívne dosť energie,tak som tam pridal ventilátor nachladenie a hotovo....
A možno by stačilo zmeniť,teda troška zvečšiť odpor medzi FETom a mínusom o nejaké 0,1 až 2 ohmy....

[8milan8]

Jsou nějaké pokroky?

Jako opensource MPPT nabíječ pro reálné aplikace?

Tady něco je http://www.freechargecontroller.org/, ale je to zase jen tak spíše demostrativní. Nic pro reálné aplikace. Mě by přišlo šikovné něco co by vydrželo 150V z panelů a aspoň 50A do akumulátorů.... Ale to asi nebude jen tak sranda....

I když krom cívky a nějakého dobře nadimenzovaného FETu a pár diod v tom nevidím problém.... i když tam asi nejspíše nějaký bude.

A tady je nějaký note od Microchipu - http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 01521A.pdf

[Lui]

I když krom cívky a nějakého dobře nadimenzovaného FETu a pár diod v tom nevidím problém.... i když tam asi nejspíše nějaký bude.

az take jednoduche to zas nie je

...len sa pozri dovnutra nejakeho MPPT regulatora....tie suciastky nie su tam len tak pre nic,za nic

[8milan8]

Mě to je jasné To byla taková abstrakce. Samozřejmě musíš mít kolem další spoustu bižuterie, ale zase to se moc extra nemění s výkonem, který má ten MTTP regulátor zvládnout.

[solárník]

Jo to puvodní zapojení od Tima Nolana funguje, kdysi jsem ho zkoušel.

Na větší (asi i vstupní, autor měl nízkovoltový panel) napětí musíš samozřejmě hlavně zabezpečit napájení Arduina (už při 15V má Arduino stabilizátor co dělat, aby se nespálil), já tam dával tohle
http://www.ebay.com/itm/5PCS-DC-DC-LM25 ... 5d5486a0e2
Pro největší přesnost a nejmenší ztráty se ten regulátor napětí z ebay nastaví cca na 7V a zapojí se na 12V vstup Arduina. Vzhledem k tomu, že je to spínaný regulátor, nedoporučuju nastavovat na 5V a zapojit přímo na 5V vstup Arduina. Rušení by ovlivňovalo měření převodníku.

No a dát jinak vhodné součástky, aby to snesly a upravit dělič napětí, aby při vysokém vstupním napětí napětí na výstupu děliče nepřesáhlo 5V jinak to odpálí ADC v Arduinu.

Ale mám obavu, že tě to celé nevyjde o moc levněji, než levný kupovaný MPPT regulátor. Samozřejmě když dáš Arduino verzi Ethernet, tak máš výhodu možnosti čtení nebo odesílání dat přes síť, což levné kupované MPPT nemají.

[tomas]

Ale mám obavu, že tě to celé nevyjde o moc levněji, než levný kupovaný MPPT regulátor. Samozřejmě když dáš Arduino verzi Ethernet, tak máš výhodu možnosti čtení nebo odesílání dat přes síť, což levné kupované MPPT nemají.

Jenže takový jaký bych si představoval se nevyrábí např. vstup až do 1000V, výstup 200V-500V na http://files.wizkid057.com/teslapack/20 ... .08.42.jpg, proud 20A, libovolně konfigurovatelné výstupy např. PWM výstup na přebytky, vstupy na balancér atd....

[8milan8]

Jo to puvodní zapojení od Tima Nolana funguje, kdysi jsem ho zkoušel.

Na větší (asi i vstupní, autor měl nízkovoltový panel) napětí musíš samozřejmě hlavně zabezpečit napájení Arduina (už při 15V má Arduino stabilizátor co dělat, aby se nespálil), já tam dával tohle
http://www.ebay.com/itm/5PCS-DC-DC-LM25 ... 5d5486a0e2
Pro největší přesnost a nejmenší ztráty se ten regulátor napětí z ebay nastaví cca na 7V a zapojí se na 12V vstup Arduina. Vzhledem k tomu, že je to spínaný regulátor, nedoporučuju nastavovat na 5V a zapojit přímo na 5V vstup Arduina. Rušení by ovlivňovalo měření převodníku.

No a dát jinak vhodné součástky, aby to snesly a upravit dělič napětí, aby při vysokém vstupním napětí napětí na výstupu děliče nepřesáhlo 5V jinak to odpálí ADC v Arduinu.

Ale mám obavu, že tě to celé nevyjde o moc levněji, než levný kupovaný MPPT regulátor. Samozřejmě když dáš Arduino verzi Ethernet, tak máš výhodu možnosti čtení nebo odesílání dat přes síť, což levné kupované MPPT nemají.

Ano ano, zapojení Tima Nolana je ozkoušené a fční. A jsou dvě možnosti, buď jej tedy jen rozšířit jeho možnosti na nějaké reálné aplikace (jak jsem psal, tak těch 150V/50A) a nebo zkusit něco nového s ZETA DC/DC (http://www.ti.com/lit/an/slyt372/slyt372.pdf).

Popřípadě udělat dva boardy. Jeden s logikou a pak jeden pro HV/HC (high voltage/high current). A pak by podle pozadavku stacilo jen upravit HV/HC cast a SW. Me treba prijde zajimave, ze ty controllery co se prodavaji maji celkem velkou benevolenci na vstupni a vystupni napeti. Prijde mi idealnejsi, kdyz je to prizpusobene jak vstupni tak vystupni strane...

[8milan8]

Ale mám obavu, že tě to celé nevyjde o moc levněji, než levný kupovaný MPPT regulátor. Samozřejmě když dáš Arduino verzi Ethernet, tak máš výhodu možnosti čtení nebo odesílání dat přes síť, což levné kupované MPPT nemají.

Jenže takový jaký bych si představoval se nevyrábí např. vstup až do 1000V, výstup 200V-500V na http://files.wizkid057.com/teslapack/20 ... .08.42.jpg, proud 20A, libovolně konfigurovatelné výstupy např. PWM výstup na přebytky, vstupy na balancér atd....

No také by to bylo pěkné, ale pouštět se už nad 100V DC je celekm nebezpečné, natož k 1000V DC... :/ Bych se celekm bál s tím pracovat, ale zase je pravda, že by byly minimální ztráty kvůli vysokému proudu.

A urcite nejde o to ušetřit korunu, ale spíše mít něco, co je rozumně jednoduše opravovatelné a hlavně upravovatelné. Neb ten chce to a ten zas toto....

[solárník]

Ale jo, ja to chapu, ale jen z pohledu, ze je to pro nekoho konicek.
Protoze jeste k tomu kdyz pripocteme ten cas, ktery nad tim stravis, tak uz jsme na takove cene, ze je lepsi koupit Tristar, ktery je overeny uz roky, a naprosto stabilni. A pokud chces vysokovoltove rozvody, tak rovnou nejaky stridac na AC, protoze na nic jineho se vysokovoltovy solarni privod ze strechy nevyplati delat.

[rob.brno]

Pro největší přesnost a nejmenší ztráty se ten regulátor napětí z ebay nastaví cca na 7V a zapojí se na 12V vstup Arduina. Vzhledem k tomu, že je to spínaný regulátor, nedoporučuju nastavovat na 5V a zapojit přímo na 5V vstup Arduina. Rušení by ovlivňovalo měření převodníku.

Solárníku, to rušení ADC máš nějak odsledované v praxi? Kolik LSB to dělá?
Tomuhle by mohla odpomoct tlumivka do napájení AUcc nebo kond hned ve výstupu ze zdroje.
Co ostatní funkce mcu, ty se při napájení mcu ze spín.zdroje nezhorší?

[solárník]

No vyrobce CPU v datasheetu k procesoru Arduina primo popisuje, ze napajeni ADC by melo byt pres LC clen. Dokonce je tam i ukazkove zapojeni. Jenze Arduino je navrzene na nejnizsi cenu a nic takoveho ani ve verzi Mega ani v normalni verzi neni Prostě šetřili...

Spinany zdroj se na napajeni ADC nedava, v zadnem zapojeni jsem to nevidel, jejich presnost a stabilita nebyva vysoka i kdyz pomineme ruseni. Navíc ADC převody budou trvat dlouho, ADC čeká na ustálení hodnoty napětí na muxovacím kondenzátoru vůči referenci, což u spínaného zdroje moc nenastane...

Vzdycky se to nechava jeste "slíznout" analogovým stabilizátorem, aby to bylo perfektně vyhlazené. Ostatní funkce Arduina jsou ok s jakýmkoli zdrojem, jde jen o ADC.

Nestabilita LSB závisí na konkrétním zdroji, ale myslím, že to bude kmitat až třeba +- 5 LSB, klidně i víc. Což třeba u senzorů AMPLOC už máš skoro ampér sem ampér tam... (když pominu, že AMPLOCY jsou na DC skoro až nevhodné, protože jsou ukrutně citlivé na okolní magnetické pole a mají strašlivou hysterezi, která sama o sobě dělá odchylku až +-0,5A). Já osobně dávám přednost senzorům Pololu 0-30A a když potřebuju vyšší proudový rozsah, tak jim dávám odporový bočník. Přesnost a stabilita nuly je oproti amplocům až 10x lepší a rozlišení taky (38mA na LSB oproti 131mA na LSB u amplocu 25). Ale to už je jiné téma...

[rob.brno]

Já mám tři plánované aplikace s arduinem kde bude spínaný zdroj:

- z 12V/5V: ovládání rolet v okně, kde ADC asi nevyužiju(možná jen jako napětovou adresaci rolety nastavenou trimrem), vzájemná komunikace po RS485

- 80V/5V: ekolo - cyklocomputer, ADC použito na měření napětí aku a proudu(používám ACS758 +/-50A), zatím jsem to zkušebně měřil, tak hodnota proudu lítala přes 4hodnoty(což není tak zlé), pak se to trochu posunulo o cca 4 při změně polarity(asi nějaká zbytková hystereze). NApájení mám přímo z toho spínaného zdroje(5,2V) přes diodu na 4,7V, ale referenci(napájení ACS a ref. pro Atmegu blokovaná kondem na Arduinu, kupodivu to ani nekmitá) dělá TL431.

- z 12V/5V: topení a další srandy v domě s DS18B20, vzájemná komunikace po RS485

Myslím, že kdybych to z těch 12V měnil na 7V pro stablík, tak při účinnosti měniče kolem 80proc, už to nemá smysl a použil bych tam rovnou stablík z 12V.

[solárník]

S ACS758 jsem ještě nic nedělal. Škoda, že už u toho nemají výstup na filtrační kondenzátor ve zpětné vazbě. Tím se dal při běžném měření DC podstatně srazit šum na výstupu. Tady už nezbývá než zařadit výstupní RC filtr za cenu zvýšení výstupní impedance (což ale zase zhoršuje kvalitu měření ADC převodníku, kde je žádoucí v žádném případě nepřevýšit 10kOhm výstupní odpor senzoru do ADC a nejlépe se držet do 2 kOhmů).

Rozhodně je hystereze těchto malých ACS daleko menší, než velkého jádra u amploců. Tam když projde nějaký peak třeba 20A (třeba u soláru sepne střídač, nebo tak něco), tak je rázem nula o půl ampéru vedle.

EDIT: na druhou stranu je šum senzoru i převodníku i na něco dobrý. Bývá pravidelně rozložený, takže při dlouhém opakovaném měření jde pak usuzovat celkem slušně i na zlomky LSB. V podstatě stačí jednoduchý test, kdy pozvolně zvvyšujeme měřenou hodnotu a průměrný výstup z ADC stoupá taky rovnoměrně, a to i s přesností třeba na desetiny LSB (zajímavá zkušenost je, že třeba obyčejné Arduino s DIL CPU má malý šum, takže výstup je schodovitý, ale třeba Arduino Ethernet s CPU v malém pouzdře má šum vyšší a výstup v dlouhodobém průměru (třeba minuta) stoupá spojitě). Ale nejlepší na to jsou senzory založené na měření napětí na bočníku . Ty žádné magnetické ani hysterezní chyby nemají. Pak to měří naprosto přesně. Bohužel se u nás žádné dobré neprodávají a navíc nejsou galvanicky oddělené od měřeného obvodu, což třeba u soláru občas dost vadí. Absolutní světová špička je třeba LTC6102. S ním lze měřit bez šumu na super malém bočníku, pro běžné rozsahy jsem používal bočník 0,0003 Ohmu. To bylo řádově míň, než průchozí odpor hallové ACSky.

[8milan8]

Ale jo, ja to chapu, ale jen z pohledu, ze je to pro nekoho konicek.
Protoze jeste k tomu kdyz pripocteme ten cas, ktery nad tim stravis, tak uz jsme na takove cene, ze je lepsi koupit Tristar, ktery je overeny uz roky, a naprosto stabilni. A pokud chces vysokovoltove rozvody, tak rovnou nejaky stridac na AC, protoze na nic jineho se vysokovoltovy solarni privod ze strechy nevyplati delat.

Ono je také pravda, že sic by se dal udělat MPPT kontrolér, který by ze solárních panelů zvládnul 1000V, ale rvát to do 48V baterek (nedej bože 24V) je vlastně blbost, protože pak porostou i celkem hodně ztráty a hlavně nevím, co by na to řekla baterka....

Ale jo, beru to spíše jako takový inspirativní projekt. Hlavně ono zase kdy se dostaneš do stavu, že budeš vědět co a jak, tak pak vyrobit finální výrobek podle schémat už by mělo být levnější než MPPT kupovat. Ale to je jen moje představa. Další výhoda by měla být to, že díky otevřenosti to půjde jednoduše rozšířit a hlavně vyladit pro konkrétní potřeby.

Přišlo by mi šikovné udělat nějakou desku pro Arduino PRO (Mikro). Takže by si případný zájemce zbastlil tu HC/HV cast, která by šla asi celá navrnout v THT (bez SMD) a do toho by se zasadilo to Arduino a jelo se.

[solárník]

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.